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为了更好地推动资源价格改革,为改革提供决策依据,按照国家发展改革委第42号令《政府制定价格成本监审办法》和《*省物价局关于印发〈政府制定价格成本监审目录〉的通知》(粤价〔*〕66号)要求,我局决定对全省地级以上市污水处理企业开展2006年城市污水处理成本调查。现就有关事项通知如下:
调查对象
各市、县(区)建制镇已投产并运行一年以上的城市生活污水处理企业。
二、调查的主要内容
(一)基本情况,包括:污水处理工艺、等级、设计年污水处理量、实际年污水处理量;职工人数、职工工资总额等情况。
(二)城市污水处理企业财务情况,包括:资产负债情况、利润情况、其他财务指标。
(三)城市污水处理企业运行成本情况,包括污水处理人工成本、管网及泵站运行成本、期间费用。
三、调查工作的要求
调查工作由省价格成本调查队负责组织并设置和解释相关指标。各地级以上市成本调查机构负责按照省队统一部署,开展污水处理企业的成本调查、数据审核和上报工作。省价格成本调查队负责对全省污水处理企业的成本数据进行抽查审核、汇总,并核算全省污水处理行业平均成本。抽查名单附后。各地级以上市所辖县(市)、区的污水处理企业由各市视实际情况确定自行调查或委托各县(市)区物价局进行调查。
各级价格部门在调查过程中,要认真核对会计报表、账册,并在全面细致地核对有关企业成本数据的基础上,对城市污水处理成本的真实性、合理性进行审核。企业会计、统计数据的调整情况及原因,应作出详细说明。
四、资料上报时间要求
请各地级以上市物价局(价格成本调查队)于*年7月15日前将审核后辖区内的所有城市污水处理成本调查表(包括企业自报情况和审核后的情况)及调查分析报告(包括企业基本情况介绍),分别以正式文件和电子邮件方式报送省价格成本调查队。
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关键词:通货膨胀;产出缺口;HP滤波
中图分类号:F123.16文献标识码:A
一、通货膨胀与产出缺口关系概述
产出缺口表示实际产出与潜在产出之间的差额,即实际产出围绕潜在产出上下波动的程度。它测度了经济周期性的波动对产出的影响,反映了现有经济资源的利用程度。当产出缺口为正时,实际产出高于潜在产出,经济处于扩张阶段;反之,经济处于收缩阶段;政府追求的稳定产出的目标是产出缺口为零,即实际产出等于潜在产出。对于潜在产出,经典经济学中将其定义为:在稳定的价格水平下,给定当时的技术水平,在劳动力实现充分就业时,一个国家充分利用资本和劳动力能实现的最大产出量。
很多国家的央行或政府经济部门都将产出缺口作为分析预测通胀压力的重要指标。如果出现正的产出缺口则通胀压力增大,政府将采取增税、减少政府开支的收缩性财政政策,央行将采取提高利率的紧缩性货币政策,抑制通胀;相反,央行和政府则应采取扩张性的财政政策,刺激经济。同时,从通货膨胀对产出的反作用来看,人们相信温和的通货膨胀有利于经济的成长,那么当通货膨胀率有所上升的时候,产出缺口就应该达到一个正值,经济表现出繁荣。
从另一个角度来看,低通胀、高增长一直是政府部门追求的两大目标,但是两者之间却存在着矛盾,需要政府在两者之间做出取舍,而从两者之间的关系来看,政府在不同时期对两者的关注程度应当是有所差别的。在经济繁荣时期,通胀率亦上升,政府应更多的来抑制通胀;反之,在经济低迷时,通胀率亦处于低水平,此时的政府则应更多地关注于刺激经济增长。
二、利用HP滤波计算潜在GDP
本文选取中国年度数据进行检验,样本区间为1989~2008年,共20个样本点。通货膨胀率选取居民消费价格指数CPI代替,CPI数据为环比年度数据,以上期为基期,上期数据为100,能够较好地反映通货膨胀的变动情况。产出水平用国内生产总值GDP表示,数据来源于国研网统计数据库。
大量的理论和经验分析表明,现实的产出没有一个确定性的时间趋势,它表现出随机行走过程,即单位根过程,这时使用消除趋势法。目前,较多的运用HP滤波法来计算潜在GDP,进而计算出产出缺口,用HP滤波计算潜在GDP如下:
设{Yt}是包含趋势成分和波动成分的经济时间序列,{YtT}是其中含有的趋势成分,{Ytc}是其中包含的波动成分,则Yt=YtT +Ytc ,t=1,2,..,T。计算HP滤波就是从{Yt}中将{YtT}分离出来。一般的,时间序列{Yt}中不可观测的部分趋势常被定义为最小化问题的解:
