【文章內(nèi)容簡介】 neywell 8 模擬量輸出卡件端子板 CCTAOX01 1 Honeywell 9 數(shù)字量輸入處理器 CCPDIL01 1 Honeywell 10 數(shù)字量輸入卡件端子板 CCTDIL01 1 Honeywell 11 數(shù)字量輸出處理器 CCPDOB01 1 Honeywell 12 數(shù)字量輸出卡件端子板 CCTDOB01 1 Honeywell 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 12 13 脈沖輸入處理器 CCPPIX01 1 Honeywell 14 脈沖輸入卡件端子板 CCTPIX11 1 Honeywell 15 BRAUN 轉(zhuǎn)速繼電器 D521 1 Braun 16 閥門伺服卡（含底座、接線端子） SVP 2 CHINA 17 DO 繼電器板 SPERI DO 16 1 CHINA 18 控制防火墻處理器 CCPCF901 1 Honeywell 19 控制防火墻卡件端子板 CCTCF901 1 Honeywell 20 終端電源端子 TB1TB4， PTB2 EN 136 Weidmuller 21 終端電源端子 PTB1 SAK1EN FUSE 2A 20 Weidmuller 22 三孔電源插口 SOC 1 CHINA 機柜網(wǎng)絡電源系統(tǒng)和 IOLink 電纜連接 機柜電源接線 機柜外部接 220VAC 電源，采用 WEIMULLER 接線端子，接入機柜的電源系統(tǒng)。 電源系統(tǒng)將 220VAC 電源轉(zhuǎn)換成 24VDC 供電。機柜正面是系統(tǒng)卡件的母排，卡件插在固定位置可獲電；機柜背面采用接線端子，一共 20 對接線端子，可接入 20 個專用硬件。本系統(tǒng)使用了 3 個，其他接口為冗余接口。 IOLink 電纜連接 本項目使用電纜連接傳輸電力或信號。 在本 DEMO 項目中，信號從主機服務器中發(fā)出，由 PKS 交換機接收并轉(zhuǎn)換信號，信號進入的網(wǎng)絡成為 FTE 容錯以太網(wǎng)，本系統(tǒng)雖然用于測試使用，但是也配置了冗余硬件和冗余網(wǎng)絡，冗余網(wǎng)絡表現(xiàn)在 FTE 中的 A網(wǎng)和 B 網(wǎng)（下面將闡述 A 網(wǎng)的工作原理， B 網(wǎng)同上）。 信號從交換機中接入控制防火墻總線，從防火墻分出網(wǎng)絡，進入 C300控制器，用于保證網(wǎng)絡系統(tǒng)的安全。 C300 電源系統(tǒng)為機柜提供 24V 直流電源作為外部供電，當外部電源哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 出現(xiàn)故障的時候，系統(tǒng)中的記憶保持電池將會暫時提供電力支持，為控制器提供直流電，保證控制器中的數(shù)據(jù)不丟失。 信號從 C300 控制器 A 中的 IOLink1 中發(fā)出（冗余信號，當 link1 故障啟用 link2），進入控制器 B，在通過 Link1 的分支電纜進入 C 系列的 IO卡件，作為進行信號的傳遞和通訊的母線。在 C 系列 IO 卡件對應的輸入輸出卡件端子板（后簡稱 IOTA） 插入網(wǎng)線，另一端接到執(zhí)行機構(gòu)的通訊設(shè)備上，當從控制器中發(fā)出控制信號后，信號到達對應的 IO 卡件， IO 卡件通過網(wǎng)線將信號傳遞來執(zhí)行指令。 本章小結(jié) 本章節(jié)的內(nèi)容是為實現(xiàn)本 DEMO 項目的目標所作出的基本硬件設(shè)計準備，要求達到快速、冗余、安全、精確的控制要求，同時應滿足功能及系統(tǒng)測試、配置必須的對外接口。從汽輪機廠的設(shè)計來看，我們做的設(shè)計有很多方面都是多冗余的，這體現(xiàn)了作為一個實際應用的系統(tǒng)，是需要有充分的安全性考慮，以及具備面對突發(fā)故障的應急處理的先發(fā)性。