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西門子模塊6ES7212-1AB23-0XB8型號介紹
西門子模塊6ES7212-1AB23-0XB8型號介紹
I]隨著電站單元機組規(guī)模大型化和控制自動化水平的不斷提高,，可編程控制器以其高性能,、高可靠性、高性價比等特點在電站各控制系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用,。本文將通過介紹可編程控制器在北方某2X300MW機組電站循環(huán)水控制系統(tǒng)中的應(yīng)用來闡述新型可編程控制器的性能特點及其控制實現(xiàn)過程,。[/I]
該電站原循環(huán)水控制系統(tǒng)采用循環(huán)水控制室手動控制。隨著生產(chǎn)運行水平的不斷提高,，原控制系統(tǒng)難以達到現(xiàn)代化生產(chǎn)運行的要求,。為了提高整個系統(tǒng)的運行水平，完善聯(lián)鎖保護控制功能,，提高運行人員工作效率,，實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理水平的高標(biāo)準(zhǔn)、高要求,，我們對原循環(huán)水系統(tǒng)控制進行了技術(shù)改造,。
循環(huán)水控制系統(tǒng)總體改造設(shè)計方案
該電站循環(huán)水系統(tǒng)共設(shè)有四臺循環(huán)水泵。每臺機組有A,、B兩臺循環(huán)水泵,，均采用母管制供水，雙泵并聯(lián),，入口聯(lián)通,，互為備用。
系統(tǒng)主要對循環(huán)水泵,、濾網(wǎng)及其出口的蝶閥進行控制,，其I/O點數(shù)為300多點，要求實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集,、程序控制等功能,，同時電站控制室內(nèi)保留少量的后備儀表和主要的操作開關(guān)，并將數(shù)據(jù)通過光纜傳送至操作員站,。能實現(xiàn)通過CRT對循環(huán)水系統(tǒng)進行控制,。系統(tǒng)設(shè)有必要的手操開關(guān)，當(dāng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時,，不影響設(shè)備的手動運行,。
總體改造內(nèi)容如下：
(1) 根據(jù)循環(huán)水泵投運、起停及聯(lián)鎖要求將循環(huán)水泵控制室相關(guān)控制監(jiān)視及操作信號送入改造后的循環(huán)水泵控制系統(tǒng)。
(2) 保留原動力柜,，系統(tǒng)只接受電源掉閘信號,。
(3) 所有泵、濾網(wǎng)等起停開關(guān)均設(shè)計在操作員站人機界面上,，同時在電站集控室保留部分重要操作開關(guān),。
(4) 在循環(huán)水系統(tǒng)控制室及現(xiàn)場水泵房安裝攝像設(shè)備，以監(jiān)視設(shè)備運行狀況,，并將視頻信號送入工程師站和操作員站中,。
(5) 所有開關(guān)量與模擬量信號通過可編程控制器送入工程師站，并通過光纜及以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲僮鲉T站,。
系統(tǒng)選型及特點
為了滿足上面提到的循環(huán)水控制系統(tǒng)的設(shè)計要求,，我們選用羅克韋爾自動化產(chǎn)品A-B SLC 500可編程控制器（PLC）和研華公司IPC-610工控機（IPC）構(gòu)成的自控系統(tǒng)，再配以*的A-B RSView32組態(tài)軟件來實現(xiàn)循環(huán)水控制系統(tǒng)的各項功能,。