min{(Yt-YtT)2+λ[c(L)YtT]2}
其中,c(L)是延迟算子多项式c(L)=(L-1-1)-(1-L)。
最小化问题用[c (L)YtT]来调整趋势的变化,并随着λ的增大而增大。HP滤波依赖于参数λ,该参数需要事先给定。一般经验取值,年度数据λ=100;季度数据λ=1,600;月度数据λ=14,400。本文用的是年度数据,因此λ取值为100。设{Yt}为我国的年度GDP指标,利用HP滤波计算出来的YtT来表示潜在GDP,于是结果如图1所示。SER01表示的是真实GDP,HPTREND01表示的是潜在GDP。(图1)
三、通货膨胀和产出缺口的关系图形分析
GDP的波动要素{Ytc}序列实际上在0上下波动,称为GDP缺口序列,它是一个绝对量的产出缺口。它的值即为真实GDP与潜在GDP之差。图2即为真实GDP与潜在GDP之差,也就是产出缺口,它在0上下波动。图中最大的向下趋势在1997年以后,1998年的实际产出低于潜在产出,即产出缺口由正值转为负值。反映出1997年亚洲金融危机对我国经济的影响,这种影响在相当长的时间得到延续,一直到2003年产出缺口才有所上升。2007年以后出现了较大的正的产出缺口。图3反映的是1989~2008年通货膨胀率的走势,通货膨胀率以CPI指数来代替。(图2、图3)
(一)产出缺口和通货膨胀在方向上的一致性。与产出缺口的图形比较可以看出,通货膨胀和产出缺口存在正相关的关系,两者虽在波动程度上有差异,但是走势方向基本一致。1997~2002年我国经济受到亚洲金融危机的冲击,经济增速放缓导致了通货膨胀的降低,实际上出现了通货紧缩的压力,从图形中可以看出1998~2000年CPI指数低于100,远远低于1994年的水平,与此同时,产出缺口也有一个下降,呈现了负的产出缺口。从2002年以后,通货膨胀率伴随经济回暖而上升,产出缺口也逐渐从负值走向正值。
以上的对比说明了这样的结论:若实际产出大于潜在产出,即产出缺口为正值,则经济中就会出现通货膨胀的压力,政策制定者则需要采取从紧的财政货币政策,防止经济的过热;反之,如果产出缺口为负值,经济增长放缓,则意味着通货膨胀压力减轻,追求经济的繁荣成为政策导向,政策制定者应当采取宽松的财政货币政策,拉动需求,防止有效需求不足带来的通货紧缩,以此来刺激经济的增长。
(二)通货膨胀对产出缺口反应程度上存在不确定性。从图中可以看出通货膨胀和产出缺口的图形波动程度上有差异,1989~2008年间,在1994年通胀率达到了顶点,但是产出缺口并没有出现最大限度的上升,而与此同时,在2008年产出缺口达到最大值的时候,通胀率也是远低于1994年的水平。由此可以看出,两者走势虽在方向上是一致的,但是影响程度上还是存在不确定因素。
通货膨胀对产出缺口反应程度的不确定性是探讨一国菲利普斯曲线中的通货膨胀与产出缺口替代关系稳定性的重要内容。它直接影响到央行对经济形势的判断,进而影响到一国经济决策的制定。产生不确定的原因在于,在通货膨胀对产出缺口的调整机制中,存在着影响通货膨胀对产出缺口做出调整的因素,并且在这些因素的共同作用下,就有可能使得通货膨胀对产出缺口的反应程度具有不确定性,进而会改变通货膨胀与产出缺口之间的替代关系,而中央银行也就无法利用这一替代关系,通过控制产出缺口预测和实现预定的通胀目标。
四、总结
本文利用HP滤波方法估计我国近年(1989~2008年)的产出缺口状况,并做出产出缺口与通货膨胀的折线图进行比对,发现经济过快发展是我国近年通货膨胀的主要原因。2007~2008年我国经济出现了一个过热的增长态势,使得宏观经济面临较大的通货膨胀压力,这也反映在了图中。2008年下半年以来,在全球金融危机的影响下,我国经济出现了较大的下行压力,通货膨胀率也出现了下降的趋势,此后,政府的刺激政策在保证经济稳步发展的同时,也使得通货膨胀有所反弹。这一点也表明了产出缺口和通货膨胀的正相关关系。
同时我们发现,就我国目前的经济形势来看,中央银行还无法利用这层关系准确地调控经济。因此,政府应当努力转变经济增长方式,提高生产的科技含量,逐步淘汰落后产能,不断优化总需求的结构。在需求管理方面,提高政府政策透明度来稳定公众预期,从而避免出现较严重的通货膨胀。
(作者单位:安徽大学经济学院)
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[6]陈华丽.警惕通货膨胀转向通货紧缩――基于产出缺口型菲利普斯曲线的中国实证研究[J].经济研究导刊,2009.10.
