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    李  宏(1972- )
男，甘肅蘭州人，工程師，（浙江國華浙能發(fā)電有限公司，浙江 寧波 315612）浙江國華浙能發(fā)電有限公司生產(chǎn)技術部，從事電廠熱工技術管理工作。

摘要：本文介紹了浙江國華浙能發(fā)電有限公司一期4×600MW機組的脫硫島控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制范圍，并簡述了FGD_DCS與脫硫廢水PLC之間的通訊接口方式；并以出現(xiàn)的通訊冗余問題為案例，詳細介紹了問題的原因和處理的措施；經(jīng)過程序的修改和完善，有效地解決了機組存在的隱患，提高了機組安全和經(jīng)濟運行的水平。

關鍵詞：600MW機組；FGD_DCS；PLC；通訊

Abstract:   This paper introduces the control system architecture and control range of the desulfurization island in Zhejiang Guohua Power Company (4 ×600 MW units), and outlines the communication interface mode between FGD_DCS and desulfurization wastewater PLC. The occurred communication redundant issues are taken as a case study to describe the causes and troubleshooting in detail. The existing hidden trouble is effectively solved in units and the level of unit safety and economic operation are improved by means of procedure modification and perfection.

Key words:   600 MW Unit; FGD_DCS; PLC; Communication

1     前言

    浙江國華浙能發(fā)電有限公司一期4*600MW機組為國產(chǎn)亞臨界燃煤機組，同步建設4臺煙氣脫硫裝置。一期工程于2003年11月27日開工，按照#2、#3、#1、#4號的建設順序分別在2005年12月、2006年5月、8月和11月完成168小時試運后投入商業(yè)運行。

    脫硫系統(tǒng)采用日本川崎煙氣脫硫技術，脫硫塔塔型為噴淋塔。脫硫工藝系統(tǒng)包括：煙氣系統(tǒng)、吸收塔系統(tǒng)、石灰石漿液制備系統(tǒng)、石膏脫水系統(tǒng)、脫硫廢水處理等主要工藝系統(tǒng)和漿液排空、工藝水、冷卻水、壓縮空氣等輔助系統(tǒng)。

    4臺機組的脫硫工藝系統(tǒng)，通過脫硫島分散控制系統(tǒng)（FGD_DCS）集中控制，產(chǎn)品選用西門子T-XP控制系統(tǒng)，由操作員站、工程師站、冗余配置的數(shù)據(jù)高速公路及控制器等所組成，不設置常規(guī)儀表和硬手操設備，僅保留獨立于DCS系統(tǒng)的“緊急開旁路檔板”手操按鈕。

    在脫硫電控綜合樓設有四臺兼有工程師站功能的本地操作員站，在主廠房集中控制室設置四臺FGD_DCS操作員站，運行人員可通過FGD_DCS的操作員站對四臺機組脫硫系統(tǒng)進行監(jiān)視控制，對脫硫廢水系統(tǒng)和主機電除塵等系統(tǒng)進行遠方監(jiān)視和操作。

2     脫硫廢水工藝控制

    寧海電廠脫硫島，由于采用控制室集中監(jiān)控方式，因此脫硫廢水處無人監(jiān)控，就地只設有調(diào)試接口。現(xiàn)場設備的運行狀態(tài)及工藝參數(shù)直接進入PLC后，與FGD_DCS系統(tǒng)的操作員站進行數(shù)據(jù)交換。FGD_DCS系統(tǒng)的操作員站可顯示現(xiàn)場各設備的狀態(tài)，包括各流程檢測點的運行狀態(tài)及各測點參數(shù)變化，當測量信號和運行狀態(tài)異常，報警并生成報警記錄。

    脫硫廢水處理系統(tǒng)，包括脫硫裝置廢水處理、化學加藥、污泥脫水三個子系統(tǒng)，其中：

    （1）脫硫裝置廢水處理系統(tǒng)工藝流程

    脫硫廢水→中和箱(加入石灰乳)→沉降箱(加入FeClSO4和有機硫)→絮凝箱(加入助凝劑)→澄清器→清水pH調(diào)整箱→排放。

    （2）脫硫廢水處理加藥系統(tǒng)

    石灰乳加藥系統(tǒng)；FeClSO4加藥系統(tǒng)；助凝劑加藥系統(tǒng)；有機硫化物加藥系統(tǒng)；鹽酸加藥系統(tǒng)等。

    （3）污泥處理系統(tǒng)流程

    脫硫廢水控制采用三種控制方式：程控自動、程控點動及就地操作。通過上位站監(jiān)控現(xiàn)場每一設備，無需人員去現(xiàn)場手操設備，減少了操作員的工作量，實現(xiàn)了方便可靠的控制室集中監(jiān)控。

3     脫硫控制系統(tǒng)和廢水PLC通訊

    （1）FGD_DCS側(cè)通訊

    FGD_DCS側(cè)通過CM104通訊卡與PLC進行通訊，每次CM104起動時，都可以通過串口建立一次CMLink連接，并由CMLINK.EXE來進行數(shù)據(jù)的檢測和控制，CMLINK.EXE程序文件在CM104的FLASH存儲器中。

    CmLink的缺省設置為：57600波特率；8位數(shù)據(jù)位；1位停止位；無奇偶校驗；必須激活RTS/CTS控制（硬件協(xié)議）；終端程序的參數(shù)需要設置相同的傳輸速率。
通訊的物理連接如圖1所示。

