1.硬件配置及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

DCS系統(tǒng)共包括2個機(jī)柜及2對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的控制指令實現(xiàn)對電氣設(shè)備的遠(yuǎn)方控制，DI為數(shù)字量輸入模塊，用來采集各個設(shè)備的狀態(tài)開關(guān)信號和報警信號，AO為模擬量輸出模塊，輸出信號為4—20mA信號，用來驅(qū)動變頻調(diào)節(jié)，AI為模擬量輸入模塊，主要采集4—20mA的模擬量信號，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。.具體配置見表1、表2。

表1  I/O卡件配置

共有實際測點490個，中間變量59個，通訊測點 28個。

表2  I/O測點配置

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，并通過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結(jié)構(gòu)中，具有容易掌握，操作簡潔，界面友好等特點。

LN2000組態(tài)主要分三步：（1）使用DATABASE進(jìn)行系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)；（2）使用SAMA進(jìn)行控制邏輯組態(tài)；（3）使用GRAPHIC進(jìn)行監(jiān)控畫面組態(tài)。 其中系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫組態(tài)軟件DATABASE.EXE 完成對LN2000系統(tǒng)中過程控制站的配置、模塊的配置和所有數(shù)據(jù)點的配置，及所有測點的單位量程的修改查詢。數(shù)據(jù)庫可以在線查詢測點的當(dāng)前值和狀態(tài)值，對于調(diào)試和檢修工作十分的便捷；SAMA圖組態(tài)以每站的頁為單位進(jìn)行，用戶編制控制策略也就是對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連接起來即可。數(shù)據(jù)庫和SAMA圖組態(tài)完成后，經(jīng)過編譯下裝到DPU，即可調(diào)用執(zhí)行。GRAPHIC.EXE為畫圖軟件，主要用來進(jìn)行監(jiān)控畫面的組態(tài)。監(jiān)控畫面實時數(shù)據(jù)的刷新周期為0.5S，在不考慮設(shè)備動作時間的情況下，從操作員按下按鈕到設(shè)備反饋的顯示的時間不大于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、自動調(diào)節(jié)、聯(lián)鎖保護(hù)及熱工信號的報警裝置等。主要功能實現(xiàn)邏輯如下。

(1)星型下料器啟動允許條件：聯(lián)鎖解除時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關(guān)但星型下料器則必須備妥。具體實現(xiàn)見圖2。

圖2  星型下料器控制邏輯

(2)鍋爐1#、2#兩臺給水泵一用一備，聯(lián)鎖啟動給水泵時調(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，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。具體實現(xiàn)見圖3。

圖3  鍋爐給水泵控制邏輯

(3)余熱電站設(shè)置3臺循環(huán)水泵，兩用一備，任一運(yùn)行循環(huán)水泵跳閘聯(lián)鎖啟動備用泵，同時打開相應(yīng)循環(huán)水泵出口門，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)切手動信號。具體實現(xiàn)見圖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，升速、降速，復(fù)位等功能。升、降速按鈕在負(fù)荷控制時切為升、降負(fù)荷。具體實現(xiàn)見圖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就地為差壓變送器，采集到的數(shù)據(jù)為壓力信號，須進(jìn)行開方運(yùn)算得出實際流量，同時計算出累積值。報警顯示：溫度超過設(shè)定值時去觸發(fā)繼電器動作，監(jiān)視盤上有報警輸出，在余熱電站任一軸承溫度高即報警。具體實現(xiàn)見圖7、圖8。

圖7  流量顯示及累積

圖8  報警輸出

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)的緊急停車操作聯(lián)系起來，并且可以對機(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，對機(jī)組的異常工況及時報警和進(jìn)行事故記錄。具體實現(xiàn)見圖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串口以及無線等形式，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)品實現(xiàn)無縫連接。

水泥窯生產(chǎn)線控制系統(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PLC以太網(wǎng)，配置IP地址，加載LN2000 OPC通訊程序。通訊測點既有從水泥生產(chǎn)線采集的，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)線生料投料量，熟料產(chǎn)量等，也有傳送到水泥生產(chǎn)線的數(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)線的設(shè)計時，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)計和建設(shè)帶來不小的困難。此2500t/h水泥生產(chǎn)線的純低溫余熱發(fā)電的成功運(yùn)作將會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。