循环水加药系统远控功能改造———循环水加药系统远控功能改造

［摘要］：针对我公司循环水加次氯酸钠系统（循环水加药系统）运行时，需要就地控制设备启停，系统运行时需运行人员监视运行。通过控制系统改造，光纤连接，将其引入化学水处理系统的上位机中利用IFIX3.5进行远程监视、控制，实现设备的自动运行和运行人员的安全监视［关键词］：IFIX 化水 循环水加药 联网  
  1 前  言
  大唐韩城第二发电有限责任公司一期工程2×600MW汽轮发电机组，锅炉为哈尔滨锅炉有限责任公司引进美国ABB-CE燃烧工程公司技术设计制造的亚临界、一次中间再热、单炉膛、平衡通风、固态排渣、贫煤燃烧、控制循环汽包锅炉，型号为HG-2045/17.3-PM6。锅炉整体π型布置，全钢架悬吊结构。汽轮机为TC型、单抽、四缸四排汽、亚临界、一次中间再热、冲动、双背压凝汽式汽轮机，汽轮发电机组的设计额定功率为600MW，由东芝公司制造。
  循环水加次氯酸钠系统（以下简称加药系统）是一期两台600MW湿冷机组的公用辅助系统，负责处理循环水，确保系统的安全运行。整个系统采用AB LOGIX5555控制，设计有就地手动控制和自动PLC控制（其中自动PLC控制操作通过PLC柜上按钮进行），通过就地柜控制和PLC柜控制实现设备的启/停控制。报警信号布置在就地控制柜和PLC控制柜上。由于设计原因，就地控制柜和PLC控制柜均布置在就地电气控制室，系统可通过PLC控制柜实现自动运行，及保护报警功能。系统设计无上位机控制功能，运行人员只能通过就地控制柜上的光子报警牌来检查报警信息，实现监控。AB PLC的逻辑软件采用LOGIX5000 V12.0编写。其逻辑不具备上位机操作功能。系统编程可通过串口线与PLC相连实现。
  化学水控制系统（以下简称化水系统）包含补给水处理和循环水处理两个系统，由AB的PLC冗余控制，型号LOGIX5555，采用以态网协议，上位机监控软件采用GE的IFIX3.5实现人机接口。系统共设计两台上位机，一台工程师站，一台操作员站。上位机通过RSLINX与PLC连接，实现数据交换。系统共配置两套冗余CPU，分别控制补给水系统和循环水系统，两套系统之间通过以态网连接，设计有三个远程I/O柜，分别连接有燃油系统、采暖系统以及循环水处理。其中采暖系统采用同轴电缆与补给水系统连接；燃油系统及循环水处理采用同轴电缆与循环水系统连接。同时配置有两台CISCO 24口交换机，用以连接系统与上位机、辅控等。
  2 可行性研究
  2.1 软件方面
  化水系统的上位机IFIX的硬件狗采用的无限点，分别有运行狗和编辑狗，目前化学的各类点合计5000点左右
  
  表2-1 改造前化水系统的测点数量
  加药系统经过统计各类点大约100点左右。在化水系统上增加画面控制功能，对系统通讯的影响不大。现有工控机配置P4 3.0G，1G内存。机架配置有电源模块，3个DI，2个DO，1个AI。需要在化水系统画面增加次氯酸钠控制画面。加药系统的逻辑由于无上位机操作功能，因此需要对逻辑进行修改。
  2.2 硬件方面
  u       两个系统之间的距离大约500米，需要通过光纤（单模）进行连接。同时需要单模光收发器（型号：HTB-1100S）一对。
  u       化水系统中不需要硬件。
  u       加药系统需要增加以态网模块一块。
  综合各方面的信息，该系统的改造难度主要在于硬件配置和逻辑修改方面。经过对原PLC中的逻辑进行再三的分析、讨论，确定通过努力可以自主完成此功能。
  系统改造后，可在化水系统顺利实现加药系统的上位机操作、监视功能，同时将原就地控制中的各种报警信号也能在上位机中实现，完全满足远程监控设备的需要。能在确保设备可靠运行的前提下，减轻运行人员现场工作的劳动强度，提高劳动效率。具有可观的经济效益和社会效益。
  3 实施过程
  3.1 在加药系统中增加一块AB 以太网控制卡。
  根据公司BOP系统的规划及分配原则，确定为该PLC系统分配的IP地址为：192.168.0.111。为了最小限度的修改系统，该卡插装在系统机架的最后（第8个SLOT上），如下图示：
  
  图3-1 增加以太网后的加药系统
  3.2 软件更新。
  卡件安装后，用笔记本通过串口连接线与系统相连，应用AB PLC的组态工具CONTROL FLASH对其进行版本刷新，更新所有卡件的软件版本，以确保系统内部工作正常。版本更新完成后，保存。保存成功后，即可看到以太网卡的电源指示灯正常显示，此时由于该以太网卡还没有分配IP地址，因此其状态显示窗口中看到的是该网卡的MAC地址。
  3.3 系统连接测试
  使用AB配置软件BOOTP-DHCP Server,通过串口连接电缆对卡件分配相应的IP地址。地址分配后，对控制系统进行断电重启，然后观察以太网卡的信息显示窗口，就可发现设置的IP地址在滚动显示，表示IP地址设置完成。用笔记本的以太网口与以太网卡的网口通过网线相连，测试网络状态是否正常，可用PING命令进行，格式为:        PING 192.168.0.111
  网络通讯正常的返回结果是：
  