圖1  物理連接圖

    （2）FGD_DCS與PLC之間通訊

    脫硫廢水控制系統(tǒng)采用AB公司的可編程控制器（PLC），完成對工藝過程的自動控制，設計過程I/O點數(shù)共計372點；通過對主要參數(shù)PH、濁度等監(jiān)控和調(diào)整，最終實現(xiàn)合格排放。廢水控制PLC通過冗余的通訊接口與FGD_DCS進行雙向通訊，最終實現(xiàn)通過FGD_DCS操作員站對廢水工藝進行遠方監(jiān)視和操作的功能要求。脫硫PLC選用AB ControlLogix5555處理器，PLC內(nèi)部使用雙機熱備系統(tǒng)；FGD_DCS與脫硫廢水PLC之間的通訊為MODBUS協(xié)議，脫硫廢水PLC做從站，從站地址是1。通訊結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2  通訊結(jié)構(gòu)示意圖

    脫硫廢水PLC與FGD_DCS之間通訊采用兩塊MVI56-MCM模塊，實現(xiàn)雙路通訊。就地設備狀態(tài)信號通過PLC的MCM模塊轉(zhuǎn)換成為MODBUS協(xié)議的信號，經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為光信號，通過光纜送到脫硫DCS控制柜，在DCS控制柜內(nèi)，首先經(jīng)過光電轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成為MODBUS協(xié)議的電信號，送至DCS的CM模塊，最后送到DCS系統(tǒng)。通訊接口采用RS-485光纖通訊，通訊協(xié)議為MODBUS。PLC與FGD_DCS之間MODBUS數(shù)據(jù)通訊格式如表1所示。

    表1   PLC與FGD_DCS之間MODBUS數(shù)據(jù)通訊格式

圖3

圖4

    首先MODBUS從站端口驅(qū)動從ControlLogix處理器接收設置信息，用這些信息設置串口，并且定義從站節(jié)點特征。然后主站設備向模塊節(jié)點地址發(fā)送讀或?qū)懙拿睿丝隍?qū)動在接收前進行驗證。一旦命令被接收，數(shù)據(jù)立即傳輸?shù)綇哪K的內(nèi)部數(shù)據(jù)庫；如果是讀命令，數(shù)據(jù)從數(shù)據(jù)庫中讀出并創(chuàng)建相應信息；如果是寫命令，數(shù)據(jù)直接寫入到數(shù)據(jù)庫中并創(chuàng)建相應信息。當處理過程結(jié)束后，模塊相應信息到主站。在狀態(tài)數(shù)據(jù)庫中計數(shù)器使梯形邏輯圖對從站的狀態(tài)進行判斷。

    在原設置的條件下，數(shù)據(jù)流從站相應驅(qū)動后送至寄存器數(shù)據(jù)緩存，經(jīng)過狀態(tài)判斷后送往寄存器數(shù)據(jù)存儲。而出現(xiàn)問題的在于判斷失效，直接反映在程序上是控制設備的兩路通訊信號不能有效識別。

    針對上述問題，筆者在新程序中，將端口2的設置，即MCM1.Port2.Type的類型配置為“4”，即格式化pass-through 方式。

    在這種模式下，所有寫請求會直接傳遞到處理器，而不是放到數(shù)據(jù)庫里，這就能夠避免計數(shù)判斷或重復判斷產(chǎn)生判斷失效；在沒有中間數(shù)據(jù)庫的條件下，直接傳輸?shù)娇刂铺幚砥鳎鉀Q了系統(tǒng)原來部分點在FGD_DCS操作系統(tǒng)中發(fā)生異常的現(xiàn)象。

    圖5闡明了pass-through 功能開啟后從站端口的數(shù)據(jù)流：

    同時，筆者在原程序的基礎上，對應Pass-through方式下的通訊設置和處理，分別增加并修改了6個程序段：PowerUp程序段、ModSoftConfig程序段、 ReadData1程序段、 ReadData2程序段、WriteData1程序段、WriteData2程序段等內(nèi)容（具體程序略）。

    在程序設置中，將控制方式由“SLAVE”模式修改為“Pass-through”模式；增加程序啟動后狀態(tài)監(jiān)視和判斷的條件，對讀數(shù)據(jù)及寫數(shù)據(jù)進行統(tǒng)一完善。通過“先進行類型判斷，然后與最后值比較，狀態(tài)判斷，統(tǒng)一數(shù)據(jù)的最終緩沖后直接寫入數(shù)據(jù)存儲區(qū)”，保證了數(shù)據(jù)的唯一性。

6     結(jié)束語

    由于在AB PLC系統(tǒng)的MVI56-MCM通訊模塊組態(tài)中，采用了新的數(shù)據(jù)控制流方式，從而有效解決了冗余通訊信號的辨識問題，保證了在FGD_DCS上對脫硫廢水系統(tǒng)工藝設備操作的可靠性和邏輯操作中的唯一性。本文可以為在其它類似系統(tǒng)的邏輯組態(tài)提供一定的借鑒和參考作用。

    電廠熱控系統(tǒng)是一個龐大而復雜的系統(tǒng)，隨著電廠技術包括DCS、PLC等技術的不斷發(fā)展和控制范圍的不斷擴大，許多新的問題將不斷涌現(xiàn)。但通過經(jīng)驗的不斷積累和信息的交流，熱控系統(tǒng)的可靠性也將不斷得到提高。

參考文獻：

    [1]火電廠熱工自動化系統(tǒng)試驗[M].中國電力出版社,2005.

    [2]T_XP工程師手冊.南京西門子電站有限公司,2006.

    [3]AB PLC 編程手冊[M].AB公司,2004.