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 15 第 3章 汽輪機島控制系統(tǒng)開發(fā) 機島控制系統(tǒng)主要分兩部分，汽輪機控制系統(tǒng)（ DEH）和機島輔助控制系統(tǒng)。 DEH是汽輪機發(fā)電機組的專用控制系統(tǒng)，是控制汽輪機啟動、停機及轉(zhuǎn)速控制、功率控制的唯一手段，也是電廠實現(xiàn)機組協(xié)調(diào)控制、遠方自動調(diào)度等功能所必不可少的控制設(shè)備。 本論文研究的輔機程控系統(tǒng)的主要對象是子組級順序控制，包括主蒸汽系統(tǒng)、潤滑油系統(tǒng)等 8 大系統(tǒng)，子組級順序控制是將某臺輔機及其附屬設(shè)備作為一個整體進行控制，其用于完成輔機的自動啟動及并列或輔機的自動停運及出系。子組級順序控制充分考慮了輔機設(shè)備的安全保護條件，并能對輔機設(shè)備的操作提供操作指 導。 [9] DEH 的設(shè)計原則和設(shè)計功能分析 DEH 的設(shè)計原則分析 DEH在電站的熱工自動化系統(tǒng)中有著十分重要的地位。由于國內(nèi)尚沒有采用 PKS C300控制器實現(xiàn) DEH系統(tǒng)的先例，按照 DEH的基本控制要求，分析 C300控制器實現(xiàn) DEH系統(tǒng)的設(shè)計原則： 汽輪機控制對象有其快速、安全的特殊要求，所以對 DEH系統(tǒng)來說，其系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計首先必須滿足快速響應和安全可靠。 系統(tǒng)設(shè)計的快速響應性原則： （ 1） PKS C300 控制器掃描速率： C300 控制器采用多級執(zhí)行速度，任一組態(tài)模塊可以按 50ms、 100ms、 200ms、 250ms、 500ms、 1s、 2s 來定義，經(jīng)過合理的控制組態(tài)， C300 系統(tǒng)完全可以保證系統(tǒng)負載的前提下滿足 DEH 系統(tǒng)的快速響應要求。 （ 2） PKS C 系列 I/O 掃描速率：針對 C300 控制器設(shè)計的 C 系列卡件，可以定義其通訊速率為 Priority，即定義 IO 卡件采用優(yōu)先掃描方式。該方式可以保證現(xiàn)場信號的改變及時傳輸?shù)杰浖壿嬛?，此時的 IO 掃描哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 16 速率即為軟件邏輯的執(zhí)行周期。 （ 3） C300 控制器可以同時支持兩條獨立的 IOLINK 通訊鏈路工作，每條 IO 鏈路可以最多支持 40 塊 IO 卡件。根據(jù)實際需要， DEH 系統(tǒng)可以將 IO 卡件分布在不同的 IO 鏈路上，最大化保證 IO 信號的實時通訊。 （ 4）轉(zhuǎn)速測量掃描速率：轉(zhuǎn)速測量采用 Honeywell 專用的脈沖卡，其通過以太網(wǎng)模塊直接與 C300 控制器通訊，可以保證轉(zhuǎn)速信號的實時傳輸。 經(jīng)過 C300 系統(tǒng)的實際測試，當控制模塊采用 50ms 周期， IO 卡件采用 Priority 時，從信號輸入到卡件，經(jīng)過軟件邏輯處理，再通過輸出卡件輸出信號到現(xiàn)場，整個回路響應時間 DEH 中需快速處理邏輯的要求，如 OPC 功能。 系統(tǒng)設(shè)計的安全可靠性原則： （ 1） DEH 系統(tǒng)符合“故障 安全”設(shè)計準則，當系統(tǒng)失電時保證可靠停機，并對可能的誤操作采取有效的防范措施。 （ 2） PKS 采用成熟可靠，具有廣泛應用的 IO 卡件，對采用的第三方部件均使用知名品牌。 DEH 系統(tǒng)按照失電停機邏輯設(shè)計，保證在極端工況下汽輪機的安全遮斷。 （ 3）同時 C300 控制器通過 Honeywell 專用控制防火墻 CF9 與控制網(wǎng)絡連接，可以杜絕任何與控制無關(guān)的信息傳輸?shù)娇刂破?