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0、前言
    130噸煤氣鍋爐發(fā)電機(jī)組是湖南漣鋼綜合利用高爐煤氣而投資興建的，它由江西鍋爐廠的130t/h中溫中壓煤氣鍋爐、南京汽輪電機(jī)集團(tuán)有限公司的30MW抽汽式汽輪發(fā)電機(jī)以及脫鹽水處理等公輔設(shè)施組成。由湖南冶金規(guī)劃設(shè)計院設(shè)計；湖南火電安裝公司安裝；自動控制系統(tǒng)由浙大中控JX-300X、許繼電氣的系列數(shù)字式保護(hù)裝置及計算機(jī)系統(tǒng)以及西門子S7-400組成。系統(tǒng)通過安裝調(diào)試于2004年11月并網(wǎng)發(fā)電。由于設(shè)備質(zhì)量、人員素質(zhì)、違規(guī)操作等問題，一直很不穩(wěn)定。下面分別介紹。
1、負(fù)責(zé)汽機(jī)、鍋爐控制的浙大中控JX - 300X系統(tǒng)
    該工程由浙大中控成套，采用電源、CPU、UO、網(wǎng)絡(luò)冗余的方式，有四個過程站、五個操作站、一個工程師站組成。
1.1  系統(tǒng)組成
    (1)過程站和操作站IP地址
    過程站IP地址為：128. 128.1.1．一128. 128.1.8，冗余組態(tài)時CPU的IP地址為對應(yīng)的偶數(shù)，另一塊CPU的地址在組態(tài)時不顯示，對應(yīng)冗余CPU的地址數(shù)減一，SP244通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換卡的地址為：128. 128.1.10。操作站的IP地址為：128. 128.1.130~ 128. 128.1.135.
    (2)  卡件數(shù)量及型號（如表l所示）
    (3)  系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖（如圖1所示）
    (4)  汽機(jī)、鍋爐JX - 300X實(shí)際檢測控制點(diǎn)數(shù)
    汽機(jī)、鍋爐實(shí)際檢測控制點(diǎn)數(shù)如表2。
    (5)  系統(tǒng)檢測控制功能
    a)汽機(jī)、鍋爐參數(shù)檢測；b）鍋爐汽包液位控制和連鎖；c）鍋爐送風(fēng)操作和連鎖；d）鍋爐爐膛負(fù)壓控制和連鎖；e）鍋爐減溫、中間門操作；f）高煤氣、焦?fàn)t煤氣操作和連鎖保護(hù)；g）除氧器水位、壓力操作；h）汽封加熱器、高加水位、壓力操作；i）爐膛滅火保護(hù)（FSSS保護(hù)）；j）煤氣點(diǎn)火控制及保護(hù)；k）輔助系統(tǒng)起停操作及連鎖，富通新能源銷售生物質(zhì)鍋爐，生物質(zhì)鍋爐主要燃燒木屑顆粒機(jī)壓制的木屑生物質(zhì)顆粒燃料。
    由于系統(tǒng)本體設(shè)計、安裝和控制方案的選用等諸多因素影響，從調(diào)試投運(yùn)到現(xiàn)在離用戶的要求還是相差甚遠(yuǎn)，很多原要求實(shí)現(xiàn)自動控制的方案，現(xiàn)在卻只能用手動操作。
2、電氣、繼電保護(hù)裝置的自動化系統(tǒng)
    該工程設(shè)備主要由許繼電氣系列數(shù)字式保護(hù)裝置組成，并由廠方派人聯(lián)網(wǎng)和上位機(jī)軟件編制和調(diào)試。
2.1  電氣自動化系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。
    圖2中所有微機(jī)測控保護(hù)裝置及智能型數(shù)字式電能表通訊接口都是采用RS485，且每個裝置都有兩個RS485接口，用八個NWJ - 801以太網(wǎng)接口裝置與微機(jī)測控裝置及電能表的兩路RS485分別相連，組成A網(wǎng)、B網(wǎng)兩個網(wǎng)段，每個網(wǎng)段中的設(shè)備又以工藝所在的位置來決定網(wǎng)絡(luò)走向，如：lOkV I段，用兩個雙絞線依次并聯(lián)各保護(hù)裝置的兩個RS485接口，尾端接匹配終端電阻，兩個首端與兩個ED6008 - Mu - SC光交換機(jī)相連，形成如表3的網(wǎng)段，數(shù)據(jù)則通過遠(yuǎn)動主站向JX -300X傳送。具體NWJ - 801相連的網(wǎng)段表（如表3所示）
    以發(fā)電機(jī)同期及微機(jī)測控裝置FCK - 821為例說明：
