关于DCS全厂主辅一体化及RS485通讯接口组合设计的相关应用

朱瑞　王春雨

摘 要：我公司电厂热工自动化十多年的发展，遵循着行业内的相关发展规律。根据自身的特点，走出一条稳健的路。本文从新建项目DCS一体化与RS485接口组合设计的方案，提出了一些看法。

关键词：DCS；主辅一体化；PLC；RS485；MODBUS

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.02.261

1 引言

对于我公司早先建设的火力发电厂，全厂自动化系统一般采用的是分散控制系统（DCS）和可编程逻辑控制器（PLC）的组合方案。机、炉、电等重要设备、系统通过DCS来实现功能控制，而水、煤、灰等辅网设备和系统则纳入到了PLC系统控制范围内。普遍采用此种方案究其原因主要是以往分散控制系统（DCS）的价格要远高于可编程逻辑控制器（PLC）所组控制系统的价格，且在环境较恶劣的现场，DCS的模块可靠性较差，安全生产不能保证。近年来随着国产DCS厂家的进入以及利用较低的价格战成功抢占到了市场份额等因素，国外的DCS厂家也参与到了分散控制系统激烈的市场竞争当中，导致DCS整体价格持续走低。所以，现如今DCS替代PLC参与辅网的控制功能的实现，已经达到比较适宜的时期。

2 工程概况

我公司8×660MW超超临界高效环保节能机组厂区由南向北分别布置#1、#2、#3，#4、#5、#6机组，西面布置#7、#8机组。对于#7、#8机组，按两台机组为一个单元设计，同步建设烟气脱硫、脱硝装置、湿式除尘。计划于2017年全部建成发电。本期工程三大主机分别采用了东汽、东电、东锅，哈汽、哈电、哈锅产品，自动化控制系统采用的是艾默生过程控制有限公司OVATION产品，鉴于我公司其他电厂已投运现场总线系统安全和经济性考虑，此次不采用现场总线技术。

3 全厂主辅DCS实际布置

#1、#2、#3机组及其公用系统、辅网系统，#4、#5、#6机组及其公用系统、辅网系统，#7、#8机组及其公用系统、辅网系统。模块分组以#7、#8机组及其公用系统、辅网系统为例，其他组别与之相似。控制方案按控制模块一、二、三组建主网，控制模块四、五、六、七组建辅网，按主辅网连接的方案进行网络拓扑图设计。

控制模块一：#7机组范围内的汽机、锅炉、电气系统，包含汽机循泵房（远程IO）、锅炉脱硝反应区、干除渣、气力输灰（远程IO）、静电除尘、低温省煤器。控制模块二：#8机组范围内的汽机、锅炉、电气系统，包含汽机循泵房（远程IO）、锅炉脱硝反应区、干除渣、气力输灰（远程IO）、静电除尘、低温省煤器。控制模块三：两机公用系统，包含两机电气公用系统、空压机房（远程IO）、采暖站系统、集控楼中央空调群控系统（与中央空调PLC通讯采集数据，DCS内做总控组态，32个通讯口）。控制模块四：脱硫系统，包含单元机组脱硫、湿式静电除尘器及脱硫公用（制浆系统、石膏脱水系统、废水系统、事故浆液处理系统）。控制模块五：化学补给水系统，包含除盐水制备、生活污水、氨区（远程IO站）、供氢站（PLC通讯采集数据与DCS通讯）、雨水泵房、消防泵房、循环水加药（远程IO站）、原水预处理、原水加药、工业废水（远程IO站）、綜合水泵房（远程IO站）。控制模块六：凝结水精处理系统，包含汽水取样加药、机组排水槽。控制模块七：输煤系统，包含输煤转运站远程IO（2处）。

4 与以往设计的不同之处

除灰系统相关网络和操作纳入到了单元机组集中控制，空压机系统和油泵房纳入公用系统，将化学补给水、反渗透、净水和废水处理等系统与凝结水精处理及化学加药、汽水取样系统的控制设备联网组成一个“水系统控制网”。各系统的就地监控点保留上位机作为现场调试、检修手段。凝结水精处理及汽水取样加药不设置控制室，留有工程师站。机组部分脱硫系统纳入辅网DCS控制，可在集控室的机组DCS操作员站上对脱硫系统进行监控。脱硫电子设备间及脱硫控制室仍然设置在脱硫控制楼内满足脱硫系统现场调试及日常运行、检修要求，湿式静电除尘器控制列入脱硫DCS。SIS及MIS留用系统接口，布置接口机，布置于电子设备间。

另外，此次工程ETS也采用与DCS相同的软、硬件的一体化设计，与以往有较大的不同。传统的ETS系统大多采用继电器和PLC组合控制，与DCS相互独立，具有动作可靠、结构简单的优点。但是没有历史趋势记录，也没有比较完整的事故跳闸记录，不便于机组跳闸后进行事故分析。采用与DCS相同的软、硬件，所有的逻辑编程和组态都在DCS内完成，界面友好，方便维护；还可利用DCS内软逻辑直接做保护投切开关，不需增加设备性故障点，方便检修人员现场维护；对每一路跳闸信号都具有首出记忆，还可根据现场实际情况调整输出信号，使得ETS系统功能更加完善等优势。

本期工程对于串口通讯RS485接口进行了推广性试用，旨在提高设备利用率和性价比，由于建设地地形限制，供氢站设计在了狭长的偏远角落，距离任何控制站都比较远，经过考量，最终方案通过PLC采集数据和实现简单逻辑控制，采用光纤转RS485接口、MODBUS协议，将现场信息传递到水网DCS。中央空调系统分为三个子组，每个子组由PLC控制，通过RS485接口进入DCS内实现总控。汽轮发电机组振动监测分析故障诊断系统TDM、锅炉炉管泄漏、电气电度表同样是通过RS485接口实现了与主机DCS的数据对接，方便可靠，并通过了调试阶段的实际验证。我们开创性的将火灾检测报警及联动控制系统通过RS485接口也实现了与DCS系统报警信号互通，通过DCS的图形组态，将各个区域的报警点及位置示意图进行了优化，形象立体，便于使运行人员快速找到事发地点并及时消除威胁。

5 结论

综上，采用DCS全厂主辅一体化的设计，首先能避免存在与其他设备、系统的不兼容性。软、硬件选型的统一，能提高控制系统的可靠性，并能减少备品备件的数量，进一步降低呆滞设备库存以及积极响应公司的发展战略。同时也能降低控制系统的维护工作量，降低维护成本。

参考文献：

[1]分散控制系统技术协议[Z].

[2]DL/T 5227-2005，火力发电厂辅助系统（车间）热工自动化设计技术规定[S].