丁景龍

(中國石油吉林油田公司熱電廠熱工分廠,吉林 松原 138000)

中國石油吉林油田公司熱電廠因冬季供熱能力不足，將原有2#汽輪機進行了技術(shù)改造，工作方式由凝汽式更改為抽背式。改造后的機組新增附屬設備較多，因此借此機會對原有控制系統(tǒng)進行升級改造。新控制系統(tǒng)基于MACSV6.5.2，能夠?qū)崿F(xiàn)的基本控制功能包括數(shù)據(jù)采集、模擬量控制、鍋爐爐膛安全監(jiān)控、順序控制及汽輪機數(shù)字電液控制等[1]。

由于建廠較早，2#汽輪機組的原執(zhí)行機構(gòu)均為開關(guān)量調(diào)節(jié)門，但在建電廠中已經(jīng)棄用?？刂乒δ軌K的使用是實現(xiàn)控制方案的重要環(huán)節(jié)之一[2]，但是在對DCS組態(tài)和調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)，MACSV6.5.2中沒有開關(guān)量調(diào)節(jié)門的相關(guān)控制功能塊。而采用類似的組合伺放功能塊進行程序編程調(diào)試后無法實現(xiàn)預定的控制效果和有效操作，執(zhí)行機構(gòu)易產(chǎn)生振蕩。而且同類軟件的工程項目中也未有解決方案。因此筆者決定以模擬量調(diào)節(jié)門功能塊HSVMAN為母本，自行編寫控制功能塊，實現(xiàn)開關(guān)量調(diào)節(jié)門的控制任務，以彌補MACSV6.5.2無法實現(xiàn)開關(guān)量調(diào)節(jié)門控制功能的不足。

以MACSV6.5.2原有的模擬量調(diào)節(jié)門控制功能塊HSVMAN為母本，新增部分控制程序并封裝為功能塊以方便調(diào)用。控制邏輯由HSVMAN和所設計的功能塊相結(jié)合，上層調(diào)用模擬量手操器圖形模板，以實現(xiàn)開關(guān)量調(diào)節(jié)門的控制功能。

新控制功能塊有死區(qū)設定和調(diào)整功能，當調(diào)節(jié)門指令與反饋差值大于死區(qū)時，功能塊發(fā)出指令動作調(diào)節(jié)門，死區(qū)值可以根據(jù)設備情況自由設定，防止調(diào)節(jié)門振蕩。

新控制功能塊發(fā)出的指令分為長脈沖和短脈沖兩種，根據(jù)設定自動進行長、短脈沖切換。當指令與反饋大于設定值時，用長脈沖動作調(diào)節(jié)門，快速開啟或關(guān)閉；小于設定值時自動切換為短脈沖，用程序?qū)崿F(xiàn)電機抱閘保護功能，防止設備發(fā)生超調(diào)現(xiàn)象，避免調(diào)節(jié)門振蕩。長、短脈沖控制采用脈沖信號發(fā)生器功能塊BLINK，長脈沖每隔2s發(fā)出一個1.00s脈沖，短脈沖每隔2s發(fā)出一個0.25s脈沖，根據(jù)設備不同，可對此參數(shù)進行調(diào)整。由于BLINK功能塊在使能端輸入為零時只能維持一個周期的輸出，因此需要對BLINK功能塊的輸出再次與輸入做運算進行修正，以保證功能塊輸出的準確性。

若設備出現(xiàn)問題拒啟動，功能塊應能判斷出設備卡澀，并切斷輸出信號，防止電機長時間帶電燒損。新功能塊自指令與反饋出現(xiàn)偏差時開始計時，延時60s后自動切斷輸出信號，杜絕因卡澀問題引起電機燒損現(xiàn)象。

功能塊輸出將開操作和關(guān)操作指令進行隔離，通過程序?qū)崿F(xiàn)開關(guān)互鎖，防止開指令和關(guān)指令同時發(fā)出而引起設備損壞。

2 功能塊的編制

進入MACSV6.5.2后，在用戶程序中添加POU并命名為開關(guān)量手操器KGLSCQ，語言選擇連續(xù)功能圖CFC，POU類型選擇功能塊FB，進入方案頁即可進行程序編制。

為了方便功能塊相關(guān)參數(shù)的自由設定，共設定輸入輸出變量6個，其中輸入變量4個，分別為調(diào)節(jié)門指令IN1、調(diào)節(jié)門反饋IN2、長短脈沖切換值設定IN3和死區(qū)值設定IN4；輸出變量兩個，分別為開指令輸出OUT1和關(guān)指令輸出OUT2。為了實現(xiàn)上述控制功能，設定局部變量6個，分別為開操作長短脈沖發(fā)生器BLINK01、BLINK02，關(guān)操作長短脈沖發(fā)生器BLINK03、BLINK04和開關(guān)卡澀保護定時器HSTON01、HSTON02。

以開操作為例，指令與反饋進行差值運算，當偏差大于死區(qū)設定值且大于長短脈沖切換值時，自動通過BLINK功能塊輸出長脈沖，反之輸出短脈沖。長短脈沖進行或運算后與卡澀保護延時器和操作互鎖進行與運算之后輸出。關(guān)操作與開操作程序相同，但在與反饋進行差值運算之后需乘以-1對信號進行修正。

編制的功能塊內(nèi)部程序如圖1所示，該模塊與模擬量手操器配合使用，以實現(xiàn)開關(guān)量調(diào)節(jié)門的遠操功能。

圖1 編制的功能塊內(nèi)部程序

3 應用實例和運行效果

為實現(xiàn)預期的鍋爐燃盡風調(diào)節(jié)門控制功能，調(diào)用自平衡模擬手操器控制功能塊HSVMAN與自行編制的功能塊KGLSCQ，將調(diào)節(jié)門反饋信號同時接入HSVMAN功能塊FB輸入端(閥位反饋輸入量點)和KGLSCQ功能塊輸入端IN2，前者用于畫面顯示，后者用于操作控制。鍋爐燃盡風調(diào)節(jié)門控制功能程序如圖2所示。

圖2 鍋爐燃盡風調(diào)節(jié)門控制功能程序

DCS調(diào)試過程中，所有開關(guān)量調(diào)節(jié)門均實現(xiàn)了精細調(diào)節(jié)，達到了預期的控制功能。自機組改造至今，運行情況良好。

4 結(jié)束語

在鍋爐燃盡風調(diào)節(jié)門控制功能設計和組態(tài)中，通過控制功能塊的正確使用和控制回路圖的正確連接實現(xiàn)了預期的控制功能。此次設計中，通過自行編制的控制功能塊與原有的功能塊相結(jié)合，實現(xiàn)了設備的有效操作并通過程序?qū)崿F(xiàn)了設備的部分保護功能。是MACSV6.5.2開關(guān)量調(diào)節(jié)門控制功能的一次成功深度挖掘，具有一定的借鑒意義。

[1] 丁景龍.基于DCS系統(tǒng)的控制邏輯優(yōu)化[J].化工自動化及儀表,2012,39(9):1218～1220.

[2] 王捷,艾紅,李正熙.DCS系統(tǒng)控制功能塊應用研究[J].儀器儀表學報,2004,25(z3):224～226.