AB冗余系統在鍋爐BMS系統中的應用

摘 要：燃燒器管理系統（BMS）是火力發電廠自動控制系統中對鍋爐及機組最為重要的安全管理控制子系統。文章主要從系統的軟、硬件配置、系統組態和調試、BMS功能三個方面介紹了AB冗余系統在鍋爐BMS系統中的應用。

關鍵詞：AB冗余系統；BMS系統；配置；調試

燃燒器管理系統（BMS）是火力發電廠自動控制系統中對鍋爐及機組最為重要的安全管理控制子系統。其主要作用有二，一是在鍋爐啟動、停止和正常運行等工況下，連續監視與燃燒系統相關的各種參數和狀態，提供靈活可靠的控制操作，二是在事故工況下按照安全的順序自動操作，中斷向鍋爐供給燃料，避免燃料和空氣在爐膛內積累，以防范鍋爐爆炸等事故的發生，保障鍋爐的安全運行。鍋爐BMS控制系統采用冗余配置方案，為鍋爐的安全運行提供了必要的強有力的保障。本項目BMS系統獨立運行，與DCS采用MODBUS實現冗余數據通訊。本文就A-B contrologix5555冗余系統的軟、硬件配置及編程調試進行了相關介紹。

1 系統的軟、硬件配置

考慮系統的穩定性兼顧經濟性，通過與其它PLC與A-B具備冗余功能的PLC產品比較，優先選用A-B contrologix5555 1756-L61的雙CPU冗余系統。1756-L61 CPU直接集成8M Byte內存，自帶鋰電池，支持熱插拔，性能穩定，運算功能強大，運行狀態指示直觀，便于調試和運行狀態判斷。具體硬件和軟件配置如下：

4塊1756-PA75R冗余電源模塊（含2套冗余電源適配器和4根冗余電源連接電纜），每兩塊電源模塊組成互為冗余的電源組為1套中央處理單元供電；

2套互為冗余的中央處理單元，每個單元含1塊1756-L61中央處理器、1塊1784-CF64存儲卡、1塊1756-CNBR冗余通訊模塊、1塊1757-SRM冗余模塊、1塊1756-A4 4槽機架以及1根1757-SRC1冗余光纖、4個1786-TPS ControlNet T型接頭；

3套從站，每套從站配置獨立的電源模塊、通訊模塊、13槽機架和若干I/O模塊；

2塊MVI56-MCM通訊接口模塊，它們組成互為冗余的通訊單元，與DCS采用MODBUS實現冗余數據通訊；

2套冗余的通訊網絡，用于2套中央處理單元之間以及中央處理單元和從站之間的通訊聯絡和數據交換；

1套9324-RLD300NXENE 完全版編程軟件；

1套Logix5000 Clock Update Tool時鐘同步軟件；

冗余系統的具體硬件配置詳見圖。

上述冗余系統可實現如下冗余功能：供電電源冗余（每套冗余的中央處理器單元對應一套冗余電源模塊）、中央處理器單元冗余、ControlNet通訊冗余、與DCS的MODBUS通訊冗余。

兩套冗余的中央處理器單元在物理安裝位置上不分主從關系，首先得電的作為主控制器運行，另一套時時冗余在線，兩套控制器實時同步控制及數據，當主控制器意外故障時系統自動切換，熱備冗余控制器和通訊同時切換，切換平穩、沒有干擾，對整個過程的監控不會中斷。

BMS系統通過兩塊MVI56-MCM通訊接口模塊與DCS采用MODBUS實現冗余數據通訊，接受DCS的控制信號，經邏輯運算后向現場設備發出控制指令，同時將現場設備的狀態信號和各種邏輯功能運算信息反饋給DCS，用于集中顯示或觸發相應的控制信號。

為防止外部異常電壓或電流對1756-L61 CPU及其輸入輸出模塊造成不必要的損壞，以硬接線的形式進入控制模塊的現場反饋信號和由控制器向現場設備發出的控制信號均通過中間繼電器進行隔離，隔離繼電器通過兩塊冗余的開關電源為其供電，進一步高效的保證了系統的安全、穩定運行。

2 系統組態和調試

首先，依據原理接線圖并參照模塊安裝說明書將系統硬件安裝連接完畢，斷開與外部信號的硬線連接，經檢查并確認無誤后，送上電源。

其次，根據系統硬件配置和網絡通訊配置情況，參照A-B網絡組態說明，做好系統網絡組態。

最后，把依據硬件配置和邏輯功能編制的程序依次導入兩套中央控制器。

控制程序

通過斷開或其他干擾手段，依次解除冗余系統中的1套設備的正常工作，檢驗熱備冗余系統可否實現無擾切換，如不能，要分析并排除故障。供電電源冗余、中央處理器冗余、ControlNet通訊冗余、與DCS的MODBUS通訊冗余均需進行冗余功能切換檢驗。

根據邏輯功能圖，模擬各項邏輯狀態信號，在線檢驗各種邏輯功能運行是否正確，逐個檢查各輸入輸出控制信號、狀態信號動作、顯示是否正確，如不正確，要檢查并排除故障。

連接外部信號，依次進行冷態、熱態調試后投入運行。

3 BMS功能

3.1 啟動燃燒器啟停控制

當滿足如下條件時，可以在就地或DCS監控畫面上啟動并投運啟動燃燒器：a. 鍋爐已具備點火條件；b. 床溫低于850度；c.就地點火控制柜切換到程控方式；d. 點火燃氣壓力正常；e. 霧化介質（蒸汽或空氣）壓力正常；f. 火檢檢測無火；g. 油槍在位；h. 手動油閥開位；i. 油閥速斷閥關位；j啟動燃燒器沒有進行停止程序。

啟動燃燒器在運行狀態下，當系統檢測到床溫超過850度，系統將自動停運啟動燃燒器，運行人員也可根據需要手動停運啟動燃燒器。

3.2 床槍控制

當滿足如下條件時，可以在就地或DCS監控畫面上啟動并投運床槍：a. 鍋爐安全聯鎖程序已投運；b. 鍋爐床槍啟動程序已解鎖；c. 床溫低于850度；d. 就地點火控制柜切換到程控方式；e. 油槍在位；f. 手動油閥開位；g. 油閥速斷閥關位；h. 床槍沒有進行停止程序。

床槍在運行狀態下，當系統檢測到床溫超過850度，系統將自動停運床槍，運行人員也可根據需要手動停運床槍。

3.3 鍋爐爐膛安全監控

當滿足如下條件時，鍋爐具備點火正常投運條件：a. 爐膛壓力正常；b. 汽包水位正常；c. 急停按鈕沒有閉合；d. 主風機運行正常；e. 二次風機運行正常；f. 引風機運行正常； g.煙道含氧量正常；h. 儀表氣壓力正常；i. DCS工作正常；j. 風壓正常。

啟動燃燒器在運行狀態下，當系統檢測到床溫超過850度，系統將自動停運啟動燃燒器，運行人員也可根據需要手動停運啟動燃燒器。

4 結束語

該系統配置簡單、運行穩定、操作維護方便。冷態調試時，各種冗余功能切換正常，檢測信號顯示、控制信號動作正確、無誤。經機組熱態試運行和帶負荷正常運行時投運檢驗，系統運行正常、穩定，沒有出現誤動作的現象，保證了鍋爐的安全運行，提高了經濟效益。