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在脱硫控制系统中通过Profibus建立XDPS与西门子S7-300的OPC Server通讯摘 要 随着社会的发展，人们对环境的要求越来越高，火电厂烟气脱硫及脱硝系统改造正在逐年增加。对于现有机组的脱硫改造除了主系统需要选型外，其控制系统也要综合考虑。针对大唐长春第二热电有限责任公司的具体情况我们的控制系统采用了plc与dcs系统联合控制的方式进行，本文介绍了通过profibus建立新华xdps与西门子s7-300系统的opc server通讯的软硬件组态情况及运行后效果。关键词 profibus；opc；xdps；西门子s7-300中图分类号tm6 文献标识码a 文章编号 1674-6708（2011）56-0202-02目前由于人类环保意识的增强及人类生存发展的需要，国内外都在积极注重环境保护技术的发展及环保工程的实施，新建大型燃煤机组都设计有脱硫及脱硝系统。以前的老机组都没有脱硫（so2、so3）及脱硝（no、no2）等装置。根据国家对环保的要求必须对现有的发电机组进行污染物的排放控制，以达到国家环保的要求。随着控制技术的不断发展，燃煤电站的控制系统大都已经实现了自动化控制。新建设机组全部采用先进的控制技术，老机组的控制系统也相继进行了改造，大部分机组已经改造完毕。燃煤电站的控制系统基本都采用了目前较流行的分散控制系统即dcs系统，保证了发电生产系统的安全稳定运行。大唐长春第二热电有限责任公司分别于2007年与2008年对1、2号两台200mw机组进行了dcs系统改造，采用的是ge新华公司生产的xdps-400e系统，在2008年进行了脱硫系统的改造。大唐长春第二热电有限责任公司脱硫系统采用的是干法脱硫炉内喷钙的技术配有rofa风机进行脱硝及炉内喷钙配风，以实现炉内脱硫及脱硝。脱硫控制系统中石灰石输送及喷射控制系统采用的是西门子公司s7-300系列的plc，而脱硝的rofa系统是直接进入dcs系统，加入机组整套dcs系统中。因为整套脱硫系统都在炉内进行，要求运行人员对脱硫系统的操作与整台机组操作一起进行，这样设计中就没有单独设置脱硫的操作员站，而是通过实现新华xdps系统与西门子s7-300系列plc的通讯，在dcs中实现对脱硫控制系统的操作。本文中阐述的内容便是通过profibus建立xdps与西门子s7-300系统的opc server通讯来实现dcs系统与plc系统进行联合控制方式的一种方案。1 0pc技术概述opc是object linking and embeding（ole） for process control的缩写。它是微软公司的对象链接和嵌入技术在过程控制方面的应用。opc以ole/com/dcom技术为基础，采用客户/服务器模式，为工业自动化面向对象的开发提供的统一标准，这个标准定义了应用microsoft操作系统在基于pc的客户机之间交换自动化实时数据的方法。采用这项标准后，硬件开发商将取代软件开发商为自己的硬件产品开发统一的opc接口程序，而软件开发者可以免除开发驱动程序的工作，从而提高了系统的开放性和互操作性。opc可以作为整个网络的一种数据接口规范，所以它可以提升控制系统的功能，增强网络的兼容性。采用opc技术，便于系统的组态，将系统复杂性大大简化，可以大大缩短软件开发周期，提高软件运行的可靠性和稳定性，便于系统升级与维护1。2 脱硫系统的构成大唐长春第二热电有限责任公司1、2号机组脱硫控制系统采用dcs及plc为系统控制单元，辅以少量现场操作设备，实现系统设备的启、停操作和正常运行时的参数监视和逻辑控制。石灰石输送及喷射系统采用plc控制，不单独设置操作员站，对系统进行监视；石灰石输送及喷射系统所有模拟量和重要的操作均通过硬接线进入dcs。rofa系统均通过dcs进行控制和操作。运行人员在单元控制室内通过操作员站对脱硫系统进行启/停控制、正常运行的监视和调整以及异常与事故工况的处理，而无需现场人员的操作配合。脱硫dcs系统的监控范围包括：1）脱硫装置(rofa系统、炉内喷钙系统等)；2）公用系统（石灰石供应、输送系统等）；3）脱硫电气系统（包括高、低压电源回路的监视和控制等）；4）烟气在线监测系统（cems）。另外，脱硫系统不设置单独的电控室、电子设备间、工程师室等，根据总体规划，布置在现有1号、2号机组单控室内，包括脱硫dcs操作员站及打印机、工程师站等。3 系统组成及opc server通讯3.1 硬件配置情况说明1、2号机组脱硫喷射装置分别配置s7-300plc各一套、中间仓输送系统配置s7-300plc一套，新配置两台脱硫工程师站（主机:p2.8ghz/内存512mb/硬盘80gb/显示卡/机箱/cdrom56x/104键盘/鼠标/网络100m3/windows xp sp2）,安装到xdps-400e系统中，在每台工程师站中安装一块与plc进行通讯设置的cp5611卡，将3套plc及两台脱硫工程师站组成环网，这样就可实现数据共享，并且两台工程师站可以冗余，以提高系统的安全性能。具体网络配置情况如图1所示。图1 脱硫控制系统网络配置图3.2 软件配置情况所使用的软件有simatic net pc、simatic net、profibus 的 opc 服务器、xdps系统opc服务器。3.3 软件组态1）通过profibus建立opc服务器与s7-300plc的连接（1）我们所使用的软件与硬件simatic net pc software v6.4ncm pc v5.5+sp2cp5611s7 5611授权s7 300 cpu315-2dp； sm374（2）opc服务器与s7-300plc的连接通讯组态步骤一：配置 pc 站的硬件机架。