火电厂水汽品质scada系统设计 design of scada system for quality of water vapor in thermal power plant.pdfVIP

嘭艺量‘铂2007年第26卷第4期 火电厂水汽品质SCADA系统设计 陈勇强 周 亮 刘开培 (武汉大学电气工程学院430072) 摘 要 介绍了电厂水汽数据采集与监控系统的原理和实现方法，着重讨论了该系统中的控 制算法以及上位机监控软件的组态设计。实际运行表明，该系统运行稳定可靠，所采用的改进 PID智能控制算法使得控制效果良好，能保证各项水汽指标均处于合格范围之内，对提高火电厂 水汽品质确保机组安全运行具有重要作用。 关键词 水汽质量 数据采集与监控系统PID算法组态设计 上位机操作站。组成上下层分布式控制系统。新一代 1 引言 在火电厂的发电运行中，水汽作为火力发电机 编程周期短以及性能价格比高等优点，因此在火电厂 组锅炉和汽轮机间能量传递的唯一介质，对机组安 的中小型控制系统中得到了广泛的应用。 全和经济的作用是至关重要的。提高水汽质量，保 证水汽指标合格已成为安全发电运行中不可缺少的 一个环节。水汽加药处理过程是发生酸碱中和作 用，离子交换的化学过程，非线性特征非常明显， 而且由于采样点与实际加药点之间不可避免地存在 距离偏差，使得被控系统存在较大的时滞性。加药 过程中伴随的不确定性因素较多，机组负荷的变 化、药品浓度的差异、流量大小等均会对水汽监测 指标产生影响，传统手工监控的操作方式往往难以 及时跟踪各项水汽指标性能变化，导致控制实时性 差，控制量不准确的问题出现。水汽质量智能监控 系统的设计旨在实时监测水汽质量各项性能指标， 并根据相关量对加药量进行自动调整，实现节约药 品、提高水汽品质的优化目的。 图1系统配置不葸图 文献[2]给出了基于微机控制的软硬件设计 模拟输入模块(AD模块)进行采样并转换成数字 结构及功能描述。文献[3]对基于常规PID的加 信号；PLC的CPU模块对采集信息进行分析处理 药控制算法给予了一定改进，引入了积分分离、死 区控制和不完全微分等多种控制手段。文献[4] 后通过模拟输出模块(DA模块)或开关量输出模 引入给水流量建立了二级副PID控制回路。本文 块(DO模块)实施控制。DA模块主要用来控制 根据实际的被控对象特性，提出了基于多回路调节 变频器输出频率来调节加药泵的转速。DO模块主 的控制策略，并加入适当专家规则，有效地增强了 要用来控制电磁阀或是控制执行器启停等开关量操 系统对外界扰动的适应能力。 作。上、下位机之间的通信形式根据传输距离的远 近来进行选择，近距离的通信可以选择RS232，通 2 SCADA系统框架构成 信范围通常在15m以内，远距离的可以采用 控制系统的硬件配置如图1所示。系统以可编程 逻辑控制器(PLC)为下位机，采用工业计算机作为的网络通信在新型的PLC中也有接口可供选择。 ．--——46·-—— 万方数据 火电厂水汽品质SCADA系统设计 嘭￡量‘铂2007年第26卷第4期 上位机和PLC控制柜可同时置于监控室内。这样 的控制系统’。 可以保证上位机和PLC通信口之间的距离小于 15m而采用RS232通信协议。如果将PLC柜置于 现场，则应采用RS485远距离通信协议，同时应 考虑现场的潮湿度和可能渗水情况对PLC控制柜 的影响而增加防范措施。变频器通常安置于现场加 药间内。下位机和变频器之间通过隔离器模块连 接，有效防止因控制距离过远而产生的信号衰减和 图3双重控制系统图 干扰作用。 这里两个PID控制回路共用了一个控制器来 上位机可以通过以太