可編程控制器（PLC）是專為工業(yè)環(huán)境下應(yīng)用而設(shè)計的工業(yè)控制計算機,，已經(jīng)成為電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的核心裝置，它不僅能實現(xiàn)復(fù)雜的邏輯控制,，還能完成各種順序或定時的閉環(huán)控制功能,，并且抗干擾能力強、可靠性高,、穩(wěn)定性好,、體積小，能在惡劣環(huán)境下長時間,、不間斷運行,，且編程簡單，維護方便,，并配有各類通訊接口與模塊處理,，可方便各級連接。
在當(dāng)前*的控制系統(tǒng)產(chǎn)品中,，羅克韋爾自動化的可編程控制器技術(shù)已相當(dāng)成熟,，而且從硬件的可靠性、穩(wěn)定性及軟件的易操作性等各方面綜合評定,，也符合循環(huán)水系統(tǒng)改造的各項要求,。更為我們所需要的是SLC 500系列處理器內(nèi)置了不同通訊接口，提供多種控制器聯(lián)網(wǎng)方式選擇,，可構(gòu)成不同要求的工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò),，并且還提供了與各類“智能"設(shè)備的現(xiàn)場總線接口,。最終,，使控制系統(tǒng)將參數(shù)檢測、程序控制、顯示報警,、監(jiān)控管理等融為一體,，通過計算機處理、網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)共享等技術(shù)手段,，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理,，以滿足系統(tǒng)運行現(xiàn)代化的要求，提高其安全性和效率,。
系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 循環(huán)水控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),。
系統(tǒng)功能
循環(huán)水控制系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集及監(jiān)視（DAS）和邏輯控制兩部分組成。
DAS主要完成數(shù)據(jù)一覽,、組顯示,、點顯示、實時趨勢,、歷史趨勢,、流程圖、報警一覽,、報警歷史,、操作說明、報表打印等功能,。各種功能均可通過主菜單選擇進入,，并分級子菜單方式進行選用操作，大部分功能有熱鍵調(diào)用,，相關(guān)畫面上下關(guān)聯(lián)操作,。
控制系統(tǒng)主要通過上位機的軟手操實現(xiàn)對閥門和泵的控制，并在程序中實現(xiàn)聯(lián)鎖功能,?？刂七^程分
(1) 開循環(huán)水泵前，先打開蝶閥至30％,，然后起泵,，循環(huán)水泵開起之后再對蝶閥進行調(diào)節(jié)；關(guān)循環(huán)水泵時,，先關(guān)蝶閥至30％,，然后停泵，循環(huán)水泵停運后再將蝶閥關(guān)閉,。
(2) 其他聯(lián)鎖保護功能,。
(3) 有關(guān)設(shè)備的啟停控制,。
一,、前言
河北省能源結(jié)構(gòu)長期以煤炭為主,，占總能源消費的89%以上，電力,、燃氣的消費相對較少,，這種能源品種結(jié)構(gòu)的不合理，造成全省城市大氣污染嚴重,。因此,，必須大力調(diào)整能源結(jié)構(gòu)，大量使用天然氣等潔凈能源,，使全省的資源,、環(huán)境、經(jīng)濟協(xié)調(diào)發(fā)展,。天然氣具有煤炭,、石油所的環(huán)保優(yōu)勢。我國的天然氣開發(fā)利用雖起步較晚,，但在目前和今后相當(dāng)長的時間內(nèi),，將得到大力發(fā)展，這就為河北省利用天然氣資源提供了一個歷史契機,。河北省天然氣利用一期工程即陜京線北京—石家莊支線,，是關(guān)系到河北省工業(yè)生產(chǎn)、人民生活,、減少大氣污染,、改善和提高環(huán)境質(zhì)量的大事，涉及各行各業(yè)與千家萬戶,，關(guān)系國計民生,。建設(shè)該工程的主要目的就是：調(diào)整河北省的能源結(jié)構(gòu)，提高城鎮(zhèn)居民生活質(zhì)量,，減少大氣污染,、改善和提高環(huán)境質(zhì)量。
