基于MACSV6.5.2的鍋爐燃盡風(fēng)開(kāi)關(guān)量調(diào)節(jié)門控制功能塊設(shè)計(jì)

丁景龍

(中國(guó)石油吉林油田公司熱電廠熱工分廠,吉林 松原 138000)

中國(guó)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(jī)進(jìn)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(jī)組新增附屬設(shè)備較多，因此借此機(jī)會(huì)對(duì)原有控制系統(tǒng)進(jìn)行升級(jí)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(jī)數(shù)字電液控制等[1]。

由于建廠較早，2#汽輪機(jī)組的原執(zhí)行機(jī)構(gòu)均為開(kāi)關(guān)量調(diào)節(jié)門，但在建電廠中已經(jīng)棄用。控制功能塊的使用是實(shí)現(xiàn)控制方案的重要環(huán)節(jié)之一[2]，但是在對(duì)DCS組態(tài)和調(diào)試過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，MACSV6.5.2中沒(méi)有開(kāi)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(jìn)行程序編程調(diào)試后無(wú)法實(shí)現(xiàn)預(yù)定的控制效果和有效操作，執(zhí)行機(jī)構(gòu)易產(chǎn)生振蕩。而且同類軟件的工程項(xiàng)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(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量調(diào)節(jié)門的控制任務(wù)，以彌補(bǔ)MACSV6.5.2無(wú)法實(shí)現(xiàn)開(kāi)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(shè)計(jì)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(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量調(diào)節(jié)門的控制功能。

新控制功能塊有死區(qū)設(shè)定和調(diào)整功能，當(dāng)調(diào)節(jié)門指令與反饋差值大于死區(qū)時(shí)，功能塊發(fā)出指令動(dòng)作調(diào)節(jié)門，死區(qū)值可以根據(jù)設(shè)備情況自由設(shè)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(zhǎng)脈沖和短脈沖兩種，根據(jù)設(shè)定自動(dòng)進(jìn)行長(zhǎng)、短脈沖切換。當(dāng)指令與反饋大于設(shè)定值時(shí)，用長(zhǎng)脈沖動(dòng)作調(diào)節(jié)門，快速開(kāi)啟或關(guān)閉；小于設(shè)定值時(shí)自動(dòng)切換為短脈沖，用程序?qū)崿F(xiàn)電機(jī)抱閘保護(hù)功能，防止設(shè)備發(fā)生超調(diào)現(xiàn)象，避免調(diào)節(jié)門振蕩。長(zhǎng)、短脈沖控制采用脈沖信號(hào)發(fā)生器功能塊BLINK，長(zhǎng)脈沖每隔2s發(fā)出一個(gè)1.00s脈沖，短脈沖每隔2s發(fā)出一個(gè)0.25s脈沖，根據(jù)設(shè)備不同，可對(duì)此參數(shù)進(jìn)行調(diào)整。由于BLINK功能塊在使能端輸入為零時(shí)只能維持一個(gè)周期的輸出，因此需要對(duì)BLINK功能塊的輸出再次與輸入做運(yùn)算進(jìn)行修正，以保證功能塊輸出的準(zhǔn)確性。

若設(shè)備出現(xiàn)問(wèn)題拒啟動(dòng)，功能塊應(yīng)能判斷出設(shè)備卡澀，并切斷輸出信號(hào)，防止電機(jī)長(zhǎng)時(shí)間帶電燒損。新功能塊自指令與反饋出現(xiàn)偏差時(shí)開(kāi)始計(jì)時(shí)，延時(shí)60s后自動(dòng)切斷輸出信號(hào)，杜絕因卡澀問(wèn)題引起電機(jī)燒損現(xiàn)象。

功能塊輸出將開(kāi)操作和關(guān)操作指令進(jìn)行隔離，通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)開(kāi)關(guān)互鎖，防止開(kāi)指令和關(guān)指令同時(shí)發(fā)出而引起設(shè)備損壞。

2 功能塊的編制

進(jìn)入MACSV6.5.2后，在用戶程序中添加POU并命名為開(kāi)關(guān)量手操器KGLSCQ，語(yǔ)言選擇連續(xù)功能圖CFC，POU類型選擇功能塊FB，進(jìn)入方案頁(yè)即可進(jìn)行程序編制。

為了方便功能塊相關(guān)參數(shù)的自由設(shè)定，共設(shè)定輸入輸出變量6個(gè)，其中輸入變量4個(gè)，分別為調(diào)節(jié)門指令I(lǐng)N1、調(diào)節(jié)門反饋IN2、長(zhǎng)短脈沖切換值設(shè)定IN3和死區(qū)值設(shè)定IN4；輸出變量?jī)蓚€(gè)，分別為開(kāi)指令輸出OUT1和關(guān)指令輸出OUT2。為了實(shí)現(xiàn)上述控制功能，設(shè)定局部變量6個(gè)，分別為開(kāi)操作長(zhǎng)短脈沖發(fā)生器BLINK01、BLINK02，關(guān)操作長(zhǎng)短脈沖發(fā)生器BLINK03、BLINK04和開(kāi)關(guān)卡澀保護(hù)定時(shí)器HSTON01、HSTON02。

以開(kāi)操作為例，指令與反饋進(jìn)行差值運(yùn)算，當(dāng)偏差大于死區(qū)設(shè)定值且大于長(zhǎng)短脈沖切換值時(shí)，自動(dòng)通過(guò)BLINK功能塊輸出長(zhǎng)脈沖，反之輸出短脈沖。長(zhǎng)短脈沖進(jìn)行或運(yùn)算后與卡澀保護(hù)延時(shí)器和操作互鎖進(jìn)行與運(yùn)算之后輸出。關(guān)操作與開(kāi)操作程序相同，但在與反饋進(jìn)行差值運(yùn)算之后需乘以-1對(duì)信號(hào)進(jìn)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(shí)現(xiàn)開(kāi)關(guān)量調(diào)節(jié)門的遠(yuǎn)操功能。

圖1 編制的功能塊內(nèi)部程序

3 應(yīng)用實(shí)例和運(yùn)行效果

為實(shí)現(xiàn)預(yù)期的鍋爐燃盡風(fēng)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(hào)同時(shí)接入HSVMAN功能塊FB輸入端(閥位反饋輸入量點(diǎn))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(fēng)調(diào)節(jié)門控制功能程序如圖2所示。

圖2 鍋爐燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)門控制功能程序

DCS調(diào)試過(guò)程中，所有開(kāi)關(guān)量調(diào)節(jié)門均實(shí)現(xiàn)了精細(xì)調(diào)節(jié)，達(dá)到了預(yù)期的控制功能。自機(jī)組改造至今，運(yùn)行情況良好。

4 結(jié)束語(yǔ)

在鍋爐燃盡風(fēng)調(diào)節(jié)門控制功能設(shè)計(jì)和組態(tài)中，通過(guò)控制功能塊的正確使用和控制回路圖的正確連接實(shí)現(xiàn)了預(yù)期的控制功能。此次設(shè)計(jì)中，通過(guò)自行編制的控制功能塊與原有的功能塊相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的有效操作并通過(guò)程序?qū)崿F(xiàn)了設(shè)備的部分保護(hù)功能。是MACSV6.5.2開(kāi)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(dòng)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(yīng)用研究[J].儀器儀表學(xué)報(bào),2004,25(z3):224～226.