淺析新華XDC800在脫硫系統中的應用

摘要：上海新華XDC800是一款具備高速、穩定、動態維護、開放式等特點的DCS控制系統，XDC800的XCU以32位CPU組成為核心，以太網和現場總線均按標準配置，通訊網絡為環型網絡或星型網絡結構，軟件方面為OnXDC可視化圖形組態軟件。文章通過上海新華XDC800系統在大唐長春第二熱電有限責任公司1-4號爐脫硫系統中安裝使用，從XDC800的硬件及軟件等方面系統說明了XDC800在脫硫系統應用中的安全、穩定的優越性。

關鍵詞：新華XDC800；脫硫系統；DCS控制系統；故障診斷；故障修復 文獻標識碼：A

中圖分類號：TQ172 文章編號：1009-2374（2015）04-0056-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0310

1 概述

隨著國家對環保要求的逐漸提高，各大火力發電廠積極響應國家號召對機組進行相應的環保技改工作，大唐長春第二熱電有限責任公司1-4號機組脫硫系統先后于2013～2014年投入運行狀態。脫硫系統采用石灰石-石膏濕法脫硫工藝，系統流程為從電袋除塵器出來的煙氣進入吸收塔，煙氣與石灰石漿液結合發生一系列的化學反應，煙氣中大部分的二氧化硫將被吸收。煙氣經過吸收塔頂部除霧器，除去部分水分。石灰石中的碳酸鈣與二氧化硫和氧氣（來自氧化風機）發生反應，最終產物為石膏，石膏經過石膏脫水系統，最后進入石膏庫運出廠外。所以在脫硫系統中包含著煙氣系統、吸收塔系統、石膏脫水系統、電氣系統、廢水系統、制漿系統。而系統中的所有電機、電動門、電氣裝置的操作控制、聯鎖保護、數據監視、報警系統均由上海新華XDC800系統完成。XDC800為第四代DCS產品，體系結構主要分為四層結構：現場儀表層、控制裝置單元層、現場層和企業管理層。XDC800系統結構為多層面冗余配置，確保現場使用的可靠性。系統采用內嵌專業化的控制算法、高可靠性硬件設計、現場總線通訊網絡和冗余的以太網通訊網絡，是面向整個現場的先進過程控制系統。

2 XDC800的硬件特點

XDC800系統硬件具有可靠性高、分散度高和冗余配置的技術特色。XDC800明顯提高了其硬件集成度，XDC800將其基座與單個控制模塊完美配合，替代了原XDPS400的卡件與端子板兩個部分，增強了XDC800的空間利用率，降低了成本及檢修維護工作量。結構方面更加緊密，縮小了模塊體積，此種設計方式與PLC系統極其相似；XCU上裝有低功耗CPU、64MB RAM、128MB CF，運行嵌入式操作系統具有強大的過程控制和處理能力。DI、DO、AI、AO等相關卡件設計美觀，其基座上都設有人性化的防插錯空，防止卡件誤插。I/O模板均為智能模板，具有自診斷、自恢復功能，同時XDC800中XCU及其他硬件卡件均具備在系統運行中帶電插拔功能，這種特點對于使用和維護工作提供了便利條件。

3 XDC800的軟件特點

XDC800采用新華集團公司開發的可視化圖形組態軟件，利用開放的現場總線和工業以太網實現對現場信息的采集和系統通訊。系統集數據采集、過程控制、管理于一體，控制功能分散，管理集中，是一個全集成的、結構完整、功能完善、面向整個生產過程的先進過程控制系統。其中XCU控制器部分軟件可以分為三部分，即狀態顯示部分（VXCU）、控制核心部分（VCTRL）和I/O驅動。XCU的狀態包括網絡情況、I/O接口狀態、XCU的負荷率等。XDC800系統軟件具有組態靈活、調試方便等一系列特點，具體如下：

（1）OnXDC系統軟件設計優化精簡，只有幾M字節整個系統軟件，其生成的控制器代碼文件只有幾百K字節，這在眾多的DCS產品中可以說是最小、最精簡的。

（2）xHMI具有強大的圖像顯示功能和方便、直觀、可視化的圖形生成功能，操作平臺為中文化窗口，更利于操作人員高效、方便地學習和培訓工作。

（3）XCU圖形組態編程軟件具有非常豐富的控制算法，符合IEC61131-3標準的應用指令和控制算法的多種編程方式。相對于其他DCS廠家組態更直觀，利于檢修維護人員維護和修改。

