關鍵詞：機組自啟停、順序控制系統(tǒng)、APS、660MW機組、NT6000集散控制系統(tǒng)、邏輯結構

 

1.概述

 

大唐南京電廠2×660MW機組于2010年12月順利通過168小時性能驗收，其中輔助車間集中控制和煙氣脫硫控制系統(tǒng)全部采用南京科遠自動化集團股份有限公司的NT6000集散控制系統(tǒng)，控制總點數(shù)達到13000多點。如此大型的機組在運行期間，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進行，則需要大量準確地操作才能保證機組順利啟停。而在煙氣脫硫系統(tǒng)采用的APS，即機組自啟停系統(tǒng)這一控制理念既提高了機組啟停的正確性、規(guī)范性，又大大減輕了運行人員的工作強度，從整體上提高機組的自動化水平。本文將就APS系統(tǒng)在煙氣脫硫控制系統(tǒng)的設計及應用做詳細地闡述。

 

2. APS邏輯設計

 

2.1基本結構設計

 

APS系統(tǒng)使用斷點方式實現(xiàn)機組自啟停控制，可實現(xiàn)從系統(tǒng)準備到出口煙氣完成脫硫以及解列煙氣脫硫的自動控制。APS分啟動模式和停止模式，分別包含6個斷點程序，啟動過程分為:系統(tǒng)準備斷點、啟動循環(huán)泵斷點、啟動除霧器斷點、啟動石膏排出泵斷點、啟動石灰石漿液泵斷點、啟動氧化風機斷點；停止過程分為：停止氧化風機斷點、停止灰石漿液泵斷點、停止石膏排出泵斷點、停止除霧器斷點、停止循環(huán)泵斷點、停止真空皮帶機斷點。

 

2.2軟件邏輯設計

 

從上分析，機組自啟停系統(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）選擇啟動模式還是停止模式；

 

（2）選擇和判斷APS是否投入；當非APS投入模式時，可以任意選擇一個或若干個斷點，在進行下一個斷點程序之前，其產(chǎn)生的指令會判斷之前的斷點是否已完成，當選擇APS投入模式時，可以實現(xiàn)機組的整機啟動或停止。

 

（3）選擇操作提示模式（手動模式）、自動操作模式；考慮到APS 控制涉及到大量的現(xiàn)場設備,常常出現(xiàn)由于設備本體的原因無法保證所有設備均能接受遠方自動控制,因此受控設備(回路) 均設計有“操作提示”和“自動操作”兩種模式。運行人員可根據(jù)需要,將相應的設備切到“操作指導”模式,APS邏輯對此設備將只作閃光提示而不直接啟動,調(diào)節(jié)回路輸出將跟蹤執(zhí)行機構的位置反饋。由運行人員手動完成相關操作,操作完成后,反饋信號將觸發(fā)邏輯進入下一步序的控制。在自動操作模式時，將根據(jù)選擇的斷點自動完成設備的啟停操作。因此在APS投入模式時，一定是自動操作模式。

 

（4）選擇設備的備用關系；互為備用的設備，在APS啟動過程中，選擇主工作設備和備用設備。

 

下圖為APS投入及斷點選擇的邏輯框圖，從圖中可知，APS投入時，每個斷點都將被執(zhí)行，若APS沒有投入，則選擇到的斷點將會被執(zhí)行，此功能可用于在系統(tǒng)投運前，對每個分斷點（子系統(tǒng)）進行分別調(diào)試或有選擇性的組合聯(lián)調(diào)。

 

2.2.2 步進程序

 

APS系統(tǒng)軟件邏輯的第二層為步進程序。它是APS構成的核心內(nèi)容，每個斷點都具有邏輯結構大致相同的步進程序(SFC)。其作用為：

 

(1) 判斷每個斷點啟動和停止的允許條件；

 

(2) 給每個斷點提供人工干預的手段，比如跳步、暫停、復位等；

 

(3) 顯示斷點中每一步的步序號、執(zhí)行時間、設定時間、剩余時間等；當前步序號必須保證每個子步都不一樣，當步序號變化時給當前步運行時間清零后開始計時、而當子步序處于暫停時，剩余時間是不計時的。