  2.1.1微機(jī)測控裝置FCK - 821性能特征
  FCK - 821由五種功能插件組成：分別是：交流變換插件（16位A/D轉(zhuǎn)換器）、CPU插件（32位DSP數(shù)字處理器）、通訊插件（支持RS232、RS485、Ethemet等多種接口）、開入開出插件（有源、無源）、電源插件，具體性能如下。
    (1)模擬量測量
    A)交流電壓U、電流I基本誤差*0. 20/0
B)交流有功功率P、無功功率Q、功率因數(shù)cos∮基本誤差±0.5%
    C)交流頻率F基本誤差±0.01 Hz
    D)直流模擬量輸入范圍電壓O-5V基本誤差士0.5%（外接溫度變送器時，溫度測量誤差±2℃）
    (2)開關(guān)量輸入
    A)開關(guān)量輸入方式：DC220VA或DC110V輸入，光電隔離
    B)事件順序記錄站內(nèi)分辨率≤2ms
    (3)脈沖量
    A)脈沖量輸入方式：DC24V輸入，光電隔離
    B)脈寬≥10 ms
    (4)  遙控輸出觸點(diǎn)容量：DC30V 5A AC220V SA
    2.1.2微機(jī)測控裝置FCK - 821在發(fā)電廠的檢測控制內(nèi)容
    模擬量：發(fā)電機(jī)的電流、電壓和零序電壓。可以實(shí)現(xiàn)完成兩個交流電流、電壓，有功、無功量的測量；開關(guān)量輸入：自動準(zhǔn)同期、旋轉(zhuǎn)二極管告警、低周解列自檢告警、低周解列失電告警、同期裝置失電告警、發(fā)電機(jī)出口斷路器狀態(tài)、發(fā)電機(jī)出口斷路器狀態(tài)手車工作位置、發(fā)電機(jī)出口斷路器狀態(tài)手車試驗(yàn)位置、發(fā)電機(jī)出口斷路器彈簧未儲能、發(fā)電機(jī)保護(hù)控制回路斷線、發(fā)電機(jī)保護(hù)告警、發(fā)電機(jī)保護(hù)跳閘、發(fā)電機(jī)保護(hù)直流消失告警、廠變保護(hù)控制回路斷線、廠變保護(hù)告警、廠變保護(hù)非電量告警、廠變保護(hù)跳閘、廠變保護(hù)直流消失告警、聯(lián)絡(luò)線保護(hù)控制回路斷線、聯(lián)絡(luò)線保護(hù)告警、聯(lián)絡(luò)線保護(hù)跳閘、聯(lián)絡(luò)線保護(hù)重合閘、聯(lián)絡(luò)線保護(hù)直流消失告警、MAVR（勵磁裝置）告警；開關(guān)量輸出：備用跳閘l、備用合閘l、備用跳閘2、備用合閘2等4點(diǎn)；脈沖量：CPS對時脈沖。
2.2  電氣自動化系統(tǒng)中電氣、繼電保護(hù)裝置使用的數(shù)量
如表4所示。
    電氣自動化不同于工藝的生產(chǎn)過程自動化，它強(qiáng)調(diào)的是每個單元的可靠性、獨(dú)立性和特定的任務(wù)性，它們自帶電源、輸入、輸出卡件、CPU卡件（有些還有冗余卡）以及通訊卡件，當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置現(xiàn)場時，它就靠存儲在CPU存儲器上的程序和數(shù)據(jù)工作，也可通過它自帶的面板進(jìn)行人工操作；當(dāng)轉(zhuǎn)換開關(guān)置遙控時，它就接受上位機(jī)指令，并將采集和執(zhí)行的相關(guān)信息予以反饋，它的工作機(jī)制類似于生產(chǎn)過程控制用的專用控制器，只是它更加靈活、可靠�，F(xiàn)在漣鋼變I站、漣鋼變Ⅱ站、冷軋變就是采用這種方式設(shè)計，期望實(shí)現(xiàn)無人值守。
3、化學(xué)脫鹽水的西門子S7-400系統(tǒng)
  該套裝置是由長沙化工研究所提供技術(shù)，采用進(jìn)口反滲透脫鹽水工藝制備軟水，供給鍋爐和冷軋薄板使用，主要檢測和控制的項(xiàng)目是：原水、水泵、過濾裝置、還原劑及陰垢劑投加裝置、精密過濾、反滲透主機(jī)和中間水箱等，水質(zhì)分析檢測儀表除部分進(jìn)口外，全部由四川儀表廠供貨，下位機(jī)PLC采用西門子S7 - 400，STEP 7組態(tài)，上位機(jī)使用研華工控機(jī)，WinCC繪制人機(jī)操作界面，通過Profibus DP協(xié)議將數(shù)據(jù)傳送到安裝CP5613網(wǎng)卡的Jx - 300X系統(tǒng)的計算機(jī)上，系統(tǒng)上各聯(lián)網(wǎng)的計算機(jī)通過OPC方式讀取該計算機(jī)上的數(shù)據(jù)。