（4）具有在線的診斷至通道級的自診斷能力。

（5）具備專業化嵌入式算法模塊，具備在線修改等功能，對控制程序的修改無需編譯和下裝等步驟，確保了現場生產狀態的安全穩定。

4 XDC800在脫硫系統中的應用

按照脫硫系統工藝要求及脫硫系統作為電廠第四大主設備的出現，對自動化程度和安全穩定性提出了更高的要求。XDC800系統具有高可靠性的硬件設計，以太網通訊網絡和現場總線通訊網絡冗余配置，作為脫硫工程中的核心部分XDC800滿足控制系統的一系列要求。

4.1 硬件配置

大唐長春第二熱電有限責任公司1-4號爐脫硫系統控制柜前后兩面均布置有DCS卡件，為了保證電源系統的安全運行，配置有UPS與廠用電雙路電源冗余配置，機柜內部電源模塊也為冗余配置。系統由5對冗余XCU，2臺冗余交換機分A、B網，4臺操作員站及1臺工程師站、1臺歷史站組成，操作系統采用WINDOWS XP系統。上位機均采用研華工控機，配標準的LCD顯示器、標準鍵盤和光電鼠標。

4.2 XDC800功能

大唐長春第二熱電有限責任公司DCS系統按照“分散控制、分散操作、集中管理”的要求進行規劃和設計。脫硫系統中的所有電機、電動門、電氣裝置的操作控制、聯鎖保護、數據監視、報警系統均由上海新華XDC800系統完成實現。

4.3 實際應用

大唐長春第二熱電有限責任公司脫硫DCS系統完成對煙氣系統、吸收塔系統、石膏脫水系統、電氣系統、廢水系統、制漿系統等聯鎖、保護、監視、操作等功能。XDC800系統在公司的應用中得到了檢修及運行人員的一致認可，不僅在畫面操作方面簡單實用，在邏輯檢修維護過程中更方便修改，易于理解，同時在脫硫系統改造過程中，針對公司對于脫硫系統檢修人員不熟悉此系統的現狀，在改造中采用邊改造邊學習的方法，在改造工程結束后，使檢修人員對于此系統有更深一步的理解與認識。

DCS改造過程中邏輯控制部分中吸收塔系統中石膏排出泵聯鎖邏輯通過EPID增強型PID調節功能塊，ES/MA手操器功能塊及其他相關聯鎖實現對石膏排出泵頻率的自動調節功能。吸收塔除霧器沖洗水順控系統邏輯通過STEP步進功能塊及其他相關條件實現對脫硫系統共計15個沖洗水門的順序控制。電機的啟停與電動執行機構的開關均通過XCU組態中DEVICE功能塊完成，此功能塊內部包含超馳開、關，開關允許，手自動切換，聯鎖自動開關以及跳閘、故障、控制電源消失等一系列的功能，完全滿足了脫硫系統現場設備的相關聯鎖、保護功能，同時此功能塊還可以根據現場實際需求進行相關參數調整工作，具備強大的適應能力。

5 結語

通過XDC800DCS系統在大唐長春第二熱電有限責任公司的成功應用，經過近兩年的正常生產使用，此控制系統中監控的溫度、壓力、液位、流量均正常，電機及電動執行機構的控制、反饋靈敏，對電機保護及聯鎖準確，給操作人員監視、控制帶來了很大的方便，證明了XDCS800是一套穩定性極高且操作簡單的DCS控制系統，XDC800DCS系統自身有極高的運行穩定性和可靠性，有很強的故障診斷能力和修復能力。XDC800DCS控制系統為單機保護以及整套脫硫系統提供極為完善的安全保護，應用于脫硫系統中具有較高的經濟價值及安全

保證。

作者簡介：趙暕（1986-），男，遼寧鐵嶺人，大唐長春第二熱電有限責任公司助理工程師，研究方向：電力。

（責任編輯：秦遜玉）