[7]贾德奎.基于产出缺口估计的通货膨胀压力测度研究[J].经济经纬,2009.4.
【关键词】发电厂;气力除灰;西门子PLC300
【Abstract】In order to cope with the great amount of fly ash generated in the power generation process at a coal-fired power plant, this paper studies a design approach for the automatic control system of pneumatic ash removal based on distributed control system. Based on industrial Ethernet and PROFIBUS-DP control network, this approach applies the philosophy of structured programming to the design of control system PLC program. In light of the actual situation, WinCC man-machine interface software was used to implement intuitive configuration images, the PID algorithm was employed to achieve automatic control of the dust ratio, and variable frequency speed control technology was utilized; all this not only improved the control performance of the system but also minimized the system power loss. Simulation of PID control algorithm and fuzzy PID control algorithm was performed and the effect of the algorithms was observed.
【Key words】Power Plant; Fly ash pneumatic removing; Siemens PLC300
0 引言
纵观我国电力工业的发展,燃煤电厂起着非常大的作用,它的发电量达到我国总发电量的80%以上,虽然它为我们提供了充足的电力,但同时却使环境受到了严重的污染。为了及时将燃煤电厂在发电过程中会产生的大量粉煤灰清除运走,同时将其回收利用,需要设计一种集散控制系统(DCS),来分担气力除灰系统风险,保证除灰过程的安全,稳定,连续[1]。本设计选择集散控制系统[2],设计三层网络结构:计算机监控层,执行控制层,现场控制层。监控层与执行层通过以太网通信,执行层与现场层通过PROFIBUS-DP现场总线进行通讯。选定监控层的软件组态王,进行实时监控。使用西门子S7-300作为执行层的核心控制器[3]。现大多数电厂采用此系统,但灰尘比无法控制,本课题着重分析PID与模糊PID的控制效果。
1 控制系统总体方案设计
采用集散控制控制系统(DCS),设计三层网络结构:计算机监控层,执行控制层,现场控制层。监控层与执行层通过以太网通信,执行层与现场层通过PROFIBUS-DP现场总线进行通讯。系统集散控制系统(DCS),分担气力除灰系统的风险,保证除灰过程的稳定,安全,连续。某厂有两套锅炉设备,每套锅炉使用三套电除灰装置,对应三套灰斗。将两锅炉分为两组,每组三层的控制结构,计算机监控层,执行控制层,现场控制层。执行控制层使用西门子S7-300作为控制核心,完成数据的采集,将采集到的数据传输到监控层,并执行监控层下传的控制指令,监控层采用组态王显示数据,录入指令,对数据处理并具有报警的功能。任意一组监控层均可控制两组的执行控制层,但两组监控层有优先级,两组监控层均正常工作时,每组的监控层只可控制自己组的执行控制层,只有某一组出现故障时,另一组监控层才可以控制两组执行控制层,以此保证系统在故障时的连续运作。通过对PID与模糊PID的算法分析,通过变频器调节电机速度,使除灰系统除灰量保持稳定。
