一 工程概述： 給某火電廠原來200MW 機組和新建2×300MW 機組的鍋爐補給水提供完整的分布式控制系統，滿足整個電廠鍋爐的補水要求。 二 系統要求 1．控制系統設計的總體目標 ·為新老機組的鍋爐提供充足的除鹽水； ·提高鍋爐補給水的自動化水平； ·實現實現鍋爐補給水系統的高品質運行，提高運行經濟性； ·提高運行人員工作效率，滿足整個系統運行全能值班要求； ·提高效益，降低能耗。 2．系統設計及應用時的設計思想 1） 功能設計：體現DCS 建成后的自動化程度、處理事故能力（報警、分析、指導、處理等）及先進的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗為設計思想。 ·按工藝流程的自動化過程由DCS 系統協調完成，達到能量平衡。 ·保障系統安全、可靠、高效運行和啟停。 ·實現高自動化投入率，提高可靠性，減少誤操作，降低事故率。 ·系統運行工況可由很多監測參數反映出來，當運行工況出現異常時，提供相關參數、趨勢、圖表等高效方式通知運行人員及時處理。 ·操作記錄打印、報警打印、事故追憶打印、周期性報表等功能，有助于系統日常管理和事故分析。 ·高效、便捷的系統在線維護。 2） 系統設計：體現DCS 的高可靠性、先進性、易維護、易組態等為設計思想。 ·所有部件標準化、通用化、模塊化。 ·控制系統按分層、分散、自治的原則。 ·冗余設計：通訊總線、電源、I/O 總線、CPU 均為冗余配置。 ·所有I/O 模件均為智能化設計，采用隔離措施，具有高共模抑制比和差模抑制比。 ·可帶電插拔。 ·系統自診斷至通道級。 ·選用模塊化的功能組態軟件，提高軟件透明度。 ·采用工業以太網網絡結構，通訊速率100MBPS，主干網采用冗余環網，子站通過雙 絞電纜掛接在主干網絡上，提供強大的通訊擴展能力。 ·提供與其它系統的通訊接口，如工業以太網、PROFIBUS DP 或MODBUS。 ·支持國際標準數據接口，如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL 等。 ·標準MIS 數據接口站，與廠級MIS 互聯。 ·支持SIS 系統，實現對DCS 數據的監控。 三 系統配置與功能實現 本項目采用SIMENS 公司SIMATIC PCS7 過程控制系統，實現對鍋爐補給水控制系統的分布式控制。 PCS7 是一種模塊化的基于現場總線的新一代過程控制系統，結合了傳統DCS 和PLC控制系統的優點，將兩者的功能有機的結合在一起。系統的所有硬件都基于統一的硬件平臺；所有軟件也都全部集成在SIMATIC 程序管理器下，有同樣統一的軟件平臺。系統大量采用了新技術，在網絡配置上，使用標準工業以太網和PROFIBUS 網絡。由于PCS7 消除了DCS 和PLC 系統間的界限，真正實現了儀控和電控的一體化，充分體現了全集成自動化的特點，使得系統應用范圍變廣，是一種適用于現在、面向未來的開放型過程控制系統。根據鍋爐補給水的需求和系統的可維護性、可擴展性的要求，本系統的硬件配置和網絡布置如下圖所示： 從硬件配置上來看： 1） WINCC 冗余服務器、鍋爐補給水操作員站、鍋爐補給水工程師站、輔網監控站。鍋爐補給水系統采用兩臺WINCC 服務器，互為冗余，WINCC 服務器通過工業以太網連接冗余的控制器AS414H，并通過電廠監控以太網連接輔網監控站，作為輔網系統對鍋爐補給水系統進行集中監控的HMI 服務器。采用這種結構的好處冗余控制器AS4141H 只和WINCC 服務器相連，網絡負載比較輕，輔網系統的監控計算機的數量也何以任意增加而不增加控制器的負載。鍋爐補給水操作員站為操作員提供圖形、列表、操作、歷史數據再現等，可在打印機上輸出。運行Windows 2000 多任務網絡操作系統下的PCS7 OS 站應用軟件。所有OS 站均為全能值班配置，圖像、操作、數據一致。 系統配置1 套工程師站，主要完成實時數據庫、控制塊、圖形、趨勢、報表等系統數據的生成和下裝，完成對系統的詳細自診斷和系統數據的列表和后備。