1.硬件配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

DCS系統(tǒng)共包括2個(gè)機(jī)柜及2對(duì)DPU，其中1/51 DPU為汽輪機(jī)控制系統(tǒng)，2/52 DPU為窯頭、窯尾余熱鍋爐控制系統(tǒng)，均放置在電子間內(nèi)。智能I/O模塊采用DO、DI、AO、AI、RT五種類(lèi)型的模塊，DO為數(shù)字量輸出模塊，其作為接收DPU的控制指令實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備的遠(yuǎn)方控制，DI為數(shù)字量輸入模塊，用來(lái)采集各個(gè)設(shè)備的狀態(tài)開(kāi)關(guān)信號(hào)和報(bào)警信號(hào)，AO為模擬量輸出模塊，輸出信號(hào)為4—20mA信號(hào)，用來(lái)驅(qū)動(dòng)變頻調(diào)節(jié)，AI為模擬量輸入模塊，主要采集4—20mA的模擬量信號(hào)，如壓力、流量、導(dǎo)電度等，RT為熱電阻輸入模塊，主要采集溫度參數(shù)，如主蒸汽溫度，給水溫度，冷卻水溫度等。.具體配置見(jiàn)表1、表2。

表1  I/O卡件配置

共有實(shí)際測(cè)點(diǎn)490個(gè)，中間變量59個(gè)，通訊測(cè)點(diǎn) 28個(gè)。

表2  I/O測(cè)點(diǎn)配置

2.系統(tǒng)軟件及其監(jiān)控功能

LN2000 DCS以windows 2000 系統(tǒng)為操作平臺(tái)，并通過(guò)一系列工具軟件把余熱電站系統(tǒng)所需的組態(tài)、調(diào)試、維護(hù)、監(jiān)控等功能融合在整個(gè)結(jié)構(gòu)中，具有容易掌握，操作簡(jiǎn)潔，界面友好等特點(diǎn)。

LN2000組態(tài)主要分三步：（1）使用DATABASE進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)；（2）使用SAMA進(jìn)行控制邏輯組態(tài)；（3）使用GRAPHIC進(jìn)行監(jiān)控畫(huà)面組態(tài)。 其中系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)軟件DATABASE.EXE 完成對(duì)LN2000系統(tǒng)中過(guò)程控制站的配置、模塊的配置和所有數(shù)據(jù)點(diǎn)的配置，及所有測(cè)點(diǎn)的單位量程的修改查詢(xún)。數(shù)據(jù)庫(kù)可以在線(xiàn)查詢(xún)測(cè)點(diǎn)的當(dāng)前值和狀態(tài)值，對(duì)于調(diào)試和檢修工作十分的便捷；SAMA圖組態(tài)以每站的頁(yè)為單位進(jìn)行，用戶(hù)編制控制策略也就是對(duì)控制算法塊的組織和繪制，按照規(guī)定的數(shù)據(jù)加工流程將這些信號(hào)連接起來(lái)即可。數(shù)據(jù)庫(kù)和SAMA圖組態(tài)完成后，經(jīng)過(guò)編譯下裝到DPU，即可調(diào)用執(zhí)行。GRAPHIC.EXE為畫(huà)圖軟件，主要用來(lái)進(jìn)行監(jiān)控畫(huà)面的組態(tài)。監(jiān)控畫(huà)面實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的刷新周期為0.5S，在不考慮設(shè)備動(dòng)作時(shí)間的情況下，從操作員按下按鈕到設(shè)備反饋的顯示的時(shí)間不大于2S。

2.1為保證余熱電站的安全經(jīng)濟(jì)和合理運(yùn)行，LN2000設(shè)置了比較完善的熱工檢測(cè)、自動(dòng)調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖保護(hù)及熱工信號(hào)的報(bào)警裝置等。主要功能實(shí)現(xiàn)邏輯如下。

(1)星型下料器啟動(dòng)允許條件：聯(lián)鎖解除時(shí)窯尾水泥窯必須備妥，投入聯(lián)鎖則與窯尾水泥窯是否備妥無(wú)關(guān)但星型下料器則必須備妥。具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖2。

圖2  星型下料器控制邏輯

(2)鍋爐1#、2#兩臺(tái)給水泵一用一備，聯(lián)鎖啟動(dòng)給水泵時(shí)調(diào)節(jié)其變頻器至25%；當(dāng)相應(yīng)給水泵變頻電機(jī)冷卻風(fēng)機(jī)跳閘時(shí)，聯(lián)鎖停止給水泵；在給水泵操作面板上設(shè)有故障復(fù)位按鈕。具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖3。