控制系统的功能要自动完成整个除灰流程,并将实时数据上传给工控机[4];在设备调试和检修时,应该能够进行就地控制[4];如发生故障,应该能够紧急停止系统运行,因此,现场控制系统设计为自动控制和手动控制两种方式。[4]
2 PLC程序设计
2.1 PID算法程序设计
在本控制系统中,控制的对象是风机的转速,风机转速的控制是整个系统的控制核心,风机转速的稳定与否直接决定了整个系统控制质量的好坏。在PID控制算法的选择中,考虑到压力的调节通道时间常数T0小且变化快,如果加入微分作用将会使系统变的振荡,反而不能达到较好的控制效果,所以在本系统中对压力的控制采用了风机转速PI闭环控制,在模拟调试的过程中能够取得较好的控制效果[5]。
在STEP7 中,使用OB35组织块能够实现对模拟量信号的采集和转换、数据的PI运算处理以及将结果转换为模拟量输出等,在OB35组织块中调用FB41 连续控制PID功能模块实现对风机转速的PI闭环控制。
2.2 组态设计
因本控制系统采用DCS集散控制方式,所以组态设计的主要部分分为服务器和客户端,而服务器的实现又是由组态本控制系统的变量、实现主控制器PLC与WinCC的通讯、控制系统主画面的设计、管网压力值的实时趋势曲线画面设计和风机转速值的实时趋势曲线画面设计以及管网压力超过上限或低于下限等故障信号的报警记录画面设计。
2.2.1 服务器的组态设计
(1)组态变量和通讯
首先创建一个多用户项目,并在变量管理中添加“SIMATIC S7 Protocol Suit”驱动程序,由于本控制系统PC机与PLC之间用Industrial Ethernet相连,所以在Industrial Ethernet通道下新建一个控制器1PLC的连接,并设置好参数。在新建的PLC连接下,根据STEP7中的符号表和数据块来建立新的外部变量,并设置好变量的地址。在Industrial Ethernet下建立与PLC连通的变量,建立变量名字,类型,及在PLC中所对应的地址。类似于速度变量的建立,分别建立各个与PLC对应的变量,并且为其分配在PLC中的地址。
(2)主画面的设计
在WinCC中打开画面编辑器,创建除灰系统的控制过程主画面。在主画面中调用元件库中所需的元件组建主画面,并在主画面中加入上位机、PLC、变频器以及之间连接的网络总线,使用户能够清楚地看出整个控制系统的网络构造[6]。在对主画面的设计的过程中,还充分的考虑了组态画面的直观性,使用户在画面上就能直观的看出变频器、电机的运行状态等数据信息,各个阀门的开闭情况也能在画面中直观地显示出来,如果风机或者阀门发生故障,在画面中能实时的显示其报警信息。
(3)数据及控制画面的设计
在数据及控制画面中,显示风机转速与管网压力的实时曲线,以及风机转速与管网压力的瞬时值,并进行控制,控制部分由点动控制部分的各个阀门的控制,自动控制部分的启停与紧急停止控制,还由系统故障,或需要调试程序时启动的备用自动控制部分构成。
(4)报警记录画面设计
本控制系统中,控制的对象是风机的转速和管网的压力,如果压力值超出系统要求上限(16MPa),则应该对管网压力值进行报警;如果风机转速过高也应该进行报警,并且应有相应的报警记录,WinCC为用户提供了“WinCC AlarmControl”控件,能够实现实时的报警记录显示。
在设计报警记录画面之前应该先在计算机属性的启动标签内选择“报警记录运行系统”,这样WinCC运行时便能够启动报警记录。打开WinCC项目管理器中“报警记录”选项,做如下的设置:
①转速值的模拟量报警
在报警记录编辑器上的菜单“工具”中打开“附加项”,选择“模拟量报警”,此时在“模拟量报警”选项卡中新建一个“转速值的模拟量”,并设置好上限(2200)以及对应的消息号1。模拟量设置完成后,对转速的上限值进行设定。
②管网压力的模拟量报警
压力的模拟量报警与转速的模拟量报警值设置方式相同,建立压力的模拟量报警。
全部变量链接完成后,在报警记录窗口的下方出现1~2共2个类别为错误、类型为报警的消息,并为每个消息设置相应的消息文本。在设置好消息号后,打开WinCC报警记录画面,添加“WinCC AlarmControl”控件,设置标题为“风机转速与管网压力报警”。
