IO模塊在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用案例

前文：

能源是我國國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)。煤、石油、天然氣、核能均可作為發(fā)電燃料，其中，應(yīng)用最廣泛的是煤。目前，我國發(fā)電主要以煤為基礎(chǔ)，在2010年，我國火力發(fā)電占總發(fā)電量的78%，并且，以火電為主的基本格局，在短期內(nèi)不會改變。

江蘇某火力發(fā)電廠，其裝機容量為4x600MW。在從煤到電的整個過程中，均實現(xiàn)了自動化控制。在整個控制系統(tǒng)中，北京鼎實的4路模擬量輸入IO模塊PIO-AI4，承擔(dān)了汽水系統(tǒng)中各種參數(shù)的監(jiān)測任務(wù)。

一、火電廠生產(chǎn)流程簡介：

火電廠的種類雖很多，但從能量轉(zhuǎn)換的觀點分析，其生產(chǎn)過程卻是基本相同的，概括地說是把燃料(煤)中含有的化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^程。整個生產(chǎn)過程可分為三個階段：

燃料的化學(xué)能在鍋爐中轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，加熱鍋爐中的水使之變?yōu)檎羝?，稱為燃燒系統(tǒng);

鍋爐產(chǎn)生的蒸汽進入汽輪機，推動汽輪機旋轉(zhuǎn)，將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)?a target="_blank">機械能，稱為汽水系統(tǒng);

由汽輪機旋轉(zhuǎn)的機械能帶動發(fā)電機發(fā)電，把機械能變?yōu)殡娔?，稱為電氣系統(tǒng)。

二、控制系統(tǒng)

2.1 項目要求

蘇州該火力發(fā)電廠，其汽水循環(huán)中，難免會有汽、水泄露等損失。這樣會對水的濁度以及PH值造成影響。一般是增加了PH值和水的濁度。如果PH值過高，會對整個鍋爐以及管道造成腐蝕。濁度過高，將會在管道中造成沉淀，產(chǎn)生水垢，不僅影響了熱利用效率，還會對整個循環(huán)系統(tǒng)產(chǎn)生極大的阻礙。

在傳感器方面，該項目選擇了美國奧利龍的2106HL濁度分析儀以及奧利龍的2102pH分析儀。這兩種設(shè)備能夠有效的測量PH值以及濁度。并且將測量值，以4-20mA的電流信號輸出。另外，由于該項目中采用了西門子的T3000作為整個生產(chǎn)線的DCS系統(tǒng)。為將此電流信號傳送到DCS系統(tǒng)中，還需要一個能夠接收模擬量信號的設(shè)備。并且，該設(shè)備要支持DP通訊，這樣有利于整個控制系統(tǒng)的簡化。另外，項目中還需要有可視化界面，以便對整個控制系統(tǒng)進行監(jiān)控。

汽水循環(huán)系統(tǒng)

汽水循環(huán)系統(tǒng)

2.2 實現(xiàn)方案

由于現(xiàn)場的溫度比較高，而且考慮到信號的精度和準(zhǔn)確度，還要能夠支持DP通訊。經(jīng)過綜合考慮，選擇了北京鼎實的PIO-AI4的4路模擬量輸入IO模塊。

2.3 PIO-AI4主要特點

可直接與DP主站設(shè)備相連

模擬量信號的輸入方式可通過模塊中的撥碼開關(guān)進行選擇(電壓輸入或者電流輸入)。大大的適應(yīng)了各種環(huán)境的需要。

整個信號以差分方式輸，能夠有效的抑制共模干擾，增加了信號的抗干擾能力。另外，16位的高位分辨率，保證了模塊對信號的轉(zhuǎn)換精度。

DP端波特率自適應(yīng)，最大可達12M。

在安全性能方面，AI4采用了帶反極性保護的機制，即使輸入信號反向，也不會對模塊硬件造成影響。

同時，模塊擁有自恢復(fù)保險功能，當(dāng)電流過大，模塊會自動過濾多余電流，從而起到一個保護作用。

高密度小點數(shù)輸入，整個模塊的尺寸為WxHxD=106x98x83，在106mm的寬度，最大可擁有12路模擬量的輸入

該項目中使用的PIO-AI4主要技術(shù)指標(biāo)如下：

PIO-AI4主要技術(shù)指標(biāo)

2.4 網(wǎng)絡(luò)組成

控制系統(tǒng)簡圖

控制系統(tǒng)簡圖

各部分功能：

分析儀檢測從水處理設(shè)備出來的水的pH值以及濁度，并轉(zhuǎn)換成4-20mA的電流信號。

北京鼎實的PIO-AI4接收該電流信號，轉(zhuǎn)換成一個0-65535的無符號整數(shù)，并且將此數(shù)據(jù)經(jīng)過DP電纜，直接傳送給DCS系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)主要為將傳入的數(shù)據(jù)進行處理，并且根據(jù)不同的參數(shù)，進行不同的控制。

PC機安裝WinCC組件，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的界面化監(jiān)控。

三、現(xiàn)場使用圖片

四、北京鼎實IO模塊介紹

北京鼎實的IO模塊主要分為三類，300A系列、300B系列、400B系列

300A系列：主要為一體式的IO模塊，能夠直接與DP主站設(shè)備直接連接。

代表產(chǎn)品有：PIO-AI20(20路模擬量輸入)，PIO-AI12(12路模擬量輸入)

PIO-AI8(8路模擬量輸入)，PIO-AI4(4路模擬量輸入)

300B系列：該系列模塊為可擴展式IO模塊，一個適配器作為連接DP的通訊模塊，其它IO模塊可選。

400B系列：此系列模塊最大的特點為高密度，可擴展，支持V1功能，可冗余。另外，在實際的應(yīng)用中，可代替西門子的ET200系列。

五、結(jié)束語

在此項目中，北京鼎實的PIO-AI4模塊，很好的滿足了現(xiàn)場設(shè)計的要求，其模塊化的設(shè)計，給分散的現(xiàn)場設(shè)備的連接提供了更靈活的配置。并且，該火電廠從2011年開始運行到現(xiàn)在，無任何故障發(fā)生。其可靠的性能，無疑讓北京鼎實的IO模塊達到了國外同類設(shè)備的水平。

審核編輯：湯梓紅