關(guān)鍵詞：機(jī)組自啟停、順序控制系統(tǒng)、APS、660MW機(jī)組、NT6000集散控制系統(tǒng)、邏輯結(jié)構(gòu)

 

1.概述

 

大唐南京電廠2×660MW機(jī)組于2010年12月順利通過168小時(shí)性能驗(yàn)收，其中輔助車間集中控制和煙氣脫硫控制系統(tǒng)全部采用南京科遠(yuǎn)自動(dòng)化集團(tuán)股份有限公司的NT6000集散控制系統(tǒng)，控制總點(diǎn)數(shù)達(dá)到13000多點(diǎn)。如此大型的機(jī)組在運(yùn)行期間，特別是在啟、停系統(tǒng)的操作過程中，如果全靠操作人員手動(dòng)進(jìn)行，則需要大量準(zhǔn)確地操作才能保證機(jī)組順利啟停。而在煙氣脫硫系統(tǒng)采用的APS，即機(jī)組自啟停系統(tǒng)這一控制理念既提高了機(jī)組啟停的正確性、規(guī)范性，又大大減輕了運(yùn)行人員的工作強(qiáng)度，從整體上提高機(jī)組的自動(dòng)化水平。本文將就APS系統(tǒng)在煙氣脫硫控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)及應(yīng)用做詳細(xì)地闡述。

 

2. APS邏輯設(shè)計(jì)

 

2.1基本結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

 

APS系統(tǒng)使用斷點(diǎn)方式實(shí)現(xiàn)機(jī)組自啟?？刂疲蓪?shí)現(xiàn)從系統(tǒng)準(zhǔn)備到出口煙氣完成脫硫以及解列煙氣脫硫的自動(dòng)控制。APS分啟動(dòng)模式和停止模式，分別包含6個(gè)斷點(diǎn)程序，啟動(dòng)過程分為:系統(tǒng)準(zhǔn)備斷點(diǎn)、啟動(dòng)循環(huán)泵斷點(diǎn)、啟動(dòng)除霧器斷點(diǎn)、啟動(dòng)石膏排出泵斷點(diǎn)、啟動(dòng)石灰石漿液泵斷點(diǎn)、啟動(dòng)氧化風(fēng)機(jī)斷點(diǎn)；停止過程分為：停止氧化風(fēng)機(jī)斷點(diǎn)、停止灰石漿液泵斷點(diǎn)、停止石膏排出泵斷點(diǎn)、停止除霧器斷點(diǎn)、停止循環(huán)泵斷點(diǎn)、停止真空皮帶機(jī)斷點(diǎn)。

 

2.2軟件邏輯設(shè)計(jì)

 

從上分析，機(jī)組自啟停系統(tǒng)可分為三層。

2.2.1 操作管理邏輯

 

其中操作管理邏輯是APS的第一層，其作用為：

 

（1）選擇啟動(dòng)模式還是停止模式；

 

（2）選擇和判斷APS是否投入；當(dāng)非APS投入模式時(shí)，可以任意選擇一個(gè)或若干個(gè)斷點(diǎn)，在進(jìn)行下一個(gè)斷點(diǎn)程序之前，其產(chǎn)生的指令會(huì)判斷之前的斷點(diǎn)是否已完成，當(dāng)選擇APS投入模式時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)機(jī)組的整機(jī)啟動(dòng)或停止。

 

（3）選擇操作提示模式（手動(dòng)模式）、自動(dòng)操作模式；考慮到APS 控制涉及到大量的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,常常出現(xiàn)由于設(shè)備本體的原因無法保證所有設(shè)備均能接受遠(yuǎn)方自動(dòng)控制,因此受控設(shè)備(回路) 均設(shè)計(jì)有“操作提示”和“自動(dòng)操作”兩種模式。運(yùn)行人員可根據(jù)需要,將相應(yīng)的設(shè)備切到“操作指導(dǎo)”模式,APS邏輯對(duì)此設(shè)備將只作閃光提示而不直接啟動(dòng),調(diào)節(jié)回路輸出將跟蹤執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置反饋。由運(yùn)行人員手動(dòng)完成相關(guān)操作,操作完成后,反饋信號(hào)將觸發(fā)邏輯進(jìn)入下一步序的控制。在自動(dòng)操作模式時(shí)，將根據(jù)選擇的斷點(diǎn)自動(dòng)完成設(shè)備的啟停操作。因此在APS投入模式時(shí)，一定是自動(dòng)操作模式。