(5)程序设计
通过工艺流程设计系统程序,本系统程序可分为三部分,第一部分:点动程序的设计;第二部分:自动控制程序的设计;第三部分:备用自动程序的设计。
①第一部分:点动程序的设计
点动程序的设计包括各个阀门的点动程序的设计,如三个进料阀的电动控制,进气阀的点动控制,出料阀的点动控制,灰库进料阀的点动控制,以及风机的点动控制。打开全局脚本,在项目函数中编写所需的点动控制函数,在动作中编写点动控制的总程序。完成程序的设计后,在动作中设计触发器的设计,通过按钮的来触发点动程序的运行。
②第二部分:自动程序的设计
根据工艺流程设计自动运行程序,自动运行程序共分为卸料阶段,流化阶段,输送阶段,吹扫阶段,共四个阶段[7]。在动作中设计触发器的设计,通过按钮的来触发点动程序的运行。
③第三部分:备用自动程序的设计
因备用自动程序是WinCC调试程序时,程序从PLC中读取,所以备用自动程序在PLC中设计,在WinCC组态界面中只需对按钮进行定义,启动就可。
3 控制系统的通讯设计
3.1 基于 TCP/IP 协议的通信
S7-300CPU315-2Dp 支持工业以太网通信,其通过以太网通信处理器(CP343-1)实现网络连接[8]。CP343-1 支持 TCP/IP 协议,带有 RJ45 网络接口,可将 S7-300 系统连接到工业以太网(IE)中[8]。这里主要研究上位监控机与除灰站(1#PLC)间的远程通信[8]。
(1)设置上位机通信参数
在上位机的网络连接 internet TCP/IP 协议属性中设置 CP1613 工业以太网卡的IP 地址 192.168.0.1 和子网掩码 255.255.255.0。设置好 IP 地址和子网掩码后,则开始对 PLC 的工业以太网通信处理器进行初始化[8]。
【关键词】自动控制系统;火力发电厂;特点;性能;应用
引言
国民经济的快速发展促进了电力企业体制的不断改革,逐渐在国家的电力企业实施竞价上网、厂网分开以及减人增效等措施,体制的改革以及有效措施的实施将不断地促进人们转变观念。因此,火力发电厂要想好获得稳步的发展,就需要在保证设备安全、稳定的运行的前提下,尽量降低发电运行成本,以此来增强自身的竞争力。而发电厂自动控制系统的发展程度以及性能将直接关系到企业的经济效益以及安全生产。因此,在火力发电企业实现系统的自动控制具有重要的意义。
1 火力发电厂自动控制系统的特点及发展方向
1.1火力发电厂自动控制系统的特点
在电厂中实施自动控制具有重要的意义,不仅可以有效地保证设备的正常运行要求,同时可以实现对设备的自动化控制。现代的自动控制系统呈现出多元化的特点,火力发电厂的自动控制系统主要的特点有:①安全性:随着市场经济的不断发展,电力行业也不断的改进创新,这也就在很大程度上推动了电力企业自动化的实现。自动化系统的实施和应用使得火力发电厂的安全运行变得稳定。自动控制系统的的实施降低了人工作业的程度,这就减少了人工作业的误差和故障,大大的提高了设备运行的安全性和稳定性。②先进性:火力发电厂的先进性主要体现在技术的先进性和产品的先进性两个方面。国外大量自动化设备的引入必然将会推动国内同行的进步。此外,国外成套先进设备的引入,使得国内自动化设备变得越来越普遍,从而提高了产品的先进性。③经济性:对于发电厂自动控制系统的改造从设计阶段就已经开始。充分发挥了设备的综合性能。高的性能必然会带来高的效率,促进了电厂朝着“符合国情、经济适用、安全可靠”的方向不断发展,从而带动了电厂的经济效益。④技术性:火力发电厂是市场经济中的一个重要组成部分,有效的推动社会电力技术的发展。自动控制系统的各个设施关系着电力行业的各项发展,在进行电力系统的构建时,不仅仅融合了不同的电力设备,同时采用了先进的技术,对火力发电厂起着重要的作用。
1.2火力发电厂自动控制系统性能分析
