南昏泵站自动化升级改造引入和利时DCS系统的可行性探讨

2018-03-22张世能常德市城区水利泵站

数码世界 2018年3期

张世能常德市城区水利泵站

（图1）

从20世纪80 年代末开始，和利时的DCS系统已经在我国新建的流程化生产工厂开始全面应用，目前国产DCS系统应用到单台机组1000MW火电机组的DCS品牌只有和利时的DCS系统。现在和利时公司的DCS系统应用到石化、电力、冶金、建材、环保、等各行各业中，业绩炳然。

1 南昏泵站电气系统控制的特点

南昏泵站主要由5台轴流泵（1000KW）,2台潜水泵（1000KW）构成。

1.1 南昏泵站模拟量主要参数如电流、电压、功率、温度、压力、液位、流量、振动等可以通过变送器传送至DCS系统里面。泵站开关量信号则主要是指开关的辅助接点，开关、断路器、接触器是电气控制对象，但电磁线圈是对控制系统的输出直接动作的。从输入、输出看比较简单，但是在交流回路中，交叉的结果就对控制装置提出了更高的抗干扰要求。

1.2 南昏泵站电气故障发生的速度和电气参量的变化速度是ms 级，保护、连锁系统输出动作、逻辑运算也必须是ms 级的。因此，必须对DCS系统里面增加带有SOE功能的开光量输入模块。

1.3 南昏泵站运行过程中过程参数的调节也很少，高压开关系统操作量较少，除励磁电压外几乎没有可调节的量，大都是由保护装置自动处理运行过程的异常状态。泵站电气系统的正常操作是对电气运行方式的切换、局部系统和装置的切投。这类操作速度响应要求不高，操作的频率也比较低，但是对系统的准确性要求高。

2 南昏泵站电气系统采用DCS 控制的优点

2.1 网络结构安全可靠

DCS 系统在环网的基础上采用双网冗余结构，又加了一道保险，形成冗余容错网；遵循节点间点对点通信在网络节点的分布上，相对独立的原则；在远程控制器之间采用光纤作为传输介质为建立通信创造了条件；以太网交换机对各端口的数据具有根据网络数据的地址进行分流的功能，存在着冗余DPU之间点对点的实时数据拷贝和跟踪，通过在同一交换机上将相关的冗余DPU 连接，在本地的交换机上各个冗余DPU 之间的点对点数据传输直接转发，减轻了主干网的网络负荷。由此而言，DCS系统具有较为可靠、安全的网络构架。

2.2 系统的兼容性与开放性

和利时DCS系统由于是在WIN7操作系统上面进行开发，所以就从根本上解决了原有系统不能够兼容最新操作系统的问题。控制层兼容各种现场总线，支持HART、PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、MODBUS等各类协议。功能丰富的HMI人机界面，符合IEC61131-3的控制算法编程软件。且能够通过OPC通讯把现场数据进行远程监控。

2.3 DCS 控制的功能科学性

目前，DCS 监控大容量机组的电气系统的主要方式有：（1）同步电机励磁调节器AVR，同步电机—变压器组继电保护装置、潜水泵综合保护装置的功能及实现其装置的投、退。（2）通过DCS 软硬件，对泵站电系统控制、泵站电机自动切换、电动机的启、停；电气断路器的分、合闸等功能达到了集散控制；操作员发出的操作命令的逻辑实现条件和合法性逻辑检查等。（3）整个操作过程都是科学决策，不会因为人为失误导致停机事故。

3 调试需要注意的若干问题

3.1 装置时钟配合问题

对于DCS 在电气控制系统中的应用，可以实现对整个系统的控制，在实际的运行中是和各个独立的微处理机共同完成的，而在每个独立的装置中都有其自身的时钟。和利时DCS系统可以与现电气系统共用同一个GPS时钟装置，为各个DPU站、操作员站、历史站、信号采集装置、保护装置统一授时，这样整个系统的时间都一致了，有效地将DCS系统与电气装置融为一体。

3.2 电气控制功能的分配

随着DCS系统的不断发展和完善，无论是硬件构架、还是组态管理软件，无论是进口DCS还是国产自主品牌的DCS，在对机组整个控制功能的分布和管理，越来越体现出功能集中、风险分散的优势。在实际的运行操作中，由于系统的控制逻辑以及各种参数的设置都是经过了事先科学的计算以及各种调试而得来的，并且一旦系统的运行模式形成后，在很长时间内都不会再改变。