• 關鍵詞： OVATION DCS CCPP 自動控制
• 摘要：本文結合CCPP技術改造項目，從工藝原理、系統組成、調試經驗、應用總結等方面詳細闡述了OVATION DCS控制系統的應用。

1 概述

　　CCPP全拼是Combined Cycle Power Plant，中文叫燃氣蒸汽聯合循環發電機組，主要是先將高爐煤氣經燃氣壓縮機加壓，與壓送至燃燒室的空氣混合燃燒，生成高溫、高壓的氣體，經燃氣透平機膨脹做功，推動燃氣透平帶動壓縮機和外部負荷高速旋轉。從燃氣透平中排出的廢氣引至余熱鍋爐，產生高溫、高壓蒸汽驅動汽輪機，與燃氣透平一起帶動發電機發電。

CCPP發電機組工藝主要系統有：煤氣系統、煙氣系統、空氣系統及蒸汽系統。主要設備有：燃氣輪機、煤氣壓縮機、空氣壓縮機、蒸汽輪機、發電機、余熱鍋爐、煤氣電除塵器、煤氣冷卻器。

2 控制系統

　　Ovation DCS是美國愛默生公司的大型自動化控制系統, 其通訊速率為每秒100MB、處理容量為每秒200000 點實時信息, 聯網長度達200 km , 節點數最多1 000 個。操作員站采用DELL 公司的商用機 , 交換機采用的是CISCO 的產品。該DCS以其支持帶電插拔、簡潔易用、功能強、組態方便、接線容易等諸多特點深受工控人的喜愛。CCPP采用了冗余Ovation DCS V3.3.1,采用C/S結構，注冊碼授權，通訊協議采用以太網TCP/IP。服務器安裝Windows2003Server英文版，客戶端安裝WindowsXP英文版。

　　主要硬件類型有：主副控制器（包括CPU卡、電源卡、通訊網卡、接口卡）、DI卡（開關量輸入）1C31234G01、SOE卡（DI卡）1C31233G04、DO卡（帶繼電器開關量輸出，250V AC）5A26457G01、DO卡（帶繼電器開關量輸出, 150VDC）5A26458G02、AI卡（4－20mA輸入）1C31224G01/1C31227G01、AI卡（0-10VDC輸入）5X00070G03/ 1C31227G02、  AI卡HART Analog Input Module 5X00058G01/ 5X00059G01、TC卡（熱電偶）5X00070G04/1C31116G04、RTD卡（熱電阻）5X00119G01/5X00121G01、AO卡（4－20mA輸出）1C31129G03/1C31132G01、  PI卡（脈沖輸入）1C31147G01/ 1C31150G01、   LC卡(串口通訊卡) 1C31166G01/ 1C31169G02等等。                    

　　工藝控制要點包括：余熱鍋爐燃燒控制、環形真空泵和真空破壞閥控制、管型離相封閉母線技術、快速切換技術、變壓器消防排油注氮工藝、閉式循環冷卻水控制、循環冷卻水增壓調節、水源熱泵控制、凝汽器中旁路節流減壓控制等等。

3 現場調試

3.1在線下裝程序一定要非常謹慎。CCPP涉及煤氣、蒸汽和發電機組，都是對安全要求極高的設備。稍有不慎，輕則會出現機組退出，嚴重者會出現爆炸事故。來不得半點馬虎。為此，針對CCPP這樣的工藝特點，在下載前，必須做好充分的事故應急預案工作，制訂切實有效的安全防范措施，如將該控制器控制的所有重要運行設備，如運行允許全部切換為就地運行，所有通訊點進行隔離，并將與其對應控制器有聯鎖關系點和不同控制器機柜的硬接線點強制，防止新舊程序在下裝瞬間，回到執行狀態時的初始掃描過程中，軟件初始值引起失控狀態值輸出，導致設備誤動作。為此，程序下裝工作盡量選擇在機組停運期間，采用相對安全的增量下裝方式，少用全下裝?？傊F場調試時的程序下裝思維不能照搬照抄到生產運行中，因為現場調試屬于模擬運行，而生產過程中是帶負荷運行。

3.2 I/O卡與控制器通訊超時后輸出狀態最好設置為‘Latch’狀態，可以在I/O builder中定義（Timeout Action）。這樣在I/O卡與控制器失去聯系時,I/O輸出可以保持在原來狀態。如果定義為‘Reset’，輸出將會回零。這對于煤氣燃燒控制而言至關重要，因為一旦煤氣調節閥突然全部關死，會出現嚴重的爆炸事故。

3.3 關于SOE 點的應用問題。在一個控制器內，所有SOE點應分配在同一塊PCRL（或PCRR）上。SOE點應組態在100ms區，例如Area 1。SOE卡上未定義點名的通道，其對應的I/OBuilder模塊定義上不要打勾。

3.4 在Control Builder中，關于CB操作應注意：千萬不要用CB Repair功能。Repair有可能導致數據庫異常，比如算法不運算，例如與、非門工作異常。 在刪除算法時必須將該算法對應的信號線（包括入口和出口）同時刪除。不能為圖省事將老的信號線直接連接至新算法上。在進行大量修改后，一定要注意SAMA圖中算法的執行順序，最好能重新排序（例如：模擬量從上至下，開關量從左至右執行），否則會因執行順序混亂導致邏輯執行變慢。

3.5注意接地對信號采集的影響。相對而言，DCS對接地技術要求很高。施工中應嚴格按照DCS安裝規范要求做好接地工作，否則會出現一些莫名其妙的問題困擾現場調試。OVATION DCS接地分兩種，即CG 接地和PG 接地，CG 即“Cabinet GROUND”，中文意思是“機柜接地”；PG即“Power GROUND”，中文意思是“電源接地”。CG接地原則是每個接地簇的機柜地單點連接到DCS系統的專用接地網上。所有控制器分支的PGND端子互相串聯在一起，在電源分配板右上角用電位接地環將CG與PG接通。PG和CG端對地都應導通。如果電源分配板上PG 和機柜地接觸不良，會造成PG 對地電阻大，形成了較大的接觸電壓，電源模塊對分支卡件的供電被PG 分壓，造成卡件的供電不足，致使現場變送器無法正常工作，造成了系統運行的故障。

3.6 關于熱電偶冷端補償點的問題解決。在PLC應用中，對于熱電偶的冷端補償處理，不同的編程人員有不同的處理方法，因此，造成最終溫度顯示誤差較大。OVATIONDCS很好地解決了熱電偶冷端補償這一問題。首先要確定是MV類型帶冷端補償卡件（PMOD是1C31116G04），它的第9通道是溫度傳感器。使用I/O Builder 為帶冷端補償的AI模塊卡件建立一個RM類型的點記錄。使用Point Builder 建立RM點的安全系統。使用PointBuilder為AI模塊的第9通道建立點記錄,相關域定義如下：（HW=,HS=128,LS=0,HI-OPR=128,LO-OPR=0,CV=0，sensor type=blank）使用Drop Load 裝載控制器。

4 小結

　　Ovation DCS在發電項目上有著大量的應用和良好的口碑。特別適用于CCPP這樣回路調節較多的工程。硬件IO卡件支持帶電插拔，軟件支持在線修改，為適時維護提供了較大方便。然而其也有一些美中不足之處，如其編程工作量比其他PLC和DCS相對多一些，硬件模板價格也相對偏高，特別是系統軟件升級后對服務器硬件配置的依賴性很強等。但是瑕不掩瑜，它的運行穩定性仍然得到工控人的認可。

作者：李付民

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