对电厂的分析传统的方法存在一些问题,目前在电厂的自动化系统的性能分析上主要采用最小方差控制的方法。最小方差控制作为系统性能评价的重要指标具有的优点有:对闭环回路的测定不需要附加实验,可以直接进行性能评估,在该过程中只需要知道时间延迟即可。最小方差控制可以提供较多有用的信息,例如比较最小方差控制的输出方差和实际的控制系统的输出最小方差,可以掌握系统的实际情况和最优情况之间的差距,并给出相应差距提升的潜质。在控制器控制性能较差的情况下,分析引起性能不稳定的原因,从而可以通过过程辨识的方法来重新设计控制器。当然,最小方差控制也同样面临着一些问题和缺点。
2提高火力发电厂自动控制系统性能的措施
2.1系统控制
要想保证自动控制系统最大限度的发挥其综合性能,要及时的更新系统内部的各个组织结构。火力发电厂应该及时的做好系统的改进、更新工作,实现系统的及时升级。为保证自动控制系能够达到理想的运行状态,应该安排有经验、有实力的技术人员来调整系统。以自动控制系统中的数据采集系统为例,说明自动控制系统对系统性能的提高。数据采集系统基本的功能有:数据采集,屏幕显示,数据处理、在线检测等。在数据采集系统中通过采集卡来扫描从外界采集的数据点,然后经过系统正确的判断等自动化过程,将新的数据点输入到数据库当中。在自动化的数据采集系统中,数据库是核心部分。数据采集系统通过采集设备、处理设备等来对模拟量进行控制。然后通过网络传输到相应的计算机上以便运行人员监视、操作。
2.2故障检测方法
在自动控制系统中采用误差检测技术来检测系统的故障问题,以此可以提高系统的性能。该检测方法最有效也是最基本的方法是对信号出现的期望值的偏离误差进行检测、分析。在具体的操作过程中是设置测量信号的上、下限。如果信号的测量值在上下限范围之内,则认为信号正常,否则信号不正常。另外,在故障的检测中除了要检测信号期望值以外,同样也可以检测测量信号的变化速率,如果变化速率超过设置的上下限则认为系统出现故障。
2.3DCS控制系统的应用
DCS控制系统是火力发电厂中常用的自动控制系统,其主要可以实现的功能有:控制系统的闭环辨识;对系统的运行状况进行在线检测,自动调节系统的品质并给出相应的评价,例如系统的静态偏差、过渡过程时间、衰减率、动态偏差等;检测系统中的信号是否正常运行,对故障可以及时的给出报警和相应的处理措施;判断系统是否处于最佳的运行状态,分析系统非优化状态的原因,并给出相应的建议和采取的措施;检测系统的执行机构是否正常工作,如果出现故障给出相应的报警和处理措施;实现数据采集、数据故障诊断装置与DCS系统的数据连通等。
2.4PLC控制系统的应用
对于PLC自动控制系统在火力发电厂中的应用以河北国华定洲火力发电厂为例来介绍。随着电力改革的不断深化,电力企业逐渐实现了竞价上网、厂网分开。因此,火力发电厂要不断的采取措施来降低运行成本,提高生产效率。自动化控制系统的实施是火力发电厂的必然选择。在河北国华定洲火力发电厂火力发电机组的设计采用较高的自动化控制水平。在辅助车间部分,采用水处理、输煤、除灰等来优化设计,有效的集中、缩小监控点的范围。在全厂建立了BOP辅机集中控制检测网络,该网络有效的结合了可靠、成熟的编程控制器及以太网等的优点。有效的实现只采用单元控制室就可以对整个辅助车间进行控制、检测。
结论
目前,我国火力发电厂的自动化控制水平已经得到了很大程度的提高。计算机的飞速发展、超大规模集成电路的应用以及智能控制设备成本的降低等都有效的加快了自动化发展的步伐。自动化控制系统已经进入了数字化的阶段,大大的提高了火力发电厂的运行效率,为火力发电厂带来了良好的经济效益。
参考文献
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[3]谢元,胡振宇. 电厂热工自动控制的特点与策略[J].青春岁月,2011(4)
关键词:除灰渣工艺;自动化控制组态;PLC
中图分类号:TM621.6 文献标识码:A 文章编号:1006-8937(2013)11-0081-02
1 工艺系统概述
除渣系统工艺流程主要为:锅炉的炉渣连续落入刮板捞渣机的上槽体内,炉渣经水冷却和粒化后,由刮板捞渣机捞出,通过刮板捞渣机下的三通进入渣沟,再进入渣水泵房,通过渣水泵转运至灰渣泵房,最后由灰渣泵输送至灰场贮存。
除灰系统工艺流程主要为:将灰斗内的飞灰收集、输送至灰库。每台炉电除尘器分4个电场共有32个灰斗,每个灰斗下设一台飞灰输送器将飞灰输送至灰库。电除尘器各电场下的飞灰输送器按程序自动运行。灰浆沿灰渣沟自流至排渣泵房前池,由排渣泵提升至灰渣泵房,最终由灰渣泵输送至灰场。