運行Windows 2000 多任務網絡操作系統下的PCS7 ES 站應用軟件。 輔網監控站采用WINCC CLIENT 軟件，對鍋爐補給水進行遠程監控。 2）冗余的CPU414-4H 中央控制單元 本自控系統現場控制站的中央控制器采用冗余設計，它由2 套AS-400 型中央控制器組成。它們預裝有冗余軟件，并通過一個通訊接口實現相互連接。在系統正常的運行中，當某個中央控制器出現故障時，另一個中央控制器能自動接管所有的工作，保證了系統繼續正常運行。因此系統現場控制站的AS-400 中央控制器具有很好的冗余性能。 AS 的中央處理器采用S7-400 系列工業控制器中S-414 以上的CPU，專為過程控制應用設計，CPU 芯片的底層程序采用類PASCAL語言編寫，為CFC,SFC等過程控制語言提供平臺。中央控制器中預裝有冗余軟件，用戶在組態時可完全忽略其冗余特性，像對非冗余系統組態一樣只需輸入用戶程序。 3）遠程I/O 站 每個分布式I/O 站的有源背板總線上插有2 個IM153-2 通訊接口模塊 ，分別通過2 條獨立的PROFIBUS-DP 現場總線與AS-400 中央控制站進行實時通信。在系統運行過程中，當其中某一個IM153-2 通訊接口模塊發生故障時， 系統能自動地切換到另一個IM153-2 通訊接口模塊，并可帶電熱插拔更換故障的通訊接口模塊，不會影響系統正常運行。 4）冗余的通訊網絡 CP443-1 作為標準的工業以太網連接裝置，在物理層上采用高防護等級的通訊線纜，工業以太網的卡件上帶有CPU 可以獨立處理通訊信號。高速工業以太網是在工業以太網的通訊協議的基礎上，將通訊速率提高到了100M/s。SIMATIC NET 中的高速以太網采用了全雙工并行（FDX）通訊模式，這種模式允許站點同時發送和接收數據，通訊速率可提高一倍。SIMATIC NET 在高速以太網上還采用了交換技術，利用交換機模塊將整個網段分成若干子網，每個子網都可以獨立地形成一個數據通訊網段，可以大大地提高通訊效率。普通以太網上由于網段上數據通訊阻塞的存在，使得網絡上實際通訊技術只有40%，采用了全雙工并行通訊技術和交換技術后，使得網絡的通訊能力得以充分地利用 5）本項目采用6 個過程控制機柜， 處理信號如下： 根據鍋爐補給水系統的特點以及I/O 點的分布情況，進行以下設計：整個鍋爐補給水系統分為清水系統、軟化系統、陰陽離子交換系統、二級除鹽系統、除鹽水箱系統、壓縮空氣系統、陰陽樹脂擦洗系統廢水排放系統綜合水泵房等。 1） 清水系統：本子系統含有6 個過濾器，每個過濾器有7 個閥門，這樣對于每個過濾器有組操，單操，自動操作。以下其他系統也有同樣的操作。 2）軟化系統：本系統含有三個鈉床，同樣的，每個鈉床也有組操，單操，自動操作。 3）陰陽離子交換系統 陰陽離子交換系統有三個，稱為1＃、2＃、3＃陰陽離子交換系統，在陽離子交換器中注入酸交換陽離子，在陰離子交換器中注入堿交換陰離子，生成的除鹽水送入二級除鹽系統，部分用于陰陽離子交換的酸堿稀釋。 4）二級除鹽系統 5）除鹽水箱系統 6）壓縮空氣系統 7）陰陽樹脂擦洗系統 8）廢水排放系統 9）綜合水泵房 四 使用效果 分析該DCS 系統經長期運行證明，各項技術指標均達到國際先進水平，主要表現如下： （1） 燃燒效率高：垃圾在爐排上與空氣混合均勻燃燒充分，垃圾燃盡率高； （2） 處理垃圾范圍廣泛 ：由于設計了根據不同垃圾類型而調整的控制策略，垃圾處理范圍大大提高，能夠處理工業垃圾、生活垃圾、廢棄橡膠輪胎等； （3） 運行維護費用低 ：由于自動控制水平高，運行人員少，定檢和不定期檢修費用低，降低了維護費用； （4） 可靠性高 ：經過長期運行表明，控制系統故障率非常低，系統可用率可達99.9%以上，滿足設計要求； 五：總結 此上硬件控制系統使用的是西門子CPU及特殊的通信模塊，而其他, 模塊則使用國產UniMAT 產品，經過一段時間的考驗沒有出現系統上上及產品上的問題。