苏州华能发电厂2300MW机组水处理分散控制系统培训

苏州华能发电厂2×300MW机组水处理分散控制系统培训CONTENTS目录01项目背景与建设目标02系统总体架构设计03网络通信系统设计04PLC系统选型与配置CONTENTS目录05系统主要功能实现06系统特点与创新点07系统运行效益与应用前景01项目背景与建设目标传统火电厂水处理控制现状分析

控制方式独立性强大型火电厂辅助系统大多采用PLC进行控制，各个辅助系统独立设一套监控系统，有各自的控制室、操作员站、模拟控制盘。

设备配置存在冗余各独立系统导致设备重复设置，增加了基建投资成本，同时也造成了资源的浪费。

运行管理效率较低运行人员多且分散，不利于集中管理，增加了人力成本，也难以实现各系统间的高效协同。

信号传输成本较高各系统独立布置，需要大量I/O信号电缆进行连接，电缆敷设成本高，且维护难度大。分散控制与集中管理的革新需求

传统辅助系统控制模式的弊端大型火电厂辅助系统多采用独立PLC控制，各系统设独立控制室、操作员站及模拟控制盘，导致设备重复设置，运行人员多且分散，不利于管理。

多种PLC品牌并存的管理难题多数火电厂辅助系统控制设备随工艺主设备招标，各主设备厂家常用不同品牌PLC，造成同一电厂多种品牌PLC系统独立运行，增加了系统整合和维护难度。

减员增效与降低成本的核心诉求随着电厂生产水平提高，对减员增效、降低发电成本的要求日益迫切，需将各独立PLC系统通过高速通讯网络联成分散控制和集中管理的集散控制系统，优化资源配置。

提升监控效率与系统可靠性的需求传统独立系统信息孤岛现象严重，监控效率低，难以实现全局协调。通过革新控制模式，可提高通信效率、系统稳定性和可靠性，满足现代化电厂管理要求。项目建设核心目标与预期效益核心建设目标

实现化学水处理生产过程控制站分散布置、操作员站集中管理的分布式控制，通过高速通讯网络联接各辅助系统控制站，设置一套监控操作室，达到优化管理、降低成本和提升效率的目的。基建投资降低目标

通过控制站就近布置减少I/O信号电缆及其敷设成本，减少各子系统常规控制室设置，从而降低基建投资。人力资源优化目标

实现集中监控和管理，减少设备和运行人员的重复设置，与相同装机容量未实施该系统的电厂相比，运行人员数量减少三分之二，达到减员增效的目的。系统运行效益

控制站运行稳定，维护量小，程序或参数可在线修改和下载且不影响正常运行；操作员站汉化图形界面软件数据更新快，具备多媒体语音报警功能，提升运行监控效率。02系统总体架构设计控制系统网络拓扑结构网络总体架构系统采用总线型ControlNet网络结构，基于生产者/消费者模型，各节点站按需收发数据，通信效率高。网络联接净水、反渗透、补给水等控制站及操作员站，总长1.8km，设1对中继器保障12个节点稳定通信。网络关键参数通信速率为5Mbps，传输介质采用75Ω阻抗同轴粗缆，通过T型连接器实现节点联接。网段内节点数为N时，最大传输距离计算公式为1000-(N-2)16.8m，安装调试简便，维护量小。网络冗余设计ControlNet网络支持冗余配置，提升系统可靠性。各控制站与操作员站通过冗余网络联接，确保数据传输稳定，满足电厂连续生产对控制系统高可用性的要求。控制站分布与功能划分

