（江苏射阳港发电有限责任公司 盐城 224300）
摘要：本文结合江苏射阳港发电有限责任公司#5、6机组（2*660MW）精处理控制系统由施耐德PLC换型为艾默生DCS并纳入三期脱硫DCS系统控制实例，对改造过程中具体实施步骤及改造过程中遇到的问题及解决方案进行小结，并介绍改造后实际使用效果及实践意义。
关键词：精处理；PLC；DCS；改造
引言
我公司三期精处理系统为南京中电联环保工程有限公司提供的凝结水处理前置过滤+高速混床处理设备工艺系统。自机组投产以来，三期精处理PLC装置就不断出现各种故障，远程数据不刷新、通讯卡通道报警、再生时间不计时、混床控制程序无法启动、旁路门运行中打开至50%，甚至全开等等故障现象，不仅直接影响精处理系统的稳定运行，而且导致#5、#6机组水汽品质变差，进而给四管防磨埋下隐患。
为保障机组的稳定运行，消除四管防磨隐患，于2019年利用机组等级检修的机会分别进行#6机组精处理及公用部分、#5机组精处理由施耐德PLC系统换型为艾默生DCS系统的改造，改造后三期精处理控制系统纳入脱硫DCS系统。
1 改造前精处理PLC系统简介
1.1 精处理PLC系统硬件结构
三期精处理1套PLC装置及2台就地监控计算机安装于三期精处理电子间，配备的硬件为Schneider公司的MODICON QUANTUM系列产品，其CPU模块为1对140CPU67160，双机热备，当工作CPU模块发生故障时，应能无扰地切换至备用的CPU，并保证不得导致程序或数据丢失；网络交换机1对，对应PLC两个冗余的CPU，将数据传输至就地监控计算机及辅网服务器；电源模块为140CPS12420（每块背板均冗余配置）；数据采集通讯卡140CRP93200/140CRA93200（每块背板均冗余配置，用于各PLC的CPU与控制站包括远程I/O站之间的通讯）；底板为模块 140XBP00系列。人机界面组态软件采用基于Server/Client 的结构形式，选用工业控制的通用性原版软件INTOUCH 10.0，PLC组态软件采用UNITY PRO 4.0版本，应用程序为南京中电联环保工程有限公司开发配套精处理程序。三期PLC控制系统点数为：模拟量输入（AI）192点，模拟量输出（AO）36点，开关量输入（DI）624点，开关量输出（DO）320点。凝结水精处理系统每台机组各3台混床用于处理凝汽器热井来的凝结水，两台机组共用一套体外再生单元及酸碱计量单元、冲洗水泵单元、罗茨风机单元，体外再生装置，阳、阴再生罐装置。
1.2 精处理PLC系统缺陷
自投产起该套PLC装置就一直毛病不断，出现最频繁的是各类程控步序停止的现象，以及就地监控计算机死机，远程数据不刷新等故障，不仅增加了检修工作量，更威胁到机组的安全运行。根据统计，三期精处理PLC装置经常出现的缺陷有以下现象：表现在硬件方面的主要有：监控计算机死机、网络故障导致远程数据不刷新等现象。表现在软件方面的主要有：混床控制步序紊乱、再生控制步序紊乱、混床及前置过滤器旁路门误开至50%或全开等现象。
这些故障不仅直接影响精处理系统的稳定运行，更导致#5、#6机组水汽品质变差，给四管防磨埋下隐患。
2 改造的必要性
2.1 PLC与DCS对比
工业界对分散控制系统（DCS）与可编程逻辑控制器（PLC）孰优孰劣的争论已经持续了至少40年。传统认为，PLC侧重于开关量、简单的顺序控制，在逻辑运算方面比DCS要快。DCS侧重于模拟量、连续、复杂的自动调节控制，重点在于系统的可靠性、分散性及复杂数据的处理能力。组态方面，PLC以梯形图为主，DCS以模块功能图为主，从开发效率和程序可读性来考虑，DCS胜过PLC。以前，相对于PLC而言，DCS通常更加昂贵。然而，随着技术的不断发展，DCS的功能更加全面，但与PLC的价格差异却在缩小。
2.1 现场实际状况
江苏射阳港发电有限责任公司2台机组精处理控制系统全部采用Schneider公司的MODICON QUANTUM产品，已投产运行近10年，同型号主控模块已经停产，备品备件采购周期长，质量无法保证。改造前多次现场设备发生故障，系统无法满足操作及设备动作远时间追溯。在应用过程中虽然没有发生因PLC控制系统故障导致的机组非停事件，但是历史数据量偏小，可溯源复查功能差的缺陷导致现有PLC系统越来越无法满足生产现场管理要求。
3 改造的次序过程
3.1 改造现场机柜布置情况
三期凝结水精处理系统位于汽机零米精处理电子间，原系统在精处理电子间有6面机柜，2台操作员站。电子间布置图一下：1、#6机精处理系统；2、汽水取样系统；3、精处理再生系统；4、#5机精处理系统；5、精处理系统控制器柜；6、电源柜；7、操作台（操作员站）。如图一：
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改造后的布置图如下：1、DCS网络电源柜；2、#6机精处理系统；3、汽水取样系统；4、精处理再生系统；5、#5机精处理系统；6、电气电源柜（保持不变）；7、操作台（操作员站）。
