工厂管理控制体系在垃圾焚烧发电厂的应用

目录 工厂管理控制体系的结构和功能描述： 1.工厂管理控制体系的结构和功能 1) 过程控制 2) 设备管理 3) 管理执行 2.PlantWeb工厂管控网的工作方式和设计功能 3.江桥垃圾焚烧厂的工厂管控网的组成及系统描述 系统组成： 系统描述： 4.DCS集散控制系统（DeltaV）结构组成及系统描述 1）系统配置及描述 2）DCS系统设计标准 3）DCS控制功能 4）硬件配置及描述： 5）软件配置及描述 6）数据通讯： 5．DCS软件系统的设计 下位机系统设计： 上位机系统设计： 6．控制原理与检测控制设备： 7．动力系统： 1）系统供电 2）系统接地 3）动力和控制元件： 附图： 前言： 此设计方案作为上海江桥垃圾焚烧发电厂的二期工程（500吨/日）DCS系统设备招标及软硬件的设计依据和指导方针，并在其中对全厂的管理控制网络结构体系，DCS系统的软硬件配置和系统开发环境和设计思路进行了框架式的论述，并对各个子系统机及其单体设备的控制方式和控制要求进行概括和说明，系统开发商应以此为参考结合相应设计标准和设计规范进行具体软硬件和网络设计，以及现场检测和动力系统的设计。 工厂管理控制体系的结构和功能描述： 基于一期工程的设计基础我们仍旧选用Fisher-Rosemount公司基于DeltaV的PlantWeb-工厂管控网。它将过程控制（DCS）与设备管理（AMS）相结合,基于HART协议和F.F现场总线的具有高度集成的总线功能（包括AS-I,Profibus DP,DeviceNet），通过智能现场设备，智能网络通讯和智能过程控制系统，组成了智能化工厂的工厂管控网。DeltaV OPC服务器（过程控制中的对象链接和嵌入式技术）功能可以帮助企业进行设备及备件订货，生产任务安排，任务完成情况统计，库存管理，维修管理，设备优化等管理服务职能，从而实现了将先进的过程自动化控制和设备管理相结合的技术方案： 1.工厂管理控制体系的结构和功能 1) 过程控制 　　PlantWeb工厂管控网基于现场的结构提供了紧密、有效的控制以达到更佳的过程性能，通过与地点无关的控制，增加了新层次的灵活性、规模可变性和可承受性。 　　基于现场的结构，其设备控制网络（DEVICENET）采用FF现场总线，能够实现与地点无关的控制。像PID等功能块可运行在任何有意义的地点，无论是在控制系统、变送器、阀门或其他设备中。 由于艾默生过程管理的现场总线设备采用一组通用的功能块，无论控制功能是在何处完成的，控制策略的执行都将保持不变。结果是设备拥有异常的灵活性以及规模可变的能力。这样以二期工程的实际需要和费用情况，可以，方便地增加更多的回路或功能－实现系统的扩容。 　　2)设备管理 　　利用现场智能设备和系统的功能，设备管理，有助于降低费用和提高生产率。 　　过程控制包括对过程内容的监控、测量和管理，而设备管理也包括对过程中运行设备进行同样的工作。如阀门、变送器、分析仪和其他现场设备，以及转动设备如泵和电动机等。 　　3)管理执行 　　PlantWeb工厂管控网实现了过程控制和业务管理信息之间的无缝集成，覆盖范围从设备级到用于过程优化的工厂和业务系统、维护管理、资源规划和其他企业管理功能。 　　OPC提供了沟通工厂底层和业务管理之间的有价值的桥梁，并且，随着互联网和易于使用的浏览器功能的完善，在企业任何地方的管理者都能很容易的获得所需信息，从而更好地管理过程、工厂和业务。 　　管理执行的最大好处之一是将使垃圾焚烧生产线的排放更容易达到法规的要求，利用管理执行上的功能——例如批处理跟踪和执行，以及于满足法规的文档保存来实现，这些都包含在PlantWeb工厂管控网结构之中。 2.PlantWeb工厂管控网的工作方式和设计功能如下： 　　1)智能化现场设备收集信息； 　　2)DaltaV自动化系统为过程提供方便的控制、管理和信息； 　　3)AMS软件处理信息以增加设备管理功能。 　　4)PlantWeb工厂管控网不同于传统的过程自动化方案，其优势体现在下述几方面： 　　a.在工程上，PlantWeb工厂管控网的目标是高效地收集和管理来自智能化现场设备的信息资源； 　　b.在设计上，它是以FF现场总线为基础的； 　　c.它是网络化的，而不是集中的； 　　d.它的结构的每个层次都采用标准化技术； 　　e.它提供管理执行和设备管理，而不仅仅是过程控制。 2． 江桥垃圾焚烧厂的工厂管控网的组成及系统描述 系统组成： 工厂管控网的组态配置按照管控网络图配置，其中二期工程中需要进行3#线的烟气净化系统和锅炉保护系统进行开发设计，各DCS控制单元如下，他们构成工厂管控网的第一层： 1） 10＃焚烧线的焚烧炉－锅炉控制系统。 