西门子T-XP分散控制系统在广东国华台山电厂的应用

      介绍台山电厂DCS控制系统T-XP的情况及在国内使用新技术、通过列举在调试运行出现的问题，为在建和已建成的电厂在DCS选型和调试及维护提供借鉴.
关键词：DCS TELEPERM-XP　通讯　新技术 解决方案
  

1　台山电厂概述
   1.1　锅炉
      型号：SG-2026/17.5-M905型（引进美国CE公司技术生产），亚临界一次中间再热燃煤控制循环汽包炉，单炉膛倒U型露天布置，燃用可结渣性的烟煤，燃烧器共六层煤三层油、四角喷燃布置方式，同心反切向燃烧，平衡通风，固态排渣。
采用二级点火方式（高能点火点燃轻柴油，由轻柴油再点燃煤粉）。
汽温调节方式：过热蒸汽采用二级喷水减温方式调温，再热汽温主要通过摆动燃烧器调节，再热器入口管道内备有事故喷水。
   1.2　汽机
      型号：N600-16.7/537/537（引进美国Westinghouse公司技术生产），亚临界，一次中间再热，四缸四排汽，高中压分缸、双流低压缸，单轴冲动凝汽式汽轮机。汽轮机的液压控制油系统和润滑油系统分开，而且小汽轮机与主机共用一套抗燃油液压控制油系统。汽机转速调节采用数字式电液控制系统。
   1.3　发电机
型号：QFSN-600-2（引进美国Westinghouse公司技术生产），水-氢-氢冷却方式汽轮发电机。氢油水系统采用集装式布置
   1.4　DCS
      广东国华粤电台山发电厂一期工程2×600MW机组分散控制系统（以下简称DCS）由西门子电站自动化有限公司设计和制造的TELEPERMò XP。DCS能完成数据采集（DAS）、模拟量控制（MCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制（SCS）、电气控制（ECS）功能，并具有DEH、MEH操作员站及对其它控制系统（有数据通信接口）的监控功能。5月完成系统联调及全面测试。5月中旬至10月中旬进行现场各系统的静态调试。10月21日，机组正式运行，开始各系统的动态调试。12月下旬系统投运基本完成，所有系统投入使用，工作正常。
  

2　西门子DCS－TELEPERMò XP介绍
      台山电厂600WM机组TELEPERM-XP分散控制系统的硬件结构如图。由图可见，T-XP系统（一号机组含公用系统）采用1对容一错的SINEC H1 FO工厂总线，和1对容一错的SINEC H1 FO终端总线，通讯介质为光纤，对于公用系统和一二号机组在终端总线上使用网桥相连，保证了在一、二号机组可以对公用系统的设备进行监控操作。一号机组（含公用系统部分）的操作和监视系统（OM650）共设6个操作员站终端（OT），各配一只鼠标、21英寸CRT纯平显示器，在OT1上配有一块键盘，其中1台操作员站终端使用两块大屏幕显示器；共有4台打印机/硬拷贝机，4台打印机分别接在操作员站OT1/OT2/OT3/OT4上；1对冗余配置的历史数据记录站（SU），配一台历史数据备份用磁光盘机（MOD）；2个与IT接口的网关计算机（XU），一号机组和公用系统分别各1个；4对冗余配置的西门子公司T-XP分散控制系统特有的过程处理单元（PU）计算机，其中1对为公用系统部分用作历史数据记录和过程处理功能；1个工程师站（ES680）,配有一台激光打印机和一台数据备份用的数字音频磁带机（DAT）；自动控制系统AS共有 13个控制站（AS620-B），其中2个控制站为公用系统使用，另外还有一套用于实现DCS里FSSS功能的专用控制站（AS620-F）；其中控制站机柜16个单柜（在5号、8号控制站和公用系统的1号控制站内下挂了远程IO站，分别用于采集、监视、控制锅炉区的汽水及风烟部分、汽机区的抽汽及循环水部分、公用系统的燃油部分）；继电器柜10个单柜；端子柜29个单柜（由于控制柜内使用专用工具进行绕接和压接线，因此配有端子柜）；配电柜4个单柜用以集中给控制机柜、通讯机柜计算机柜、远程IO机柜、和操作员站打印机设备供电）；计算机柜3个单柜；与外系统通讯机柜2面（公用系统和一号机组各一面）。