2 除灰渣控制系统硬件设计
2.1 控制系统概述
控制系统主要由除飞灰系统、水力除渣系统及公用系统组成,控制系统采用两套PLC集中控制,其中#1炉和公用系统共用一套,#2炉单独用一套。操作站布置在除灰渣集中控制室 。
2.2 操作员站硬件设计
除灰渣控制系统共配置两台工程师站兼操作员站,操作员站布置在除灰渣集中控制室,上位机和PLC之间的通讯方式为以太网通讯。控制室内的PLC主站通过分布在现场的各个远程I/O站对其就近的现场设备进行数据采集和控制。
2.3 PLC端硬件设计
#1炉除灰渣控制系统共7面控制柜,本地站4个布置在除灰渣集中控制室,其中一面电源及CPU柜,三面本地IO柜,远程站3个分别为除灰空压机房一面IO柜,除灰水泵房一面IO柜,灰库及气化风机房一面IO柜。#2炉除灰渣控制系统共3面控制柜,其中一面电源及CPU柜,两面本地IO柜,均布置在除灰渣集中控制室。两个系统主机设备配置均为双机热备冗余系统,其中包括处理器(CPU)冗余、通讯模件(此处包含昆腾分布式I/O网络modbus通讯模块NOM、以太网通讯模块NOE)冗余、电源模件冗余。在系统运行时,两块CPU实时交换数据,任何一块CPU故障,系统马上切换到备用CPU,从而保证系统不会因单块CPU损坏而停止工作。所配PLC为施耐德公司出品的Quantum 双机冗余型。
昆腾plc冗余系统下述特点:①lcu应配置为双机热备系统,即双机架、双cpu、双电源、双远程i/o网络、双以太网通讯,保证系统的高度可靠性;②plc系统中,冗余以太网的地址在热备系统中能够自动无扰切换,无论哪台plc切换成主机,主机和备机的ip地址总能够自动切换,使之始终保持不变;③热备系统的数据交换,采用100m光纤,直接连接cpu上的光纤接口,以保证数据交换的效率;④热备切换时间严格控制在1个扫描周期以内,保证不会影响控制过程。
该冗余控制器的性能完全满足本除灰渣控制系统的控制要求。
除灰渣控制系统共配置可带电插拔的32点DI模件(所有DI信号查询电压48VDC,继电器隔离,从以往大量的工程经验来看DI输入通道采用继电器隔离是非常有必要的,尤其是在调试阶段现场情况复杂当有强电接入模件时没有采用继电器隔离的模件是要被烧毁的,即使是在运行阶段也难免会有强电窜入模件,为保护模件,DI输入通道采用继电器隔离),32点DO模件,(所有DO信号继电器隔离),16点AI模件,8点AO模件。
2.4 数据通信设计
人机数据通讯系统是将各控制柜及人机接口和系统外设连接起来,以保证可靠和高效的系统通讯。 “通讯协议”为TCP/IP协议,数据传输率为100 MBps,该数据通路采用了CRC32位错误检验码,附属在传输的信息中一起发送,数据传输方向为节点总线上任何两个节点之间双向传送。传送的每一个数据都包含了该数据的ASCII数据名称。数据格式为32位浮点数(1位数符,1位阶符,6位阶码,24位数据)和8位整数。数据总线对每个站的访问时间是实时的。故障节点自恢复时间小于10 ms。
系统具备和SIS、辅控网的接口能力,通过上位机,使用OPC或ODBC的方式可以方便的接入SIS系统。系统还提供了和GPS时间同步的功能,GPS接收器具有将时间信息按串行数据发出的功能,利用这点配合秒脉冲,就可以实现系统和GPS同步的功能。
2.5 电源设计
控制系统接受两路独立的交流220 V电源, A、B两路电源同时进入电源分配柜。电源分配柜内又将电源分成控制电源、检修电源及照明电源。其中控制电源同时从A、B两路进线电源受电,其中控制电源同时从A、B两路进线电源受电,保证一路进线出现故障时可以自动切换,确保控制部分的不间断供电。除灰渣控制系统所需48 VDC和24 VDC电压有系统本身配置的冗余稳压电源提供。
3 除灰渣控制系统软件设计
3.1 监控系统概述