二,、概述
河北省天然氣利用一期工程是河北省重點工程,，省長一號工程。該工程設(shè)計年輸氣能力15×108m3年,。始于陜京輸氣管道二站村閥室,，終點為石家莊末站，沿線共經(jīng)過15個縣,、市,、區(qū)，全長201.7km,。主管線管徑φ508,，設(shè)計壓力6.3MPa,。沿線共設(shè)4座工藝站場，7座截斷閥室,。
自動控制采用集中監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）,，調(diào)度控制中心設(shè)在石家莊末站,，由調(diào)度中心對沿線各站場的生產(chǎn)運行進行數(shù)據(jù)采集,、監(jiān)測和控制，各站設(shè)PLC站控系統(tǒng),。合理的工藝水平,、高精度的交接計量、調(diào)壓技術(shù)和*自控水平,，使本工程達到了九十年代末水平,。
三、輸氣站場工藝簡介
本工程沿線共設(shè)置4座工藝站場,，分別為：涿州首站,、保定分輸站、定州分輸站和石家莊末站,。每座站場在設(shè)計時均考慮投產(chǎn)初期氣量較小的情況,，并設(shè)有反輸流程，在條件允許的情況下,，天然氣從石家莊輸至涿州,，向沿線各城市供氣。
涿州首站站內(nèi)分為兩個部分,，一部分包括天然氣進站截斷放空,、天然氣分離、天然氣計量（上游）,，該部分由北京集輸公司管理,；另一部分包括天然氣總計量（下游）以及向涿州市分輸部分的調(diào)壓、計量等,。在涿州首站還設(shè)有氣體在線分析,。
涿州首站照片
保定分輸站主要包括清管器收發(fā)裝置2套、氣體進站分離以及向保定市分輸部分的調(diào)壓計量,。定州分輸站主要包括天然氣截斷放空和向定州分輸部分的分離,、調(diào)壓計量等。
石家莊末站承擔(dān)者向石家莊市供氣的任務(wù),，主要包括天然氣分離,、調(diào)壓計量，并預(yù)留第二氣源的進口,，向邢臺,、邯鄲供氣預(yù)留接口,；同時，還設(shè)有調(diào)度控制中心,，對全線生產(chǎn)運行情況進行控制和調(diào)度,。石家莊末站設(shè)有綜合樓和宿舍樓，在投產(chǎn)初期負責(zé)公司人員的就餐及部分人員的住宿,。
石家莊末站照片
四,、 自控系統(tǒng)
4.1 概述
本工程自動控制設(shè)計內(nèi)容包括涿州首站、保定分輸站,、定州分輸站,、石家莊末站站控系統(tǒng)和石家莊調(diào)度控制中心等。
涿州首站,、保定分輸站,、定州分輸站和石家莊末站的站控系統(tǒng)負責(zé)采集站場工藝過程參數(shù)和運行狀態(tài)等，如溫度,、壓力,、流量及供配電系統(tǒng)等參數(shù)，對閥門的開,、關(guān)和故障狀態(tài),、火災(zāi)報警、可燃氣體檢測等進行監(jiān)測,。石家莊調(diào)度控制中心是管線的管理中心和調(diào)度核心,，負責(zé)對管道沿線的涿州首站、保定分輸站,、定州分輸站和石家莊末站的運行實行統(tǒng)一調(diào)度管理,，監(jiān)視站場重要的運行參數(shù)和狀態(tài)，設(shè)定值和各項操作命令能夠從調(diào)度中心準(zhǔn)確地下達到有關(guān)站場,。站場控制系統(tǒng)和調(diào)度中心組成了SCADA系統(tǒng),。
SCADA系統(tǒng)框圖
4.2 自控水平
調(diào)度控制中心、中間各站場站控系統(tǒng),、現(xiàn)場儀表組成一個三級監(jiān)測,、控制管理的系統(tǒng)模式。
第一級：為就地儀表,、手動和站場系統(tǒng)監(jiān)控(站場儀表),。
