SIMATIC PCS7在600MW机组DEH 系统中的应用

李今朝，杨铁强

(广东省国华粤电台山有限公司，广东台山529228)

0 引言

国华台山发电厂位于广东省台山市南部铜鼓湾。一期建设5×600MW国产燃煤发电机组。三大主机是上海三大动力厂引进技术生产的亚临界发电机组。仪控岛选用德国西门子公司的TELEPERM XP(TXP)分散控制系统。

其中3、4、5#机组的电液调节系统采用 SIEMENS公司SIMATIC PCS7集散控制系统，控制汽轮机的转速和负荷，高中压主汽门和调节汽门的执行机构为单侧进油式油动机，以14.5MPa的高压抗燃油作为调节保安系统的调节介质。最终实现对汽轮机的过程控制和安全经济运行。

1 系统构成

1.1 硬件组成(以一台机为例)

采用三个过程控制机柜:30CKC01、30CKC02、30CKC03及过程状态监控管理设备，如图1所示。

图1 DEH系统过程控制机柜

在30CKC01柜内安装一套冗余结构的S7-400H系统，包括了冗余的CPU(AS417H)、供电模件(PS405)、冗余CPU通信的同步模块(CP443)、冗余的高速处理模块(FM458)和用于高速处理模块通信的同步模块(EXM448);另外还有四块专用高速输入/输出卡(ADDFEM)，用来处理转速、功率等信号，如图2所示。

图2 冗余结构的S7-400H系统

在30CKC02内是西门子公司的SIMATIC ET200M系列，共使用4个机架来安装各种I/O模块来接受信号的反馈和指令输出。

30CKC03柜为继电器柜，用作DO指令的输出，同时还有电源供给与转换装置包括为CPU、ET200供电的220V/24V冗余供电电源以及位移传感器前置器专用220V/±15V电源供给装置。

过程状态监控管理设备为1台ES站、1台OS站、5台OT站(西门子TELEPERM XP系统的监视画面，通过通讯与其连接)，同时还为ES站配置了一台彩色打印机、OS站配置了一台黑白打印机。

1.2 网络结构

控制系统网络结构如图3所示。

图3 DEH系统网络图

该网络分为下层控制网、上层管理网。下层控制网采用同轴屏敝电缆，适合Profibus标准，通过每个ET200M框架上的IM153通讯卡以及ADDFEM卡与AS400H系统的AS417控制器和FM458控制器相连接，满足现场信号的采集、处理和控制器的通讯，为Profibus-DP现场通讯网;而上层管理网则是采用同轴电缆通过AS400H系统的CP443-5通讯卡与西门子TELEPERM XP系统的CM连接，ES站、OS站再挂接到CM上，这样TELEPERM XP与PCS7进行内部通讯，操作员可以在OT上直接对DEH系统进行操作，同时这种网络也便于ES站、OS站的维护，即使ES站、OS站全部死机系统仍然稳定运行，不受影响。

1.3 软件

工程师站ES和操作员站OS均采用微软公司的Windows 2000作为操作系统，附加安装了Package 4和Internet explorer 6.0。在工程师站和操作员站都安装了PCS7 V6.0、WINCC V6.0等，但工程师站与操作员站的权限不同，工程师站具有PCS7系统的全部功能，操作员站只能对画面进行监视和操作，不能对逻辑进行修改。ES站除用于系统软、硬件组态外还具有与OS站完全相同的功能，可以兼做OS站。

SIMATIC全集成自动化系统目前可以为所有的自动化应用提供统一的技术环境，主要是具有统一的数据管理，统一的通讯协议，统一的组态和编程软件。SIMATICPCS7用Win CC作为上位机的监控软件，通讯网络是采用工业以太网和PROFIBUS现场总线。工业以太网用于系统站之间的数据通讯，PROFIBUS网用于I/O站的通讯。SIMATIC PCS7用符合IEC-1131-3国际标准的编程软件和现场设备库，提供连续控制、顺序控制及高级编程语言。

2 系统功能

汽轮机组采用由纯电调和液压伺服系统组成的数字式电液控制系统(DEH)，具有以下几种运行方式:

(1)操作员自动控制;

(2)汽轮机自启动;

(3)自同期运行;

(4)DCS远控运行;

(5)手动控制。

在以上几种运行方式下，通过SIMATIC PCS7控制系统可以实现以下汽轮机控制的基本功能:

(1)远方挂闸;

(2)高/中压缸启动方式;

(3)操作员手动/自动切换;

(4)回路控制;

(5)阀门控制;

(6)阀门切换;

(7)阀门活动试验;

(8)阀门严密性试验;(9)自动调节负荷;

(10)超速试验与保护。

3 应用心得

在逻辑组态中，只用到了CFC程序组态，因为CFC程序组态是一种基于图形式的组态，方便、直观，操作简便。PCS7将许多逻辑、运算功能形成了功能块，在进行程序组态时，如需用到某种逻辑、运算功能，就可在PCS7的功能块库中找到与之相应的功能块，将其直接拖放到CFC组态画面即可。

在工程师站上进行逻辑组态，编译无误后，将程序下装至过程控制器中，这样，过程控制器中就有了经过编译后的用户程序。也就完成了逻辑组态，这时已被定义具有了WINCC属性的各模块的标签值就能在WINCC中被找到，再通过WINCC画面组态，就可完成人机对话、参数的画面显示等。

硬件组态也是一种图形化的组态方式，十分方便，所有的模块都可以从PCS7系统提供的元件库中找到相应型号、定货号的模块，将其拖放至与实际安装相对应的位置即可。硬件组态配置完成后，下装到相应的过程控制站。这样，就使得实际安装的硬件和硬件组态相一致，从而使I/O模块上的每一点的地址都得以确定。

由于第一次使用SIMATIC PCS7系统，在调试、运行过程中不可避免的遇到了一些问题，汇总如下:

(1)在FM458中进行除法计算时，如果分母的变量从一个负值逐渐增加，增加到一个正值的过程中，在经过零值时系统执行运算出现错误，发通讯故障的报警，系统不能正常运行，在逻辑中增加限值块后运行正常;

(2)通讯模块EXM448的通讯接口损坏，无法通讯，更换新卡件后运行正常;

(3)分布式ET200M站的I/O模块的补偿电阻经常出现短线、短接等故障，导致温度显示不准确，经更换补偿电阻后正常;

(4)高、中压缸的热应力棒状图在机组运行一段时间后计算出现错误，至今无法解决;

(5)开关量信号在历史曲线中无法正常显示;而做在报警中报警信息却无法保存，至今无法解决;

(6)ES站的操作画面无法打开，删除STATION站重建后正常。

上述问题有待在实践中进一步研究解决。

4 结束语

PCS7是一个较新的系统，但由于有西门子工程师的支持和在广东中试所调试人员的努力下，工作进展非常顺利，系统大部分功能都已实现，但由于时间的限制和掌握的技术水平有限，系统的部分功能还没有完全掌握，仍需要进一步努力去实现。

［1］吴公宝.西门子T3000型DEH在台山1000MW机组应用及问题分析［J］.河南科技，2010，(12).

「2」 张澎涛，周鹏，张秉权，等.西门子SPPA T-3000 DCS系统的应用与优化［J］.内蒙古电力技术，2008，(4).