控制系统的结构采用PLC和就地上位机一起接入辅控网集中监控网的方式进行分级控制。气力除灰系统和水力除渣系统设置2套冗余配置的PLC,一套冗余的PLC控制#5机除灰渣系统及公用系统,另一套冗余的PLC控制#6机组除灰渣系统,整个系统共设2套操作员站/工程师站,2套PLC和上位机系统组成一个除灰渣局域网。通过除灰渣控制系统对整个除灰渣系统进行监控。辅助系统运行人员通过辅助系统上位机监控网络(设在机组控制室内)对现场设备反馈的运行状态信号以及控制系统发出控制命令都可以在在辅控网和就地上位机屏幕上动态、直观地显示出来。上位机监控网络和PLC之间通过以太网接口进行通讯。PLC和分布在现场的各I/O站通过昆腾系列PLC自带的通讯协议(modbus plus通讯协议)进行通讯。实现对现场设备进行数据采集和控制。就地也设有上位机,但是仅供后备操作及系统现场维护用。
3.2 人机机监视系统设计
在全场工程规划中将整个水、灰系统集成为辅助系统集中监控网,在集中控制室内集中控制台统一设置操作员站。整套除灰渣控制系统仅为辅助系统集中监控网的一部分,其运行操作和过程监控全部在除灰渣控制系统上位机上或辅助系统集中监控网操作员站上实现。
除灰渣控制系统监控画面采用IFX3.5上位机软件。
iFIX是GE Fanuc过程处理及监控产品中的一个核心组件。它可以为准确开放安全的数据采集及管理企业级的生产过程提供一整套的解决方案。
iFIX是为过程管理度身定造的解决方案,其本身具有高度的集成和扩展性。
由于运用了直观的图形工具,iFIX的用户可以快速、高效地为生产过程创建高性能的过程窗口。
iFIX可以方便地满足各种应用类型和应用规模的需要。iFIX灵活的系统结构意味着iFIX不但可以满足当前系统应用的需要,还可以在将来需要的时候随时方便地扩展系统规模。
iFIX server直接连接到物理I/O点,并维护过程数据库。在iFIX上位机系统中,每台计算机都被赋予自己独有的节点名,并且每个数据项都有自己的内部名称即标识SCADA。iFIX网络中的数据交换都通过读取这些标识SCADA,用户可以选择不同用户可以选择不同标识SCADA容量的软件版本,因此其可以面对复杂的多节点、多现场的数据采集,在本项目中。
正因为如此,除灰渣控制系统上位机上不仅能显示各电机、风机、泵、阀门等设备的过程参数、运行状态、以及故障报警指示等功能。在本系统所接入的辅助系统集中监控网的操作员站上也可以进行相同操作。
所有画面显示、制表打印、上位机软件编程等均通过除灰渣控制系统上位机站完成。
在除灰渣控制系统上位机和辅助系统集中监控网操作员站上能方便地进行各种成套操作方式的选择和切换,并进行全自动操作,同时还具有工作PID画面显示、模拟量参数显示、声光报警、棒状图显示、报表统计以及制表打印等功能。
除灰渣控制系统上位机的画面还可以上传至辅助系统集中监控网操作员站,从辅控网操作员站对除灰渣系统控制逻辑进行编程、下载、上传、在线监视、监控系统组态以及日常维护管理等。
3.3 下位机控制系统设计
①自动控制方式。操作员启动该操作方式以后,PLC按事先编制好的启动顺序、启动时间间隔、联锁条件等条件,自动发出指令使现场所有被控设备启停、切换等,并自动停运,在这种方式下,操作员在画面上人工点击停止设备仍然有效,另外,某个突发性的(控制系统内部或以外的)异常情况将会导致系统按照一定方式(同时或按一定顺序)停运。还有一种方式使全系统急停,发生特别紧急情况时,操作员通过一个急停按钮停止现场所有设备。在此方式下,控制系统对其自身及被控设备等的任一异常状况都有相应的声光报警信息。
②手动操作方式。运行人员在上位机LCD上一对一操作某个设备。在此方式下,控制系统同样具备完善的设备自保护(有的设备起停前需要检测一些必要条件是否允许,如条件不满足则手动启停无效,但“急停”除外)、报警功能。
③手动就地操作方式。该方式专供检修人员安装调试和检修维护时在就地操作箱或操作柜上试验单个设备的运转,此时操作员站可以检测到该设备在画面上被标注成了“手动操作”,此时自动连锁启动和远程操作员启动均不能实现直到“手动操作”状态消失,此时在就地端有调速要求的设备也能实现就地调速。
④设备保护。本控制系统中部分阀门,泵都有严格的保护条件。例如:清水池补水门会根据清水池水位自动开闭阀门,泵会根据水位的高低自动起停水泵。
4 结 语
本套控制系统安全稳定,可靠运行,使电厂除灰渣工作的效率大大提高,生产环境也有所改善,同时也减轻了相关职工的劳动强度,总体来说有效实现了分散系统的自动控制,具有很好地应用前景。
参考文献:
[1] 王慧锋,何衍庆.现场总线控制系统原理及应用[M].北京:化学工业出版社,2006.