第二級：實現(xiàn)站控系統(tǒng)值班控制室內(nèi)的集中監(jiān)視控制（站控系統(tǒng)）。
第三級：石家莊設(shè)調(diào)度控制中心集中遠程監(jiān)視控制（監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即SCADA系統(tǒng)）,。
4.3 控制方案
本工程儀表及自動化系統(tǒng)的設(shè)計,、選型以技術(shù)*、經(jīng)濟實用為原則,，自控系統(tǒng)采用監(jiān)控及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（SCADA系統(tǒng)）,。在石家莊末站設(shè)調(diào)度控制中心,，首站、末站及各分輸站均設(shè)站控系統(tǒng)監(jiān)控全站,。經(jīng)過仔細的考察和比選,，采用了羅克韋爾自動化ControlLogix
系列PLC構(gòu)成集中監(jiān)視、分散控制方案,。ControlLogix 系列PLC是羅克韋爾自動化公司最新推出的,、功能更強大的可編程邏輯控制器。它有以下特點：
模塊化：ControlLogix系統(tǒng)的模塊化的I/O,、內(nèi)存及通訊接口為用戶提供了一種即可組態(tài)又便于擴展的系統(tǒng),。用戶可以根據(jù)需要靈活配置所需的I/O數(shù)量,，內(nèi)存容量以及通訊網(wǎng)絡(luò),。以后當(dāng)用戶需要進一步擴展系統(tǒng)時，可隨時添加I/O,，內(nèi)存及通訊接口,。最大I/O點數(shù)為128000。
帶電插拔：ControlLogix允許用戶帶電插拔系統(tǒng)中的任何模塊,，而不會對模塊造成損壞,。這樣用戶就可以在繼續(xù)維持系統(tǒng)運行的同時更換故障模塊。
高分辯率I/O：最高16位,，可選帶自診斷功能模塊,，I/報告。
高速傳送：ControlLogix
所采用的PRODUCER/CONSUMER技術(shù)使得數(shù)據(jù)可以在網(wǎng)絡(luò)之間,，網(wǎng)絡(luò)的鏈路之間以及通過背板的模塊之間實現(xiàn)有效的高速傳送,。
高強度工業(yè)硬件平臺：ControlLogix采用特殊設(shè)計的高強度工業(yè)硬件平臺，從而可耐受振動,，高溫以及各種工業(yè)環(huán)境下的電器干擾,。
分布式處理：通過Ethernet，ControlNet和DeviceNet網(wǎng)絡(luò)將處理器連接起來,，可以實現(xiàn)分布式處理,。
IEC-1131-complaint操作系統(tǒng)：該操作系統(tǒng)提供了真正具有優(yōu)先級的多任務(wù)環(huán)境，從而允許用戶通過單獨排定軟件組件來滿足自己的應(yīng)用要求,。這就大大提高了處理器的效率而且降低了成本,，因為它可以減少用戶整個控制系統(tǒng)的處理器數(shù)量。
4.4 系統(tǒng)組成及特點
本系統(tǒng)中冗余的ControlLogix 站控制系統(tǒng)由以下幾個部分組成：
兩個四槽框架：1756-A4,；
兩個處理器模塊：1756-L55M13,；
兩個ControlNet模塊：1756-CNB/D；
兩個冗余模塊：1757-SRM,；
冗余模塊連接電纜：1757-SRC1,；
兩個I/O框架：包括ControlNet模塊,，ENET模塊，串口通訊模塊1756-MVI,，相應(yīng)的I/O模塊,。用于連接超聲波流量計、渦輪流量計,、電動球閥和其它現(xiàn)場儀表設(shè)備,。主要信號包括4~20mADC、開關(guān)信號,、RS485接口信號等,。
這個冗余系統(tǒng)的主要特點有：
控制系統(tǒng)高可靠性的化；
不需要用戶編程,；
保證在最高優(yōu)先級任務(wù)邏輯控制下的輸出的無擾動切換,；
切換只需100ms；