    (1)  脫鹽水系統(tǒng)西門子PLC卡件數(shù)量及型號（如表5所示）。
(2)  脫鹽水系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)（如圖3所示）
4、系統(tǒng)集成
    整個發(fā)電廠的控制系統(tǒng)應(yīng)該是一個融合、覆蓋機(jī)、爐、電、化、水的一個全面完整的系統(tǒng)，由于有關(guān)人員和汽輪發(fā)電機(jī)廠家擔(dān)心DCS系統(tǒng)硬件自身的可靠性和軟件的不夠完善，因而在汽輪發(fā)電機(jī)組的招標(biāo)時DEH關(guān)鍵部位控制就采納選用了美國Woodward公司的505E一一汽輪機(jī)的專用控制器，由它執(zhí)行下述功能，并帶RS485通訊接口與DCS通訊。
    (1)  汽輪發(fā)電機(jī)的自動開機(jī)、停機(jī)控制操作；
    (2)  汽輪發(fā)電機(jī)的負(fù)荷調(diào)節(jié)控制；
    (3)  汽輪發(fā)電機(jī)的抽汽自動調(diào)節(jié)。
    原設(shè)計、招標(biāo)要求投標(biāo)單位所投標(biāo)的DCS系統(tǒng)必須保證Woodward 505E和汽輪發(fā)電機(jī)軸系振動、位移檢測控制器BENTLY3500與DCS系統(tǒng)通訊，涉及啟、停機(jī)操作的從安全角度考慮用硬接線連接，形成發(fā)電廠完整的硬件集成、數(shù)據(jù)歸一，而事實(shí)上是JX - 300X還沒有開發(fā)Woodward 505E、BENTLY3500的通訊驅(qū)動，設(shè)計單位只好考慮為滿足工藝要求所需的硬接線數(shù)量，增加卡件、機(jī)柜和費(fèi)用，BENTLY3500只能全部采用硬接線，由于這一改動最終成了發(fā)電廠硬件和數(shù)據(jù)的孤島。
5、結(jié)語
    綜觀發(fā)電廠自控系統(tǒng)，不難看出他由三部分組成，外加一個數(shù)據(jù)孤島Woodward 505E，在發(fā)電廠主控制室可以看到和操作在線生產(chǎn)設(shè)備，數(shù)據(jù)的集成在JX -300X系統(tǒng)完成，但由于它自身的脆弱性、數(shù)據(jù)格式的不一致性以及各系統(tǒng)之間互連傳輸速率瓶頸的限制，要將數(shù)據(jù)傳送到公司還有一定的難度，拋開這些就現(xiàn)存的控制模式要保證系統(tǒng)安全運(yùn)行還有下例問題值得注意：
    (1)  JX - 300X沒有硬時鐘同步，它與其他系統(tǒng)肯定存在數(shù)據(jù)時差，數(shù)據(jù)的對照性降低；
    (2)  JX -300X過程站卡件分配不均，很明顯不是一次性設(shè)計完成，有后序加工的痕跡，如第一個過程站是9個機(jī)架，第二個過程站只有3個，這樣就形成了CPU在過程站負(fù)擔(dān)不均，增加了過程站之間的數(shù)據(jù)通訊流量；
    (3)化學(xué)脫鹽水系統(tǒng)的數(shù)據(jù)是用Ptofbus DP方式傳到JX - 300X上位機(jī)，再用OPC方式在各計算機(jī)間傳遞，一旦安裝CP5613卡的計算機(jī)出現(xiàn)故障，整個數(shù)據(jù)就會停止；
    (4) JX - 300X上位機(jī)與電氣、繼電保護(hù)上位機(jī)的通訊是利用遠(yuǎn)動主站的COM口傳送數(shù)據(jù)給JX -300X的SP244卡的，其傳送速率較低，可靠性和穩(wěn)定性都較差，還沒有冗余，在具體實(shí)施中只能對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量進(jìn)行限制；
    (5) NWJ-801以太網(wǎng)接口裝置與現(xiàn)場到機(jī)柜的接線采用RJ45水晶頭與單股分線端子接線的方式可靠性較差，再加上接地沒有用專用接地網(wǎng)，也沒有浮空，本來Modbus RS485抗干擾能力就較弱，在強(qiáng)電工作區(qū)影響更大，經(jīng)常性造成A或B網(wǎng)中斷；
    (6)鍋爐兩臺引風(fēng)機(jī)是由國產(chǎn)lOkV高壓變頻器控制，它自帶兩套西門子S7 - 200，由于廠家要求自成一體，只接受控制指令和送出故障信號給DCS，沒有實(shí)現(xiàn)通訊，其電氣信號由WDH -821檢測并上傳，其安全性受到質(zhì)疑；
    (7)增刪檢測點(diǎn)時，JX - 300X不能在線下載。