圖3  鍋爐給水泵控制邏輯

(3)余熱電站設(shè)置3臺(tái)循環(huán)水泵，兩用一備，任一運(yùn)行循環(huán)水泵跳閘聯(lián)鎖啟動(dòng)備用泵，同時(shí)打開(kāi)相應(yīng)循環(huán)水泵出口門(mén)，調(diào)節(jié)循環(huán)水泵變頻至25%。變頻調(diào)節(jié)器設(shè)有輸入輸出偏差大或設(shè)定值偏差大強(qiáng)切手動(dòng)信號(hào)。具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖4、圖5。

圖4  循環(huán)水泵控制邏輯

圖5  循環(huán)水泵變頻器自動(dòng)調(diào)節(jié)

(4)汽輪機(jī)控制采用505調(diào)節(jié)器，在DCS上設(shè)有允許啟動(dòng)，升速、降速，復(fù)位等功能。升、降速按鈕在負(fù)荷控制時(shí)切為升、降負(fù)荷。具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖6。

圖6  505調(diào)節(jié)器控制邏輯

(5)數(shù)據(jù)運(yùn)算：給水流量及蒸汽流量等信號(hào)就地為差壓變送器，采集到的數(shù)據(jù)為壓力信號(hào)，須進(jìn)行開(kāi)方運(yùn)算得出實(shí)際流量，同時(shí)計(jì)算出累積值。報(bào)警顯示：溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)去觸發(fā)繼電器動(dòng)作，監(jiān)視盤(pán)上有報(bào)警輸出，在余熱電站任一軸承溫度高即報(bào)警。具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖7、圖8。

圖7  流量顯示及累積

圖8  報(bào)警輸出

2.2監(jiān)控功能  LN2000將監(jiān)控和一些主要設(shè)備在事故狀態(tài)的緊急停車(chē)操作聯(lián)系起來(lái)，并且可以對(duì)機(jī)組的熱力系統(tǒng)及主輔設(shè)備進(jìn)行熱工參數(shù)的控制、監(jiān)視和調(diào)整，對(duì)機(jī)組的異常工況及時(shí)報(bào)警和進(jìn)行事故記錄。具體實(shí)現(xiàn)見(jiàn)圖9、圖10、圖11。

圖9  水泥窯總貌

圖10  鍋爐總貌

圖11  汽水系統(tǒng)圖

3 .系統(tǒng)通訊

LN2000  DCS具有開(kāi)放的通訊系統(tǒng)，在與其它系統(tǒng)接口方面提供了多種解決方案，包括以太網(wǎng)、CAN、Profibus、RS-232、RS-422、RS-485串口以及無(wú)線(xiàn)等形式，支持Modbus、Modbus-Tcp、CDT、OPC、Profibus-DP等多種協(xié)議，可與其它DCS、MIS、SIS、 PLC、智能儀表等第三方產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。

水泥窯生產(chǎn)線(xiàn)控制系統(tǒng)為AB系統(tǒng)，經(jīng)商定采用OPC協(xié)議進(jìn)行通訊。在余熱電站DCS系統(tǒng)工程師站添加一塊網(wǎng)卡，接入水泥線(xiàn)PLC以太網(wǎng)，配置IP地址，加載LN2000 OPC通訊程序。通訊測(cè)點(diǎn)既有從水泥生產(chǎn)線(xiàn)采集的，如窯頭余熱鍋爐進(jìn)口、出口、旁道調(diào)節(jié)閥閥位，窯尾余熱鍋爐出口、旁道調(diào)節(jié)閥閥位，高溫風(fēng)機(jī)進(jìn)口溫度、壓力，水泥生產(chǎn)線(xiàn)生料投料量，熟料產(chǎn)量等，也有傳送到水泥生產(chǎn)線(xiàn)的數(shù)據(jù)，如窯頭余熱鍋爐出口廢氣溫度、壓力，窯尾余熱鍋爐進(jìn)口廢氣溫度、壓力，窯尾余熱鍋爐出口廢氣溫度、壓力等。

   目前水泥窯余熱發(fā)電均是在水泥生產(chǎn)線(xiàn)投產(chǎn)后，以技術(shù)改造形式建設(shè)的。在進(jìn)行水泥生產(chǎn)線(xiàn)的設(shè)計(jì)時(shí)，基本上未考慮余熱發(fā)電的要求，這樣就給余熱發(fā)電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和建設(shè)帶來(lái)不小的困難。此2500t/h水泥生產(chǎn)線(xiàn)的純低溫余熱發(fā)電的成功運(yùn)作將會(huì)給其他同行提供一定的借鑒，該發(fā)電機(jī)組采用LN2000  DCS作為其主控系統(tǒng)，LN2000穩(wěn)定可靠的硬件和靈活強(qiáng)大的軟件功能為該余熱發(fā)電機(jī)組的控制和安全運(yùn)行提供了可靠的保證。