 

（4）選擇設(shè)備的備用關(guān)系；互為備用的設(shè)備，在APS啟動(dòng)過程中，選擇主工作設(shè)備和備用設(shè)備。

 

下圖為APS投入及斷點(diǎn)選擇的邏輯框圖，從圖中可知，APS投入時(shí)，每個(gè)斷點(diǎn)都將被執(zhí)行，若APS沒有投入，則選擇到的斷點(diǎn)將會(huì)被執(zhí)行，此功能可用于在系統(tǒng)投運(yùn)前，對(duì)每個(gè)分?jǐn)帱c(diǎn)（子系統(tǒng)）進(jìn)行分別調(diào)試或有選擇性的組合聯(lián)調(diào)。

 

2.2.2 步進(jìn)程序

 

APS系統(tǒng)軟件邏輯的第二層為步進(jìn)程序。它是APS構(gòu)成的核心內(nèi)容，每個(gè)斷點(diǎn)都具有邏輯結(jié)構(gòu)大致相同的步進(jìn)程序(SFC)。其作用為：

 

(1) 判斷每個(gè)斷點(diǎn)啟動(dòng)和停止的允許條件；

 

(2) 給每個(gè)斷點(diǎn)提供人工干預(yù)的手段，比如跳步、暫停、復(fù)位等；

 

(3) 顯示斷點(diǎn)中每一步的步序號(hào)、執(zhí)行時(shí)間、設(shè)定時(shí)間、剩余時(shí)間等；當(dāng)前步序號(hào)必須保證每個(gè)子步都不一樣，當(dāng)步序號(hào)變化時(shí)給當(dāng)前步運(yùn)行時(shí)間清零后開始計(jì)時(shí)、而當(dāng)子步序處于暫停時(shí)，剩余時(shí)間是不計(jì)時(shí)的。

 

2.2.3 設(shè)備邏輯程序

 

第三層為各斷點(diǎn)子步進(jìn)行時(shí)產(chǎn)生的指令，即產(chǎn)生送至各個(gè)設(shè)備的功能組命令。其作用為：

 

（1）選擇設(shè)備的手動(dòng)或自動(dòng)模式；

 

（2）根據(jù)每個(gè)斷點(diǎn)子步序的觸發(fā)條件去動(dòng)作設(shè)備；

 

（3）互為備用的設(shè)備啟動(dòng)組，若選擇的設(shè)備組啟動(dòng)失敗時(shí)，需自動(dòng)切換至啟動(dòng)備用設(shè)備組有提示運(yùn)行人員。

 

在具體的邏輯設(shè)計(jì)時(shí),采用了模塊化,結(jié)構(gòu)化的組態(tài)方式，每個(gè)步序邏輯均采用了相同的邏輯結(jié)構(gòu),以保證程序的可讀性和準(zhǔn)確性。這樣做一方面更為清晰有效地實(shí)現(xiàn)了控制策略;另一方面也便于調(diào)試和修改,不至于出現(xiàn)一處邏輯修改而引起多處連鎖反應(yīng)的情況,提高了系統(tǒng)安全性。

 

3. APS報(bào)警設(shè)計(jì)

 

在系統(tǒng)運(yùn)行期間，DCS 系統(tǒng)通過操作畫面與操作員進(jìn)行信息互動(dòng)，但為了對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行更有效地監(jiān)控，就需要對(duì)出現(xiàn)事故報(bào)警的被控對(duì)象進(jìn)行快速檢索、判別和確認(rèn)事故類別，因此我們?cè)谶M(jìn)行APS報(bào)警設(shè)計(jì)時(shí)需要考慮如下方面：

 

（1）系統(tǒng)設(shè)備的故障狀態(tài)，例如設(shè)備跳閘、閥門故障、指令拒絕等信息必須在操作畫面實(shí)時(shí)反映,以便給操作員進(jìn)行監(jiān)控。

 

（2）對(duì)報(bào)警進(jìn)行分系統(tǒng)顯示，一旦出現(xiàn)報(bào)警，可以準(zhǔn)確地對(duì)報(bào)警進(jìn)行定位。

 

（3）系統(tǒng)運(yùn)行過程中，特別是機(jī)組發(fā)生故障的時(shí)候,過程報(bào)警是海量信息。為幫助操作員正確把握主要故障原因，報(bào)警應(yīng)分等級(jí)分別報(bào)出。