，這極大提高了C300 控制器的安全性。 （ 4）冗余的高速通訊網(wǎng)絡保證信息安全通暢，并具有與 DCS 的通訊接口。 PKS 系統(tǒng)采用 Honeywell 專利技術(shù)的容錯以太網(wǎng)（ FTE）進行通訊，具有很高的可靠性。 FTE 對網(wǎng)絡中的交換機也做了特殊配置，可以保證系統(tǒng)控制操作信息的優(yōu)先通過。系統(tǒng)禁止 FTE 網(wǎng)絡上連接與控制無關(guān)的設(shè)備，同時所有的 DEH 服務器 /操作站配置了殺毒軟件。這些特性都增強了通訊網(wǎng)絡的安全性，可以滿足汽機控制的安全要求。 系統(tǒng)設(shè)計的冗余性原則： 控制系統(tǒng)依據(jù)分層、分散控制原則，除了控制器冗余外，對重要的 I/O信號和 I/O 模件也進行冗余配置。 PKS 設(shè)計的 DEH 系統(tǒng)將采用冗余的高性能控制器，冗余的通訊總線，哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 17 冗余的電源模塊。對汽輪機轉(zhuǎn)速、發(fā)電機功率、主蒸汽壓力、安全油壓力以及油開關(guān)狀態(tài)等重要信號采用三冗余設(shè)計，并分布在不同的 IO 卡件。對系統(tǒng)閥門控制信號則采用雙線圈設(shè)計，實現(xiàn)冗余輸出，確?？刂菩盘柕陌踩煽俊Ｏ到y(tǒng)保證個別元件的故障不會影響整個 DEH 系統(tǒng)的工作。 功能設(shè)計應符合標準化、通用化、模塊化的原則： （ 1） PKS 組態(tài)軟件將采用 SAMA 圖形式，提供連續(xù)控制、順序控制，可以設(shè)計出高效、完全透明的 DEH 軟件。 （ 2） DEH 硬件除了通用的 IO 卡件外，還將 采用專用的汽機接口卡件，如轉(zhuǎn)速測量及保護卡、伺服閥驅(qū)動卡。 （ 3）操作站設(shè)計符合人機工程學要求，人機界面友好，信息豐富，操作簡便可靠。 （ 4） PKS 操作站采用 WINDOWS 系統(tǒng)界面，使用 HTML 網(wǎng)頁設(shè)計技術(shù)。可以方便的實現(xiàn) DEH 系統(tǒng)的流程監(jiān)控、操作，以及報警、報表、趨勢、歷史等功能，還可以設(shè)計出完善的 DEH 操作指導。 系統(tǒng)設(shè)計的其他原則： （ 1）系統(tǒng)具有自診斷、自恢復和抗干擾能力。 PKS 系統(tǒng)卡件能夠自診斷至 IO 通道。 （ 2） C300 控制器支持與其他 DCS 系統(tǒng)采用 MODBUS TCP RS485/232，或者 OPC 方式進行通訊。 （ 3）除滿足機組啟動運行控制要求外， PKS 系統(tǒng)具有足夠的 I/O 裕量和能力以便未來進行功能擴展。 DEH 的設(shè)計功能分析 按常規(guī)單抽式汽輪機 DEH 的控制要求，本項目結(jié)合 DEH 實現(xiàn)的功能將作出如下設(shè)置： （ 1）轉(zhuǎn)速控制功能 具有大范圍的轉(zhuǎn)速控制功能（ 50－ 3360r/min）。自動迅速沖過臨界轉(zhuǎn)速區(qū)，在臨界轉(zhuǎn)速區(qū)內(nèi) ,汽輪機的轉(zhuǎn)速不能保持。 （ 2）自動啟動功能 自動判斷汽輪機熱狀態(tài)、選擇合適升速率以及暖機時間，自動地實現(xiàn)哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 18 將汽輪機從盤車轉(zhuǎn)速逐漸提升到額定轉(zhuǎn)速的控制，也可由人工進行選擇進行升速。 （ 3）自動同期 有自同期接口，接受自同期裝置的升降信號，實現(xiàn)自動同期。自同期完成后，并網(wǎng)并自動帶初負荷（ 5％）。 （ 4）功率控制功能 汽機并網(wǎng)后，對汽機進行功率控制。系統(tǒng)具備開環(huán)和閉環(huán)兩種控制方式去改變或維持汽輪發(fā)電機的負荷。