(江苏利港能源集团 江苏省江阴市利港镇西利路235号 214444)
摘要：本文介绍了电厂水处理多车间监控系统画面及操作功能合并，对控制系统PLC系统如何合并接入DCS系统中方案进行介绍，并对调试中存在的问题进行分析和改进，对PLC接入DCS系统监控改造相关经验进行探讨。
关键词：电厂水处理；PLC接入DCS监控；系统改造
0 改造背景
江苏利电能源集团现有容量4×350MW亚临界汽包炉机组，和4×600MW超临界直流炉机组。依据地区供热负荷需求，全部机组进行了供热改造。供热后冷凝水回水水质不稳定，因此进行供热改造需配套扩建处理能力为400 t/h的化学水处理系统，满足亚临界机组和超临界机组供热补水的需要。新建设的400 t/h的化学水处理系统，包含预处理系统，除盐水系统。预处理系统采用反应沉淀池+砂滤池工艺；除盐水系统采用超滤+反渗透+阳床+脱碳器+阴床+混床工艺。新建设的400 t/h的化学水处理系统采用新中央控制室，控制系统采用上海新华DCS（XDC800B系列）。
1 改造方案
化水车间现有控制系统为PLC，主要由MODICAN QUANTUM系列以及GE FANUC系列构成，工段包括：除盐水、预处理及加药、二氧化氯、排泥、消防、精处理三期、精处理四期、一二期工业废水、三四期工业废水共9套PLC，上位机采用IFIX3.5图形监控软件。由于系统使用时间很长，运行速度缓慢，而且趋势调用、报表功能、报警功能不完善；此外供热扩建水使用的是上海新华DCS（XDC800B系列），为实现监控一体化以及为今后化水其它工段PLC改造提供基础便利，有必要将全厂化水监控纳入上海新华DCS的监控范围。
将化水车间9个工段的PLC数据采集并实时监控所采集数据应于IFIX中显示一致，能完成对现场设备的操作指令，不能发出误操作指令，监控系统应满足数据实时更新且通讯流畅稳定，尽可能减少通讯负荷。软件采用上海新华ONXDC2.1，原9套PLC均为星型网连接，由于数据量较大，造成运行较慢，现又要加入供热扩建水DCS的6套操作员站，可以预见网络负荷将会更高。因此有必要将网络重新划分。具体划分原则为，将除盐水、预处理、二氧化氯、排泥、消防五个工段共五套PLC纳入一个网通过光纤发送至供热扩建水DCS处，此处约为4000点；将三期精处理、四期精处理两个工段共两套PLC纳入一个网通过光纤发送至供热扩建水DCS处，此处约为3000点；将一二期工业废水、三四期工业废水两个工段共两套PLC纳入一个网通过光纤发送至供热扩建水DCS处，此处约为2000点（以上点数均为IFIX数据库点）；网络改造后，原化水操作员站只能分工段监控，即一台电脑不能监控全部化水工段；新增的6台操作员站能监控全部化水工段。
2 硬件配置
3 设备调试
三期化学网络升级改造项目预期完成所有调试工作，即所有的数据都在DCS中正确显示，所有的设备操作都可以在DCS上完成。需要说明的是，本次改造不涉及到工艺变化以及PLC原程序，主要工作将原IFIX画面移植到DCS中并加以改进完善，以及与供热制水DCS联网，实现三、四期化水一体化监控。
3.1网络结构划分：
将原网络划分3组，保持原有星型网络不变，即所有9套PLC均在数个串级好的交换机中。新华XCU的网络接口分为两层，第一层为IO访问，其不但可以与新华DCS的IO站通讯而且可以按照标准协议与PLC通讯，协议为MODBUS/TCP；第二层为高速（上层）网，即将XCU采集的数据经过处理或换算在网上广播给各操作员站， 且A、B双网冗余；该项目共配置三对冗余XCU，其IO层访问，按照点数多少做如下分配：XCU61（81）访问三期精处理和一期废水；XCU62
（82）访问四期精处理和三四期工业废水；XCU63（83）访问其余工段包括除盐、预处理、加氯、排泥、消防等；
改造后优点：所有的PLC只需要经过新华XCU的一个连接，即可实现多台操作台站共用；既减轻了PLC的负荷又能增加操作员的数量；实了网络的隔离，保证了IO层的安全性。需要注意的是PLC的组态编程仍必须在IO层网中进行，因此需要至少保留一台工程师站。网络结构示意见下图：
3.2 HMI界面开发：
保持原有工艺流程不变，加入DCS元素和风格。所有监控画面的开发都是参照IFIX，需要说明的是，这些相同之处仅体现在静态图中，比如背景、线条、罐体、泵、阀门。其它的内容如：测点颜色、手操器、报警、历史曲线、报表、禁操脚本等，由于DCS软件本身与IFIX存在不同，可能造成显示风格不一样，因此需要运行人员稍微适应一段时间。无论界面做如何改动，人性化操作与不发生误操始终为大原则。
改造后优点：数据库一览功能全局查看所有实时数据；趋势功能强大，查看灵活、记录完善、打印拷屏方便，便于分析各类工况。增加报警历史功能，可方便追查责任，分析事故原因以及诊断系统故障。
3.3 PLC内存寻址：
XCU与所有9套PLC的通讯方式均为国际标准的MODBUS/TCP协议；原IFIX与9套PLC的通讯中有7套采用该协议，此7套均为MODICON 昆腾系列，其它2套为GE PLC，用的内部协议；后经过查找资料以及与GE客服沟通，在不增加任何硬件的情况下将GE内部协议转化成了标准的MODBUS/TCP；需要说明的是：与一期废水GE PAC PLC通讯时，因该PLC的MODBUS/TCP协议中没有开放M点，故将原有M点全部转化成了Q点；与消防GE 9030 PLC通讯时，R区在功能码的特定分段里。
所有PLC的内存寻址都与IFIX中保持一致，驱动配置文件下装在各XCU中（主控与副控中必须保持一致且都要分别下装），如要修改，可先从控制器内上装至电脑后修改。
驱动配置说明，与IFIX中MBE驱动相同之处：AI采用多线程（PORT）访问，每个PORT最大访问125个字；DI采用大范围抓包，每次读取2000个点，再将2000个点映射到虚拟通道上。与IFIX不同之处：DO，AO需另单独配置且采用5，6号功能码，组态时一个DO点对应两个DO通道，一个AO点对应一个AO通道和一个DO通道，增加的DO通道叫操作码，即操作码为1时才发输出指令，所有的输出组态都是围绕这个原则做的。
3.4与供热DCS联网
利用单模光纤将A，B网络与供热DCS连通。所有的操作员站设立在新车间，两期的DCS数据库合并、监控画面合并、报警合并；达到所有操作员站都能操作所有新车间、老车间设备的目的。
3.5存在的问题
运行人员对监控界面的适应需要一定时间，可能时间较长，其间不可避免要涉及到画面调整完善等， 检修人员对系统维护的熟悉过程需要一定时间，比如增加设备或测点，或工艺变动时需要进行修改，初期可能对软件较陌生。
结论：通过对控制系统PLC系统合并接入DCS系统中方案进行介绍，结合调试中存在的问题进行分析和改进总结经验，可作为同类改造项目工程借监之用。
作者简介：沈光玉(1974－)，男，江苏盐城人)，工程师，大学，从事火力发电厂自动控制工作；；
论文作者:沈光玉
论文发表刊物:《电力设备》2018年第25期
论文发表时间:2019/1/25
标签：工段论文; 系统论文; 操作员论文; 的是论文; 新华论文; 工业废水论文; 操作论文; 《电力设备》2018年第25期论文;