摘要：本文简要介绍了大型水泥生产线纯低温余热电站DCS系统的总体功能，以及实现余热发电项目的数据采集、远程通讯和设备控制的方式。

　　关键词: I/O信号 余热发电 DCS

　　1.引言

　　淮海中联水泥有限公司日产5000吨水泥熟料生产线9.0MW纯低温余热电站由5000t/d线的1台窑尾余热锅炉和1台窑头余热锅炉和1台9.0MW汽轮发电机组等设备组成，其DCS控制系统采用浙江中控技术股份有限公司JX-300XP控制系统来实现，并由设计者和相关人员承担DCS系统的设计和调试工作，以实现数据采集、远程通讯、自动控制、集中操作等功能要求。

　　2.WebField JX-300XP DCS

　　JX-300XP DCS的基本组成包括工程师站(ES)、操作站(OS)、控制站(CS)和通讯网络SCnet II。在通讯网络上挂接通信接口单元(CIU)可实现JX-300XP DCS 与PLC等数字设备的连接;通过多功能计算站(MFS)和相应的应用软件AdvanTrol-PIMS可实现与企业管理计算机网的信息交换，从而实现整个企业生产过程的管理、控制全集成综合自动化。JX-300XP DCS覆盖了大型集散控制系统的安全性、冗余功能、网络扩展功能、集成的用户界面及信息存取功能，系统规模变换灵活，可以实现从一个单元的过程控制，到全厂范围的自动化集成。

　　JX-300XP DCS控制网络SCnet II连接工程师站、操作站、控制站和通讯处理单元。通讯网络采用总线形或星形拓扑结构，遵循开放的TCP/IP协议和IEEE802.3标准。SCnet II采用1：1冗余的工业以太网，TCP/IP的传输协议辅以实时的网络故障诊断。其特点是可靠性高、纠错能力强、通信效率高。SCnet II真正实现了控制系统的开放性和互联性。通过配置交换器(SWITCH)，操作站之间的网络速度达100Mdps，而且可以接多个SCnet II子网，形成一种组合结构。

　　3.DCS控制系统总体设计

　　根据南京凯盛开能环保能源有限公司的设计方案和要求，该项目分成以下工段：二线窑头和窑尾余热锅炉，化学水处理系统，冷却水处理系统，1#汽机发电机油处理系统，2#汽机发电机油处理系统。根据此方案，DCS系统配置一个现场控制站和一台服务器：1#站控制本地连接1#汽机发电机油处理系统I/O信号，控制站下接一个远程I/O机柜，分别连接二线窑头、窑尾余热锅炉I/O信号;一台服务器OS132通过OPC接口连接5000水泥熟料生产线线ABB控制系统的工程师站。

　　1.根据DCS系统的控制站配置原则，采用如图1系统配置：

　　图1.水泥余热发电系统配置图

　　2.I/O信号统计如下表：

　　信号类型

　　电站控制站

　　锅炉远程站

　　I/O

　　类型

　　卡件型号

　　不冗余

　　冗余

　　卡件

　　不冗余

　　冗余

　　卡件

　　AI

　　4～20mA

　　XP313

　　64

　　14

　　61

　　13

　　RTD

　　Pt100

　　XP316

　　67

　　22

　　TT

　　K

　　XP314

　　0

　　0

　　AO

　　4~20mA

　　XP322

　　3

　　2

　　10

　　4

　　DI

　　无源干触点

　　XP363

　　103

　　17

　　48

　　7

　　DO

　　无源干触点

　　XP362

　　62

　　8

　　24

　　6

　　合计 442

　　299

　　143

　　在上表中，AI表示模拟量输入，AO表示模拟量输出，DI表示开关量输入，DO表示开关量输出，RTD表示Pt100热电阻，TT表示K型热电偶。

　　3.系统构成与通讯

　　整个DCS系统由中央控制室设备和现场控制设备及配套软件包共同组成。

　　中央控制室设备由一台工程师站(ENG130)，两台操作员站(OS131~OS132)，两台打印机(PD1、PD2)组成。现场控制站设备包括控制站(CS1) 、辅助机柜(AC1)和一台远程机柜，远程I/O柜与控制站之间采用多模光缆冗余连接。

　　异构系统通讯：(1).采用CDT协议与模拟屏进行通讯。

　　(2). 采用OPC协议与ABB系统通讯，采用OPC SERVER方式，距离550米，采用单模光缆。

　　4.系统特点

　　4.1高度的稳定性

　　JX-300XP系统经受了水泥厂各种工况与工艺条件的实际考验。

　　4.2冗余的功能

　　主控器,电源,通讯设备全部热备冗余，在线分散硬件故障造成的危险。

　　4.3AI和DI卡件的特殊设计

　　水泥厂的220VAC信号在长线输送时,线路的感应干扰极大;并且水泥厂大量应用变频器、高压设备等强干扰源,由于DI卡件进行了抗干扰性特殊加工与设计，可有效地克服现场的强烈干扰;AI卡件信号点点隔离设计, 有效克服了“串扰“。

　　4.4 先进的控制语言

　　上位机软件设计控制语言，完全遵守国际IEC1131-3标准,同时系统提供全中文集成化图形界面组态工具，实现了水泥生产过程的优化控制与安全操作。软件设计规范化、接口灵活、升级方便，基于工程实施经验生成的水泥生产过程专用控制模块可以很好满足水泥生产过程中的各种特殊要求。

　　4.DCS系统操作界面和模拟屏

　　1.DCS操作主画面如下:

　　图2.窑头和窑尾余热锅炉

　　图3.汽机和发电机

　　图4.烟风系统图

　　图5.汽机联锁图

　　图6.汽机油系统

　　图7.模拟屏

　　2.DCS控制方案

　　2.1电机的控制方案

　　主要是通过基本模块来实现控制,常用到的电机控制模块主要有以几种:MOTOR_P(普通电机模块), ZF_MOTOR(正反转带限位模块),AO(模拟量驱动调节阀模块), MN (模拟屏模块),顺控模块。

　　MOTOR模块控制设备有：普通的电机, 锅炉给水泵，振打机等。

　　MOTOR_ZF模块控制的主要设备有：循环水泵出口阀等。

　　AO模块控制的主要设备有：窑头和窑尾余热锅炉进出口调节阀等。

　　MN 模块控制的主要设备有：模拟屏显示数据。

　　顺控模块控制的主要设备有：SP锅炉物料输送组和AQC锅炉物料输送组。

　　2.2 汽机DEH505的控制方案

　　主要是通过电液DEH505联锁驱动模块来实现汽机开停机联锁解锁控制。

　　2.3回路的控制方案

　　采用单回路,主要有:汽包水位的自动控制,热井水位控制等。

　　5.结束语

　　通过项目各方的共同努力和紧密配合, 淮海中联水泥有限公司9.0MW纯低温余热电站DCS系统自2007年7月正式投入运行,JX-300XP系统运行稳定,控制效果良好,各项工艺技术指标均正常,发电质量稳定,为业主带来了很好的经济和社会效益。