PLC在汽輪機ETS中的應用

圖1 ETS系統裝置圖
借助DCS系統的強大功能，使ETS系統的人機界面成為DCS系統的一個子系統。可以方便地對整個ETS系統進行直觀的狀態監視分析，對系統狀態和眾多過程量設置聲光報警。并且把汽輪機跳閘的首出原因送進了事故追憶系統(SOE)，可以方便的查找汽輪機跳閘原因。這樣豐富和完善了對ETS系統的檢修、維護手段，提高了自動化水平。
ETS選用了西門子公司的S7系列PLC，選用了電源模塊、CPU模塊、DI模塊和DO模塊。由PLC的中央處理單元CPU完成所有輸入信號的邏輯處理和輸出信號的邏輯控制。由于系統對該裝置的可靠性要求特別高，即保證在任何可能發生的緊急情況下，都能準確無誤地使汽輪機組停機，所以該套裝置設置為雙PLC運行方式。由于雙PLC是并列運行，互不干擾，并具有“或”的關系，不需要在線熱切換，所以不存在切換擾動的問題。若其中任意一套發生故障，另一套可編程控制器還是正常運行，此時，汽機運行的保護功能仍是完整的。這種雙PLC控制方案比通常所講的雙冗余控制方案的可靠性更高一些。

3 程序設計
輸入信號要求設定并組合，如三選二(確保消除誤停機現象)、四選二(適用于需要在線試驗的情況)，編程過程中可編程邏輯控制器的特點盡最大可能的發揮。通過編寫功能“子程序”、“中斷”程序等，達到控制功能完整，運行快捷的目的。傳統控制方式中某一功能的觸點的可靠性受器件的限制，而改用可編程控制器后，該功能的觸點就變成控制器的一個內在虛擬的地址，它的使用完全可以根據需求來確定。
輸出信號選用帶隔離、獨立回路的DO輸出卡件，輸出觸點的帶負載的能力完全滿足系統中執行元件的要求。
4 系統性能特點
應用PLC的ETS系統具有如下性能特點:
(1) 正確性、可靠性高
正確性、可靠性是汽輪機ETS系統的關鍵，本系統采用了雙PLC運行方式，確保整套裝置在任何情況下，都能正確可靠地實現汽輪機跳閘功能。以往裝置中重點關注的汽機“拒跳”或“誤跳”的情況，在設計過程中得到充分合理的處理，這在技術上保證了系統的高可靠性。在PLC選型方面，充分利用質量上乘的產品，選用了最具有實力的西門子公司的S7系列PLC，這在硬件上保證了系統的高可靠性。
(2) 系統功能強
由于可編程邏輯控制器體積小，集成化程度高，運算速度快，邏輯控制容量大，所以整套程序中除了狀態報警、遮斷停機等常規功能外，還添加了在線試驗功能。該功能的作用在于:在機組正常運行時, 檢查壓力開關、電磁閥等外圍元器件的狀態, 提高整套裝置的自身安全系數。
由于原控制系統具有精確、靈敏，但抗干擾性差的特性，部分強電輸出的控制部分無法直接完成，而可編程邏輯控制器在器件的選配方面已充分考慮到這一點，所以在ETS系統中增加了這部分功能。
增加汽機跳閘首出原因記憶功能，幫助運行人員在第一時間知道停機的第一起因，避免了以往或者顯示面板上有多項報警指示，分析不出第一起因，或者隨著現場情況的瞬息變換，指示燈的熄滅，也找不到第一起因。同時，該功能的存在也為事故追憶系統(SOE)的記錄提供了驗證手段。該功能完全通過程序編寫完成，不需要增加任何硬件設備，而且完全應用編程技巧。在沒有發生停機條件時，該功能不需要執行，不占用系統監測的時間，使系統的監測、停機功能得到最大程度的實現。
(3) 自動化程度高
對于信號處理，如“延時”等功能，原來要求運行人員一直“按著”的按鈕，現變成“按一下”軟按鈕，蜂鳴器一響即可，原來需要持續若干秒的要求可在程序中通過“秒脈沖”邏輯完成。該功能可多處使用，編程時不存在“資源緊張”的問題。同樣的還有“定時器”、“RS觸發器”、“PID調節器”等分離元件所具有的器件功能。這些器件在PLC中均成為虛擬器件，能充分完成這些功能的要求。對該系統而言它們的使用數量是微不足道的，完全可以盡情使用。編程邏輯控制器中DI、DO卡件面板上的狀態指示燈上，各種狀態一目了然，故障排查簡便易行。
(4) 制作程序化
整套裝置的硬接線部分只涉及到確定所需輸入和輸出可編程控制器的信號，而控制邏輯部分完全固化在EPROM中。對于功能增減的要求，通過修改程序后，下載程序，完成在EPROM中的內容修改即可。監視整個裝置的工作情況，包括信號的狀態模擬、控制邏輯功能的“脫機”或在線調試等，均可在PC機上完成。
5 結束語
經過改造之后，耒陽電廠的2號機組(200 MW)的ETS系統的設計完全性可以達到大機組(300MW以上)的安全水平，應當說是很完善的安全系統設計。現在該系統已經安全運行一年半了，從未出現過任何問題，效果非常好。