2） 20＃焚烧线的焚烧炉－锅炉控制系统。 3） 30＃焚烧线的焚烧炉－锅炉控制系统（二期新建）。 4） 10＃焚烧线的烟气净化控制系统。 5） 20＃焚烧线的烟气净化控制系统。 6） 30＃焚烧线的烟气净化控制系统（二期新建）。 7） 烟气净化系统的公用辅助设备控制系统 8） 焚烧炉－锅炉系统的公用辅助设备控制系统 公用辅助设备控制系统主要包括以下内容： a.供水供气系统 b. 反应生成物（如灰渣，废水）的收集系统 c. 电气装置系统，包括：35KV供变电系统 10KV供变电系统 400V低压供配电系统 d. 其他辅助系统 如：气轮发电机系统 蒸汽，饲水，冷凝，旁路等系统 垃圾破碎起重系统 各主控单元与其控制的子系统以及辅助公用系统以某种通讯协议和网络结构相互连接构成工厂管控网的第二层： 系统描述： 1）每一个主控单元均通过F.F现场总线与其子系统和辅助系统相连，交换信息，并通过F.F总线送入管理信息系统进行监督管理。 2）所有的控制管理设备均采用冗余的电源，硬件及网络配置。 3）其中烟气净化系统是用来中和酸性污染物（HCI,HF,SO2）和收集灰尘，避免有害气体排入大气中。是全自动的控制系统，当酸性污染物在进入反应塔前超过某一定值，开始中和程序。 4）烟气净化系统在中控室新增的操作站通过工业以太网并入一起原有的工厂管控网，与一期原有系统进行信息交换，从而完成其管理控制功能。 4.DCS集散控制系统（DeltaV）结构组成及系统描述 1）系统配置及描述 江桥二期工程DCS集散控制系统按照业主要求采用与一期相同的控制操作系统美国Fisher-Rosemount公司的DeltaV数据库监控系统的软件和硬件。 整个工艺系统包括焚烧炉炉排系统，锅炉保护系统，振打系统，烟气净化系统，辅助公用系统，MCC供配电系统等子系统。其中烟气净化子系统用一个DeltaV站进行控制，这个站通过通讯适配器挂在快速工业以太网上与其他站及上位机通讯。同时还在中央控制室设有一套工控机通过网卡挂在同一个以太网上，作为人机界面完成垃圾焚烧中烟气净化系统和其他系统的监视和控制，通过F.F现场总线与其子系统的PLC，VVVF,智能仪表等相连。 2）DCS系统设计标准： 1） 能够完成整个生产线的工艺流程的控制功能和过程监测 2） 采用双冗余以太网络和F.F总线系统，确保系统安全可靠运行。 3） 具有焚烧炉，锅炉，汽轮机发电，烟气处理等系统和及系统内设备间以及单体设备的保护和安全连锁。 4） 具有事故记忆和系统仿真功能 5） 具有中英文操作显示系统界面和报表打印系统 6） 采用鼠标和键盘由操作人员进行远程操作（如手动，半自动，全自动等操作方式） 3）DCS控制功能包括： a. 信号采集，调节，处理，输出和指示 b. 闭环回路控制 c. 开环回路控制 d. 警报处置及预警 e. 事件发生顺序记录 f. 自动/手动/半自动操作及切换 g. 数据实时计算记录 h. 历史趋势图和即时趋势图 i. 工艺流程图形显示 j. 管理报表生成 k. 系统故障的诊断和监视 l. 数据采集和数据处理，以及历史数据分析 m. 系统间和设备间的软件保护联锁 4）硬件配置及描述： 　　烟气回收自动化控制系统的硬件包括： 1）主站控制柜一台，内置1个DeltaV主站包括： 2个电源模块、 2个CPU模块 存储器电池（一用一备） 2个通讯接口模块（双网配置）--串行接口（2口）RS232/RS485,MODUS主从可编程 10个模拟量输入模块（8点）--4－20Ma,1～5VDC 带HART 1个模拟量输出模块（8点）--4－20Ma,1～5VDC带HART 8个开关量输入模块（32点）--24VDC隔离的干接点 2个开关量输出模块（32点）--24VDC隔离的干接点 注：以上配置均为1：1冗余配置; 另配有24V稳压开关电源两台，主电源开关一只，及现场设备电源开关（24VDC，220VAC）,盘内设备电源（如风扇，照明），以及备用电源开关，具体数量待定。 2）接线控制柜一台 包括：开关量信号分配器 模拟量信号分配器 开关量信号隔离器（输入，输出） 输入输出信号接线端子 动力电源，控制电源接线端子 电源母排，接地母排 注：数量以现场设备实际输入输出点数量由设备承包商确定。 3）中央控制室增设以下设备： 1套Dell工业微机;（包括显示器，键盘，鼠标，工作站主机，外置扬声器） 2个高速以太网卡（10BaseT）—基金会现场总线2口 两台集线器（主，副） 彩色打印机一台 操作台一个 4）系统配置说明： 现场控制站具有32位微处理器和备用微处理器，包括了所有需要的工艺流程控制功能，即使没有操作人员参与或者通信网络出现故障，也能维持工艺过程的控制功能。 5）软件