  图3-2
  如果网络不通，则显示下边的画面：
  
  图3-3
  此时请检查网线等连接设备。
  3.4 光纤连接。
  在化水系统和加药系统控制柜之间敷设光缆，然后在控制柜内分别安装光纤收发器一对，并进行光纤熔接工作，完成后可按照3.3的步骤进行连通测试。光纤熔接工作不在此叙述。
  3.5逻辑修改。
  笔记本与PLC的连接调试工作成功后，就可以进行逻辑修改工作了。逻辑的修改要求，修改逻辑的人不仅要熟悉整个系统，同时还要对逻辑编写者的编写及控制思路有一个明确的认识，只有这样才能真正读懂原有逻辑，才可能对逻辑进行正确的修改。通过努力并根据逻辑及控制系统说明书仔细研究逻辑设计说明，笔者弄清楚逻辑中的每一步含义。对存在疑义的信号进行功能测试及确认。
  3.6上位功能移植。在笔记本电脑安装IFIX3.5、LOGIX5000、RSLINX、OPC7.0等软件，并与PLC的以太网口与笔记本电脑相连，并配置相关的信息。在笔记本上先完成加药系统的上位机功能测试工作。需要注意上位机上的标签名应该有统一的且能明确区分的特征，防止将来与化水系统数据库合并时发生冲突。同时加药系统画面添加时，应注意保持化水系统的画面风格，确保整个系统浑圆一体。在调试期间发现，由于就地设备均带自保持回路，因此对上位机的功能进行了修改，利用DI信号的反向输出功能，实现了系统控制需要的短脉冲信号。经过运行检验，效果较好。
  3.7 规范标签。根据逻辑，增加上位机操作的功能，并编辑规划IFIX中的标签，规范完善详细的逻辑修改说明。
  3.8 绘制系统图。根据工艺流程，在IFIX3.5中实现流程图。并根据控制要求，编写画面的相关功能说明。
  
  图3-4
  3.9 使用笔记本修改逻辑及画面功能后，对就地的信号一一进行了核对，修改了其中有问题的信号。上位机功能完善后，开工作票联系运行对修改后的相关功能进行测试。
  3.10 笔记本系统功能测试完成后，光纤连接正常，接下来准备进行上位机的并库工作。
  3.11 在化水系统上位机中进行相关信息的配置。通过RSLINX增加相关的网络配置将RSLINX与加药系统PLC建立了连接。
  
  图3-5
  3.12 根据笔记本上的相关配置，在化水系统上位机上配置相关的信息。针对化水的两台人机接口站，按照先修改一台，测试一台的原则进行画面功能的修改工作，并完善相关的报警信息。
  3.13 根据逻辑完善连锁试验保护单。并在系统允许的情况下，联系各专业进行系统试运前的连锁试验功能检查。
  3.14 系统试验完成后，联系运行人员，在上位机上启动系统，进行8小时的试运行。经过试运行，系统工作良好，各种保护报警功能完备，运行期间没有发现异常。
  4 调试中存在问题
  4.1 硬件问题
  4.1.1 插上以太网卡后，没有对卡件的版本进行刷新，导致系统在自动检测过程耗时太长。后来应用BOOT工具对其版本进行了刷新，一切正常。
  4.2.2在以太网卡的配置过程中，软件使用不当，导致在配置IP地址的过程中卡件出现错误，IP配置不成功。
  4.2 软件问题
  4.2.1 在开票后，经过测试发现有两个进水电磁阀不能正常开关，经过检查发现，系统逻辑中应采用脉冲信号，而在画面中使用了长信号。导致上述现象发生。经过分析，对上位机中所发的指令进行了修改，使用了脉冲信号，问题解决。
  4.2.2 在调试中还发现当系统从程控切换到就地运行方式时，某些阀门由于在程控方式下在开位，当在就地方式时，如果操作该阀门关时，就会出现该门无法关闭的情况。针对这种现象，为了防止对逻辑进行重大的改动，笔者在上位机的程控中设计了“程控清除”按钮 。该按钮可实现了对所有上位机的控制信号进行清除。
  5 改造后的效果
      加药系统在化水系统实现控制后，不仅从功能上使得化水系统更加合理完善，同时极大地增强了系统控制的自动化程度，方便了运行人员对就地设备的操作、监控，大大减轻了运行人员的工作强度，对于系统的安全运行提供了可靠的保证。
  系统改造工作，充分利用了IFIX3.5的强大功能，在不增加大量费用的前提下（仅购买以太网卡和光收发器，共计5000元），利用工程阶段的剩余材料（光纤为工程剩余物资）,同时解决了运行设备的在线监控问题，有效地利用了人力资源，提高了运行人员的工作效率。按照每年加药系统运行10个月，需要运行人员1人（运行人员工资2000元/月）的周期计算，仅此一项每年为公司节约人力资源成本2万元，扣除当年的投资费用，当年可节约直接成本1.5万元。收到了良好的经济效益和社会效益。
  目前新建发电厂辅助控制系统正在走向集中控制。在部分已投产的电厂可利用电厂已有的控制系统资源，对相关联的外围辅助系统实施此类似此类型的系统集成及改造工作，以期进一步减少企业的运行成本，提高经济效益，故具有广阔的前景。
   
   
  参考文献：
   
  《AB PLC Controllogix 系统使用手册》 邓李   机械工业出版社
  《工业控制机及其网络控制系统》      许立梓  机械工业出版社