支持Logix5555處理器及CNB（D系列以上）模塊,；
切換相對通過各種網(wǎng)絡(luò)與冗余框架相連的其它設(shè)備來講透明,；
從主控制器到從控制器的程序裝載過程透明；
對主控制器在線進行的設(shè)置/命令/編輯自動傳遞給從控制器,；
用戶可對切換進行“取消"或“恢復(fù)"操作,。
ControlLogix 冗余系統(tǒng)與I/O框架用ControlNet連接，與上位機及調(diào)度中心通過以太網(wǎng)連接,。
4.5 系統(tǒng)功能
站控制系統(tǒng)主要功能：
數(shù)據(jù)采集,、數(shù)據(jù)處理；
站場設(shè)備控制,；
現(xiàn)場設(shè)備遠程控制,；
站場正常關(guān)閉控制和緊急停車控制；
各系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊,；
各系統(tǒng)時鐘同步,；
操作員權(quán)限控制：操作員身份確認，行為記錄,；
報警管理：顯示所有存在的報警和所有返回到正常狀態(tài)下沒有經(jīng)過確認的報警情況,，顯示報警時間；
趨勢曲線管理：包括時實和歷史趨勢曲線,；
監(jiān)視控制畫面：準(zhǔn)確形象顯示現(xiàn)場工藝流程,，支持快捷鍵操作；
報表生成：定時打印生產(chǎn)報表,、歷史報表等,。
上位監(jiān)控軟件使用了開放的面向工業(yè)應(yīng)用的集成開發(fā)軟件Citect。SCADA系統(tǒng)主通信手段為DDN，同時采用PSTN作為備用通道,。調(diào)度控制中心的計算機硬件系統(tǒng)由服務(wù)器,、操作員工作站、工程師工作站,、經(jīng)理終端及報警,、報表打印機等組成。為提高系統(tǒng)的可靠性,，服務(wù)器和局域網(wǎng)（LAN）采用冗余配置,，操作員工作站、工程師工作站等均作為局域網(wǎng)上的一個節(jié)點,，共享服務(wù)器的資源,。這樣設(shè)計不僅技術(shù)*、操作簡單,，且經(jīng)過工業(yè)生產(chǎn)實踐考驗具有很高可靠性,。軟件的配置采用模塊化，以便于版本修改和升級,。
調(diào)度控制中心具備了以下多種功能：
全線工藝流程畫面顯示,；
數(shù)據(jù)實時采集,、顯示和存儲歷史數(shù)據(jù),；
實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)搜索查閱；
流量計算數(shù)據(jù)表顯示,；
流量分析及計算,；
貿(mào)易結(jié)算管理；
生產(chǎn)報表的生成和打?。ㄈ請?、周報、月報等）,；
報警,、事件記錄和打印、事故報警預(yù)報及追憶,；
事故的遠程站場緊急停車控制,；
系統(tǒng)配置及總貌圖顯示；
生產(chǎn)運營和調(diào)度管理,；
與陜—京線調(diào)度中心通信,。
五、結(jié)束語
該工程于2001年6月18日開工,，12月19日投產(chǎn),，何少存副省長及省各有關(guān)部門的領(lǐng)導(dǎo)參加了開工和投產(chǎn)儀式。該工程當(dāng)年設(shè)計、當(dāng)年施工,、當(dāng)年投產(chǎn),，創(chuàng)造了多項新業(yè)績。建成投產(chǎn)后,，可以調(diào)整河北省的能源結(jié)構(gòu),，改善生態(tài)環(huán)境，提高城鎮(zhèn)居民生活質(zhì)量,，同時帶動和促進河北省國民經(jīng)濟的快速和健康發(fā)展,，具有顯著的經(jīng)濟效益、社會效益和環(huán)境效益,，對推動河北省的天然氣事業(yè)的發(fā)展具有重大意義,。羅克韋爾自動化ControlLogix 系列PLC在該工程中，經(jīng)兩年考驗,，具有運行穩(wěn)定,、可靠性高、程序修改靈活,、操作方便等特點,，為管線控制系統(tǒng)長周期運行起了非常重要的作用。