步骤二：配置控制台（configuration console）的使用与设置。步骤三：在 ncm 5.5 中组态 pc station。步骤四：下载完成的组态。步骤五：数据通讯的测试-opc scout。opc scout工具随 simatic net 软件一起提供，当完成 pc station 组态下载后，可用此工具进行opc server和plc的数据通讯测试。上面所述是对西门子公司simatic net pc软件对于profibus及opc server通讯的组态设置，在组态完成后，每次计算机启动后会自动运行simatic opc server，自动将程序加载到内存中。2） 通过profibus建立opc服务器与xdps系统的连接（1）标准opc服务器的组织数据方式标准opc服务器是按目录树的方式来组织数据的。test是第一级目录，offline是第二级目录，accum0、accum1与preset0、preset1是offline目录下的树叶即数据项，这些数据项可以是不同的数据类型，也可以有不同的输入输出方式。在opc规范中，每一个数据项都有一个唯一的标识。（2） xdps系统与opc客户端的连接配置及组态xdps系统opc客户端程序是作为一个i/o驱动程序附着在vdpu程序上，它由两部分组成：一个是opcdrv.dll，此文件为驱动程序动态连接库。另一个是opcdrv.ini，此文件为驱动程序配置文件。opcdrv.ini配置文件又包含两部分：关于opc server的配置和关于测点组的配置，如图2所示。图2 opcdrv.ini配置文件在opcdrv.ini配置文件中，opc server段用于配置opc服务器，配置说明如下：computername：type=remote时须配置此项，可以写远程服务器的名称，也可写远程服务器的ip地址；backcomputername：用于配置冗余服务器的名称，或ip地址；name：用于配置opc服务器名；browse：用于配置是否须要浏览opc服务器的数据目录树，browse=1 时表示须要浏览，browse=0 时表示不须要浏览；type：用于配置opc服务器的类型。plate 0、plate 1、plate n用于配置测点组。图2是我们实际生成与simtiac pc中opc server关联的xdps系统opc客户端程序的配置文件opcdrv.ini，图中等号左侧的一列数据为通道名，等号右侧s7 conecticon_1是指1号机组喷射plc，而后面的数据是plc内部地址，通过这个文件就可以将opc server数据取出写入xdps系统的vdpu内存中。通讯的数据共788点，在此文件中共生成2个站12块板卡，每个板的通道数不同，最多可生成128点，而我们大部分为64点。opcdrv.ini文件生成完毕后就可以运行vdpu了，vdpu中的opc功能需要ge新华公司进行注册，不注册只可使用2个小时，注册后就可以正常运行了，运行后通过xdps系统的组态软件可以进入画面组态。组态共分为人机接口画面的制作及dpu内逻辑关系组态，组态后plc内所有数据都进入了dcs整体画面中。 组态完成后，plc中的所有数据都会通过opc server实时传入dcs系统中，并可进行数据的实时监视及设备的实时操作。在实际通讯功能测试的过程中我们反复试验了数据的安全性及通讯的可靠性，还用simatiac pc中的opc scout 通讯测试工具所监测出来的数据与xdps系统中的数据进行比较，结果一切正常。因为程控部分都在plc内部运行，所以dcs端组态很少，也非常简单。在dcs组态中，对所有脱硫系统故障单独做出一页的光字牌报警，可以将plc已有的报警信号以声光的形式发出还可以用dcs做辅助判断系统及设备的故障，提高了设备运行的可靠性。对于dcs发给plc的指令全部都是以脉冲的形式发出，防止通讯出现故障后会造成设备的停运，如果通讯出现故障plc还是会自动完成所有的功能。4 系统的应用情况及结论系统投入使用后使用情况良好，运行稳定，主要有以下几方面的特点：1）自主性：系统上各plc是通过profibus连接起来的,各plc可以独立自主地完成自己的任务,且各plc的容量可扩充,配套软件随时可组态加载，是一个能独立运行的高可靠性子系统；2）协调性：实时、高效、可靠的profibus通讯使整个系统信号共享,各plc站与dcs之间从总体功能及优化处理方面具有充分的协调性；3）在线性与实时性：通过人机接口画面和对过程对象的数据进行实时采集、分析、记录、监视、操作控制，在脱硫工程师站可以通过西门子公司专用的组态编程软件（ncm）可对plc内部配置及逻辑进行系统结构、组态回路的在线修改、局部故障的在线维修等；4）高可靠性：高可靠性是整个系统的关键所在。从结构上采用两台机组的冗余设计,使得在任一个单元失效的情况下，仍然保持系统的完整性，即使全局性通信或管理失效plc仍能维持工作；5）适应性、灵活性和可扩充性: plc及dcs的硬件和软件均为开放式、标准化设计,逻辑组态为模块式结构，具有灵活的配置，可适应不同情况的需要。若改变生产工艺、生产流程时只需在脱硫工程师站改变系统配置和控制方案，就可对相应使用组态软件进行修改和编程。由于目前改造机组增加脱硫、脱硝系统的工艺大都趋于简单化，尤其是200mw及以下机组，主要考虑成本及系统占地面积等因素。目前在改造机组中脱硫系统的技术一般采用简易湿法脱硫技术、干法和半干法脱硫技术。