3　西门子DCS在台山电厂使用的新技术
      台山电厂在设计时考虑将辅助的外系统接入DCS集中监控。当其它控制系统所采用的硬件型式与DCS系统不同时，DCS系统与这些控制系统的数据通讯，采用可以灵活组态并提供以太网（TCP/IP）通讯接口和Modbus485/RS-485/RS-232通讯接口的通讯模件(CM)来实现。台山电厂目前已经接入DCS集中监控的辅助系统有：
   (1) 汽机数字式电液控制系统（DEH）之间采用双向冗余数据通讯接口，由DCS系统的操作员站完成汽机的全部操作和监视功能，即共享操作员站
   (2) 与给水泵汽轮机电液控制系统（MEH）（两套）之间通过DEH与DCS的双向冗余数据通讯接口，由DCS系统的操作员站完成给水泵汽轮机的全部操作和监视功能，即共享操作员站
   (3) 与汽机旁路控制系统（BPC）之间采用双向冗余数据通讯接口，由DCS系统的操作员站完成汽机旁路控制系统（BPC）的全部操作和监视功能，即共享操作员站
   (4) 与锅炉吹灰程控系统（PLC）之间采用双向数据通讯接口，运行人员通过DCS系统的操作员站完成所有吹灰器全程顺控、局部顺控启/停操作，以及所有吹灰器状态显示
   (5) 与两台空预器间隙调整装置（PLC）之间分别采用双向数据通讯接口
   (6) 与炉底捞渣机控制装置（PLC）之间分别采用双向数据通讯接口，运行人员通过DCS系统的操作员站完成炉底捞渣机顺序启/停操作，以及状态显示
   (7) 与汽机安全监视仪表（TSI）（一套）和给水泵汽轮机安全监视仪表（TSI）（二套）本特利3500系统之间分别采用数据通讯接口
   (8) 与两套凝汽器胶球清洗程控系统（PLC）之间分别采用双向数据通讯接口
   (9) 与锅炉炉管泄漏监测系统之间采用数据通讯接口
   (10) 与电除尘器控制系统之间采用双向数据通讯接口
   (11) 与凝结水精处理控制系统（PLC）之间采用双向数据通讯接口，运行人员通过DCS系统的操作员站完成主要设备操作与主要参数监视
   (12) 与电气发电机-变压器组保护系统之间采用数据通讯接口
   (13) 与电气直流电源系统之间采用数据通讯接口
   (14) 与电气保安电源系统之间采用数据通讯接口
   (15) 与电气启-备变保护之间采用数据通讯接口
      西门子公司提供的与外系统通讯接口的通讯模件（CM）是一种基于PC机的架构、开放的、可以通过不同的总线协议实现DCS与外系统的数据交换，从而达到DCS对使用不同控制硬件的控制系统的集中监控。目前该通讯模件（CM）已经发布了MODBUS和IEC60870协议版本，其他协议还包含了TCP/IP、DH+、General Electric GSM、SIMATIC H1等协议。在台山电厂的DEH/MEH和凝结水精处理控制系统之间使用的是TCP/IP总线协议，冗余配置，其他接入DCS的外系统使用的是MODBUS总线协议。
      每个通讯模件（CM）提供6个串口基于MODBUS协议与外系统进行连接。由于MODBUS是国际上广泛使用的通讯协议，各个自动控制厂家都提供了基于MODBUS协议的接口，通过西门子公司提供的通讯模件(CM)可以很容易地与其他厂家的控制系统进行连接整合。通讯模件（CM）控制器设置为RTU传输模式，其数据传输通信使用主-从技术，即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询），其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。错误检测域的内容是通过对消息内容进行16位的循环冗长检测方法得出的，但是通讯模件（CM）不支持广播电报方式。通讯模件里的任意一个串口都可以用于单独操作一个MODBUS系统，每个接口界面既可以作为主设备进行操作也可以作为从设备进行操作。通讯模件通过MODBUS总线协议与外系统连接的概貌图如下

    在西门子TXP里，通讯模件（CM）可以近似为挂在工厂总线（Plant Bus）上的一个控制站（AS620），通过操作和监视系统（OM650）对其连接的控制站进行操作和监视，通过工程师站（ES680）对通讯模件进行组态，对于与外系统的接口参数如传输波特率、奇偶校验位在通讯模件（CM）内部进行设置
通讯模件的端口设置如下：
;－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－-
; Modbus Master
; Serial Interface 3
[ModbusMaster_1]
PortAdr=0x3E8
Irq=7
Baudrate=38400
Parity=Even
StopBits=1
DataBits=8
; Hardware handshake active nur f黵 RS485:
RtsCts=1
;Angabe in ms, wie lange auf eine R點kantwort max. gewartet wird
Timeout=1000
; Anzahl zulaessige Timeouts bevor Meldung erzeugt wird
MaxTimeoutCount=3
;Angabe in ms, in welchen Zeitintervall ein Lebenszeichentelegramm
; (FC 8) zu den angeschlo遝n