 

（4）各種過程報(bào)警信息通過適當(dāng)?shù)耐緩酵暾w現(xiàn)，使操作員掌握全面的信息，例如可以采用報(bào)警光子牌的形式。

 

（5）系統(tǒng)運(yùn)行過程中,報(bào)警形式可根據(jù)需要采用聲音、彩色燈光、顏色等多種手段。

 

4. 界面設(shè)計(jì)

 

我們?cè)谶M(jìn)行APS界面設(shè)計(jì)的原則是：主操作界面需要簡潔，表現(xiàn)出系統(tǒng)的運(yùn)行情況即可，子界面需給出系統(tǒng)中各個(gè)斷點(diǎn)及斷點(diǎn)包含的功能組、設(shè)備的運(yùn)行情況。APS的操作界面如下圖所示。

 

下面分別介紹每個(gè)按鈕及顯示框的詳細(xì)意思：

 

1） 條件滿足：當(dāng)執(zhí)行到某個(gè)斷點(diǎn)時(shí)，若條件滿足，綠色顯示；若條件不滿足，紅色顯示。點(diǎn)擊按鈕可查看當(dāng)前斷點(diǎn)的每個(gè)條件允許與否。

 

2） 操作提示：點(diǎn)擊按鈕通過彈出畫面可對(duì)系統(tǒng)投運(yùn)斷點(diǎn)、設(shè)備主備關(guān)系進(jìn)行選擇。

 

3） APS投入：當(dāng)APS投入時(shí)，所有斷點(diǎn)都將被選擇。

 

4） 自動(dòng)模式：分自動(dòng)和手動(dòng)模式，當(dāng)APS投入時(shí)，系統(tǒng)進(jìn)入自動(dòng)模式。APS解除時(shí)，可以選擇手動(dòng)和自動(dòng)模式，并且可以通過右鍵進(jìn)入子圖，選擇哪些斷點(diǎn)投入。

 

5） 系統(tǒng)流程：點(diǎn)擊進(jìn)入詳細(xì)子圖，如下圖所示。

 

左側(cè)為整個(gè)系統(tǒng)所需執(zhí)行的步驟，黃色閃爍框表示當(dāng)前正在執(zhí)行的斷點(diǎn)程序?？牲c(diǎn)擊流程框，例如“調(diào)用#1A吸收塔啟動(dòng)功能組”，在右邊彈出啟動(dòng)功能組的詳細(xì)狀況，其中顯示此功能組所涉及設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)、運(yùn)行時(shí)間等。

 

6） 報(bào)警光子牌：當(dāng)系統(tǒng)中有未確認(rèn)報(bào)警時(shí)，紅色/黃色閃爍；有報(bào)警但已確認(rèn)時(shí)平光紅色；無報(bào)警時(shí)為灰色。點(diǎn)擊可進(jìn)入詳細(xì)報(bào)警信息畫面。

 

7） 當(dāng)前主步序：這里顯示APS執(zhí)行情況的進(jìn)度顯示，以及當(dāng)前執(zhí)行中的斷點(diǎn)描述。

 

8） 當(dāng)前子步序：執(zhí)行斷點(diǎn)中子功能組的步序描述以及當(dāng)前步的執(zhí)行時(shí)間。

 

9） 當(dāng)前步剩余時(shí)間：根據(jù)當(dāng)前步執(zhí)行所需的設(shè)定時(shí)間計(jì)算出當(dāng)前步的剩余時(shí)間。

 

10）操作按鈕：系統(tǒng)啟動(dòng)、停止、確認(rèn)、暫停、復(fù)位按鈕，通過這些按鈕完成APS的所有操作。當(dāng)完成一個(gè)斷點(diǎn)時(shí)，操作按鈕將被下圖所替換。點(diǎn)“繼續(xù)”按鈕，程序?qū)⒆约哼M(jìn)入下一個(gè)斷點(diǎn)；點(diǎn)“暫停”按鈕，程序?qū)⑼Ａ粼诋?dāng)前斷點(diǎn)且下方的剩余時(shí)間不再累計(jì)，當(dāng)“暫停”取消時(shí)，再繼續(xù)計(jì)時(shí)，當(dāng)剩余時(shí)間小于或等于0秒時(shí)，自動(dòng)進(jìn)入下一斷點(diǎn)；點(diǎn)“復(fù)位”按鈕，APS程序?qū)⒅兄埂?/div>