開環(huán)控制根據(jù)功率定值及頻差信號確定閥門的開度指令。閉環(huán)控制則以汽輪發(fā)電機的實發(fā)功率（或汽輪機的調(diào)節(jié)級壓力）作為反饋信號進行負荷自動調(diào)節(jié)。 （ 5）一次調(diào)頻 功能 機組并網(wǎng)后，如電網(wǎng)的頻率改變，將對汽機的功率進行修正，實現(xiàn)一次調(diào)頻功能。調(diào)頻不等率，死區(qū)均可調(diào)整。 （ 6）抽汽控制功能 機組并網(wǎng)后，當達到一定功率時，可以投入抽汽運行，系統(tǒng)在抽汽運行工況圖范圍內(nèi)可以實現(xiàn)熱電負荷的自整，邊界工況以熱定電。 （ 7）限制功能 當機組的運行工況或蒸汽參數(shù)出現(xiàn)異常時，為避免損壞機組，并使機組的運行盡快恢復正常，系統(tǒng)能對機組的功率或所帶負荷進行限制： （ 8）閥門管理功能 當汽機轉(zhuǎn)速達到閥切換轉(zhuǎn)速（接近并網(wǎng)轉(zhuǎn) 速，約 2900RPM）后，可由主汽門控制切換到調(diào)門控制。機組并網(wǎng)后，當達到推薦的轉(zhuǎn)換功率時，運行人員可以選擇單閥、順序閥切換，以提高汽輪機的運行效率。 （ 9）閥門試驗功能 為保證發(fā)生事故時閥門能可靠關(guān)閉， DEH 系統(tǒng)具備對高、中壓主汽門及調(diào)節(jié)門逐個或成組進行在線試驗的功能。在進行閥門在線試驗時，汽哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 19 輪機能正常運行。 （ 10）閥門嚴密性試驗 在機組定速后，并網(wǎng)前，可以進行汽門嚴密性試驗。 按“主汽門嚴密性試驗”后，所有主汽門全關(guān)，調(diào)門全開；按“調(diào)門嚴密性試驗”后，所有調(diào)門全關(guān)，主汽門全開。觀察轉(zhuǎn)速變化，判斷汽門嚴密狀態(tài)。 （ 11）遙控控制功能 (與 DCS 的相關(guān)接口 ) 有遙控負荷接口，可以接受全廠 DCS 的遠程控制信號增減負荷，以實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制。 （ 12） OPC 超速保護控制功能 機組負荷大于 30%額定負荷，與電網(wǎng)突然解列時；或汽機轉(zhuǎn)速超過103%時， OPC 功能迅速關(guān)閉 GV， IV。 （ 13）超速試驗 在 DEH 控制下進行超速保護試驗 (103%、 110%)，機械超速保護試驗。并記錄最高轉(zhuǎn)速。 （ 14）仿真功能 系統(tǒng)內(nèi)置全面的仿真邏輯，可以模擬汽輪機轉(zhuǎn)速、功率、主汽壓力、抽汽壓力、安全油以及油開關(guān)等的狀態(tài)，供工程師檢查 DEH 組態(tài)邏輯，操作員也可以進行全面的操作培訓。在現(xiàn)場調(diào)試階段還可以驅(qū)動實際液壓系統(tǒng)進行 DEH 混仿真，一定程度上檢驗油動機、 OPC 油路、 AST 油路、掛閘油路等系統(tǒng)液壓部套的性能。 輔助控制系統(tǒng) 主蒸汽系統(tǒng) 主蒸汽的系統(tǒng)概述和作用 （ 1）系統(tǒng)概述 主蒸汽系統(tǒng)是指從鍋爐過熱器聯(lián)箱出口至汽輪機主汽閥門進口的主蒸汽管道、主汽閥和調(diào)節(jié)閥等設(shè)備、部件組成的系統(tǒng)，其作用是將新蒸汽引入汽輪機的缸體內(nèi)做功。 哈爾濱工業(yè)大學本科畢業(yè)設(shè)計（論文） 20 （ 2）主蒸汽系統(tǒng)的功能 ，把蒸汽發(fā)生器產(chǎn)生的主蒸汽送到汽輪機高壓缸中。 。 ，特別是啟動初期暖管時所產(chǎn)生的疏水。 、安全注入系統(tǒng)和蒸汽管道隔離等保護信號。 ，排出反應堆產(chǎn)生的熱量。 （ 3）系統(tǒng)主要部件 ：是用作通流蒸汽的 母管道。 ：檢測主蒸汽的流量。 ： 。 ，鍋爐無法降壓時，可用作節(jié)流，控制機組進汽壓力。 ：用于機組啟動初期