3.1 改造改造次序
改造分三步：第一步，#6机组精处理系统与公用系统先改造，改造时间在#6机组B修停机检修时间；第二步，改造#5机组精处理系统，改造时间在#5机组C修停机检修时间。具体步骤如下：在#6机组B修停机检修时，首先把图一1位置改造成具备安放网络电源柜地基，安放好网络电源柜。电源接线，敷设光纤连接至脱硫DCS电子间。电源柜上电，测试网络。换下其中一台PLC操作员站，安放DCS操作员站。
#6机组精处理（如图一2位置）跟随#6机组B修停机时进行改造。待机组停机检修时完成PLC机柜拆除和DCS机柜的安装。根据现场实际情况，将#6机组精处理原PLC机柜拆除，DCS机柜布置于精处理电子间PLC机柜处（图一2位置），DCS机柜卡件数量与原PLC柜卡件数量一致，并且卡件型号一一对应。
公用部分先改造汽水取样系统（图一3位置），再改造再生系统（图一4位置）。公用系统改造时需要运行专业相应进行运行方式调整，以配合机柜改造。汽水取样系统改造同#6机精处理改造。根据现场实际情况，将汽水取样系统原PLC机柜拆除，DCS机柜布置于精处理电子间PLC机柜处（图一3位置），DCS机柜卡件数量与原PLC柜卡件数量一致，并且卡件型号一一对应。由于再生系统是两台机组共同使用并且两台机组同时停机的机会较少，改造方案取决于精处理再生时间，选取的方案为等#5机精处理再生结束以后进行整体改造；卡件布置及电缆施工同以上改造。
#5机组精处理（如图一5位置）跟随#5机组D修停机时进行改造。机组停机检修时完成PLC机柜拆除和DCS机柜的安装。根据现场实际情况，将#5机组精处理原PLC机柜拆除，DCS机柜布置于精处理电子间PLC机柜处（图一5位置），DCS机柜卡件数量与原PLC柜卡件数量一致，并且卡件型号一一对应。涉及的卡件如图二：
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4 改造后DCS优点
4.1控制系统安全性能提升
原有三期精处理控制系统仅采用1对CPU控制器控制，曾因下装逻辑而导致#5、6机组混床整体退出的严重故障现象，差一点导致两台机组停运。实施改造后整个精处理系统改为3对DPU控制，将#5机组精处理、公用加药系统、#6机组精处理的控制系统完全分开，这样即使在生产运行过程中某一对DPU出现故障，或者下装逻辑也不会影响到其他两个系统的运行，不在会出现两台机组混床整体退出运行的情况，整个精处理控制系统安全可靠性能得以保证。
4.2 改造后兼容性提升
改造后，DCS的兼容性和扩展性较原PLC系统得到很大的提升，改造后与脱硫艾默生DCS系统构成火电厂控制管理层的大型的网络系统工程，操作级和网络平台都是以太网形式，采用的是当前标准的TCP/IP协议，这为整个系统的扩展提供了方便。原PLC系统主要针对辅助设备进行控制，在兼容性和扩展性方面是存在设计弊端的，在底层生产现场的自动控制和数据采集层面对未来智能智慧火力发电系统资源需求和共享有很大的制约性。
4.3 改造后数据统一
改造后，DCS使用的是将原PLC控制设备及测点与机组统一的数据库，机组DCS系统中保存所有原始数据，而单在PLC控制系统中，上下位软件的通讯建立都需要第三方进行数据库统一。
结论
三期精处理PLC系统换型改造接入单元机组DCS控制能够充分满足现代大容量、高参数火力发电机组先进的生产管理需求，符合现代火力发电的大集控理念，也是减少运行人员 数量、降低人工成本的有效技术手段。
工业生产自动化系统的网络化、标准化、智能智慧化是现代工业发展的必然趋势。将PLC系统改造为DCS，对火力发电厂控制系统进行统一化，充分实现电厂生产经营管理的智能化和自动化，达到提高企业现代化管理水平、提高企业经济效益的目的，为提高企业市场竞争能力的目标奠定了基础。
参考文献：
[1]白张如意，陈向东.国外火力发电厂DCS和PLC控制系统一体化技术应用研究[J].科技与创新，2016（10）
[2]付志峰.火力发电厂辅助系统由PLC控制改造为DCS控制系统的应用研究[J].科技与创新，2017（3）
作者简介：
刘华山（1972-），男，江苏盐城人，本科，高级工程师，主要从事火电厂设备管理。
张峻（1971—），男，江苏新沂人，本科，工程师，主要从事火电厂热控系统检修。
陈晨（1989－），男，江苏盐城，助理工程师，热工检修。
束永春（1975—），男，江苏射阳人，技师，主要从事火电厂热控系统检修。
论文作者:刘华山,张峻,陈晨,束永春
论文发表刊物:《河南电力》2019年7期
论文发表时间:2020/1/3
标签：机组论文; 系统论文; 机柜论文; 控制系统论文; 三期论文; 射阳论文; 江苏论文; 《河南电力》2019年7期论文;