北京鼎实IO模块在江苏某火力发电厂中的应用

前文：
       能源是我国国民经济的基础。煤、石油、天然气、核能均可作为发电燃料，其中，应用最广泛的是煤。目前，我国发电主要以煤为基础，在2010年，我国火力发电占总发电量的78%，并且，以火电为主的基本格局，在短期内不会改变。
      江苏某火力发电厂，其装机容量为4x600MW。在从煤到电的整个过程中，均实现了自动化控制。在整个控制系统中，北京鼎实的4路模拟量输入IO模块PIO-AI4，承担了汽水系统中各种参数的监测任务。

一、火电厂生产流程简介：
　　　火电厂的种类虽很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程却是基本相同的，概括地说是把燃料（煤）中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程可分为三个阶段：
燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统；
锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统；
由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电，把机械能变为电能，称为电气系统。

二、控制系统
2.1 项目要求
      苏州该火力发电厂，其汽水循环中，难免会有汽、水泄露等损失。这样会对水的浊度以及PH值造成影响。一般是增加了PH值和水的浊度。如果PH值过高，会对整个锅炉以及管道造成腐蚀。浊度过高，将会在管道中造成沉淀，产生水垢，不仅影响了热利用效率，还会对整个循环系统产生极大的阻碍。
    在传感器方面，该项目选择了美国奥利龙的2106HL浊度分析仪以及奥利龙的2102pH分析仪。这两种设备能够有效的测量PH值以及浊度。并且将测量值，以4-20mA的电流信号输出。另外，由于该项目中采用了西门子的T3000作为整个生产线的DCS系统。为将此电流信号传送到DCS系统中，还需要一个能够接收模拟量信号的设备。并且，该设备要支持DP通讯，这样有利于整个控制系统的简化。另外，项目中还需要有可视化界面，以便对整个控制系统进行监控。

汽水循环系统

2.2 实现方案
由于现场的温度比较高，而且考虑到信号的精度和准确度，还要能够支持DP通讯。经过综合考虑，选择了北京鼎实的PIO-AI4的4路模拟量输入IO模块。

2.3 PIO-AI4主要特点
可直接与DP主站设备相连模拟量信号的输入方式可通过模块中的拨码开关进行选择（电压输入或者电流输入）。大大的适应了各种环境的需要。
整个信号以差分方式输，能够有效的抑制共模干扰，增加了信号的抗干扰能力。另外，16位的高位分辨率，保证了模块对信号的转换精度。
DP端波特率自适应，最大可达12M。
在安全性能方面，AI4采用了带反极性保护的机制，即使输入信号反向，也不会对模块硬件造成影响。
同时，模块拥有自恢复保险功能，当电流过大，模块会自动过滤多余电流，从而起到一个保护作用。
高密度小点数输入，整个模块的尺寸为WxHxD=106x98x83，在106mm的宽度，最大可拥有12路模拟量的输入该项目中使用的PIO-AI4主要技术指标如下：

2.4 网络组成

控制系统简图

各部分功能：
分析仪检测从水处理设备出来的水的pH值以及浊度，并转换成4-20mA的电流信号。
北京鼎实的PIO-AI4接收该电流信号，转换成一个0-65535的无符号整数，并且将此数据经过DP电缆，直接传送给DCS系统DCS系统主要为将传入的数据进行处理，并且根据不同的参数，进行不同的控制。
PC机安装WinCC组件，实现数据的界面化监控。

三、现场使用图片

四、北京鼎实IO模块介绍
北京鼎实的IO模块主要分为三类，300A系列、300B系列、400B系列
300A系列：主要为一体式的IO模块，能够直接与DP主站设备直接连接。
　　　　　　代表产品有：PIO-AI20（20路模拟量输入），PIO-AI12（12路模拟量输入）
　　　　　　                  PIO-AI8（8路模拟量输入），PIO-AI4（4路模拟量输入）
300B系列：该系列模块为可扩展式IO模块，一个适配器作为连接DP的通讯模块，其它IO模块可选。
400B系列：此系列模块最大的特点为高密度，可扩展，支持V1功能，可冗余。另外，在实际的应用中，可代替西门子的ET200系列。

五、结束语
在此项目中，北京鼎实的PIO-AI4模块，很好的满足了现场设计的要求，其模块化的设计，给分散的现场设备的连接提供了更灵活的配置。并且，该火电厂从2011年开始运行到现在，无任何故障发生。其可靠的性能，无疑让北京鼎实的IO模块达到了国外同类设备的水平。