 

2.2.3 設備邏輯程序

 

第三層為各斷點子步進行時產(chǎn)生的指令，即產(chǎn)生送至各個設備的功能組命令。其作用為：

 

（1）選擇設備的手動或自動模式；

 

（2）根據(jù)每個斷點子步序的觸發(fā)條件去動作設備；

 

（3）互為備用的設備啟動組，若選擇的設備組啟動失敗時，需自動切換至啟動備用設備組有提示運行人員。

 

在具體的邏輯設計時,采用了模塊化,結構化的組態(tài)方式，每個步序邏輯均采用了相同的邏輯結構,以保證程序的可讀性和準確性。這樣做一方面更為清晰有效地實現(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的情況,提高了系統(tǒng)安全性。

 

3. APS報警設計

 

在系統(tǒng)運行期間，DCS 系統(tǒng)通過操作畫面與操作員進行信息互動，但為了對系統(tǒng)進行更有效地監(jiān)控，就需要對出現(xiàn)事故報警的被控對象進行快速檢索、判別和確認事故類別，因此我們在進行APS報警設計時需要考慮如下方面：

 

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

 

（2）對報警進行分系統(tǒng)顯示，一旦出現(xiàn)報警，可以準確地對報警進行定位。

 

（3）系統(tǒng)運行過程中，特別是機組發(fā)生故障的時候,過程報警是海量信息。為幫助操作員正確把握主要故障原因，報警應分等級分別報出。

 

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

 

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

 

4. 界面設計

 

我們在進行APS界面設計的原則是：主操作界面需要簡潔，表現(xiàn)出系統(tǒng)的運行情況即可，子界面需給出系統(tǒng)中各個斷點及斷點包含的功能組、設備的運行情況。APS的操作界面如下圖所示。

 

下面分別介紹每個按鈕及顯示框的詳細意思：

 

1） 條件滿足：當執(zhí)行到某個斷點時，若條件滿足，綠色顯示；若條件不滿足，紅色顯示。點擊按鈕可查看當前斷點的每個條件允許與否。

 

2） 操作提示：點擊按鈕通過彈出畫面可對系統(tǒng)投運斷點、設備主備關系進行選擇。

 

3） APS投入：當APS投入時，所有斷點都將被選擇。

 

4） 自動模式：分自動和手動模式，當APS投入時，系統(tǒng)進入自動模式。APS解除時，可以選擇手動和自動模式，并且可以通過右鍵進入子圖，選擇哪些斷點投入。

 

5） 系統(tǒng)流程：點擊進入詳細子圖，如下圖所示。

 

左側為整個系統(tǒng)所需執(zhí)行的步驟，黃色閃爍框表示當前正在執(zhí)行的斷點程序?？牲c擊流程框，例如“調(diào)用#1A吸收塔啟動功能組”，在右邊彈出啟動功能組的詳細狀況，其中顯示此功能組所涉及設備的運行狀態(tài)、運行時間等。

 

6） 報警光子牌：當系統(tǒng)中有未確認報警時，紅色/黃色閃爍；有報警但已確認時平光紅色；無報警時為灰色。點擊可進入詳細報警信息畫面。

 

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

 

8） 當前子步序：執(zhí)行斷點中子功能組的步序描述以及當前步的執(zhí)行時間。

 

9） 當前步剩余時間：根據(jù)當前步執(zhí)行所需的設定時間計算出當前步的剩余時間。

 

10）操作按鈕：系統(tǒng)啟動、停止、確認、暫停、復位按鈕，通過這些按鈕完成APS的所有操作。當完成一個斷點時，操作按鈕將被下圖所替換。點“繼續(xù)”按鈕，程序將自己進入下一個斷點；點“暫停”按鈕，程序將停留在當前斷點且下方的剩余時間不再累計，當“暫停”取消時，再繼續(xù)計時，當剩余時間小于或等于0秒時，自動進入下一斷點；點“復位”按鈕，APS程序將中止。