净水控制站负责净水系统控制，处理约300个I/O点，实现机械搅拌澄清池自动定时排泥、擦洗滤池自动反洗与投运等顺控功能。

反渗透控制站对反渗透系统进行控制，包含140个I/O点，保障反渗透工艺稳定运行，为后续水处理提供合格水源。

补给水控制站承担补给水系统控制任务，涉及300个I/O点，具备高效过滤器、活性炭过滤器、除盐设备等的停运、反冲洗、再生及投运的半自动与自动控制功能。

凝结水精处理控制子系统由1号机、2号机凝结水精处理站及再生控制站组成，共320个I/O点，实现混床失效时树脂的输送、再生等顺序过程控制。

其他控制站炉水加药控制站、汽水取样站（50点）、废水处理控制站（150点），分别负责炉水加药调节、汽水取样监测及废水处理过程控制，各控制站均采用A-B公司PLC-5系列产品。操作员站配置与职责分工化水车间控制室操作员站设置2台操作员站，其中1台兼做工程师站，均以WindowsNT4.0(英文版)加中文之星为操作系统，以RSView32为组态平台开发监控软件运行。主机集控室监视操作站设1台监视操作站，兼做通讯接口机，用于与全厂MIS和主机DCS通讯，方便主机运行人员直接了解和监视化水车间运行情况。操作员站核心职责负责化学水处理过程的集中监控和管理，包括数据采集与处理、设备远程软手操控制、顺控功能组控制及联锁闭锁等功能的操作与监视。工程师站专属职责承担系统程序或参数的在线修改和下载任务，可在不影响控制站正常运行的情况下，完成组态维护和系统优化工作。I/O点统计与控制范围系统总I/O点数及分布苏州华能发电厂2×300MW机组水处理分散控制系统共对约1400个I/O点进行控制，各子系统I/O点数分布如下：补给水站300点，净水站300点，反渗透站140点，凝结水精处理子系统320点，炉水加药控制站40点，汽水取样站50点，废水处理站150点。I/O余量设计为保证系统后续扩展和稳定运行，控制系统预留了10%的I/O余量，可满足未来设备升级或功能扩展的需求。控制范围覆盖系统控制范围涵盖净水系统、反渗透系统、补给水系统、凝结水精处理系统、炉水加药系统、汽水取样系统和废水处理系统等全部化学水处理生产过程，实现对各工艺环节的参数监测与设备控制。03网络通信系统设计ControlNet网络技术特点01总线型结构与生产者/消费者模型ControlNet网络采用总线型拓扑结构，基于生产者/消费者通信模型，各节点站作为生产者将数据按格式打包发送至网络，其他节点按需提取数据，通信效率高。02高速稳定的通信性能网络通信速率为5Mbps，传输介质为75Ω同轴粗缆，通过T型连接器实现节点与电缆的稳固联接，安装调试简便，维护量小。03灵活的传输距离与节点配置网段内2个节点时最大传输距离1000m，随节点增多距离减小，公式为1000-(N-2)16.8m（N为节点数）。苏州华能电厂系统网络长1.8km、12个节点，通过一对中继器实现稳定连接。网络节点配置与传输距离计算

网络节点构成苏州华能发电厂2×300MW机组水处理分散控制系统网络共有12个节点，包括净水控制站、反渗透控制站、补给水控制站、凝结水精处理控制子系统（含1号机、2号机及再生控制站）、炉水加药控制站、汽水取样站和废水处理控制站等各控制站，以及化水车间控制室的操作员站和主机集控室的监视操作站。

传输介质与网络速率系统网络传输介质采用阻抗为75Ω的同轴粗缆，通信速率达到5Mbps，基于生产者/消费者模型，各节点站作为生产者把需要发送的数据按一定格式打包发送到网络上，网络上其它各节点站作为消费者按需提取数据，通信效率高。

传输距离计算公式网段内节点数与最大传输距离关系遵循公式：1000-(N-2)×16.8m，其中N为节点数。当网段内只有2个节点时最大传输距离为1000m，随着节点的增多，最大传输距离将减小。

中继器设置方案由于全厂化学水处理系统各站位置分散较大，网络总长1.8km且节点数为12个，根据传输距离计算公式得出理论传输距离无法满足实际需求，因此设置了一对中继器以保障网络通信的稳定与可靠。中继器设置与长距离通信方案

网络距离与节点数量挑战苏州华能发电厂化学水处理系统各站位置分散，网络总长1.8km，网络节点共12个，超出了ControlNet网段在多节点情况下的最大传输距离。

中继器配置方案针对12个节点的长距离网络，系统设置了一对中继器，以解决信号衰减问题，确保ControlNet网络在1.8km距离内的稳定通信。

ControlNet传输距离计算ControlNet网段传输距离计算公式为：1000-(N-2)×16.8m（N为节点数）。12个节点时理论最大距离为1000-(12-2)×16.8=832m，需通过中继器扩展至1.8km。与全厂MIS及主机DCS通信接口主机集控室监视操作站设置在主机集控室设1台监视操作站，该操作站同时兼做通讯接口机，负责与全厂MIS和主机DCS进行通讯，方便主机运行人员直接了解和监视化水车间运行情况。通讯接口机功能通讯接口机作为连接纽带，实现化学水处理分散控制系统与全厂MIS系统、主机DCS系统之间的数据交互与信息共享，确保各系统间的协同运作。信息交互内容通过该通信接口，主机运行人员可通过联接在化学水处理控制系统主干网上的操作员站直接监视化水系统的参数和设备运行情况，实现数据的实时传递与共享。04PLC系统选型与配置PLC选型原则与方案对比传统PLC应用的行业痛点多数火电厂辅助系统控制设备随工艺主设备招标，因主设备厂家常用不同品牌PLC，导致同一电厂存在多种品牌PLC系统，各系统独立运行，不利于集中管理与维护。主流PLC系统集成方案分析方案一：利用以太网技术和Windows系列操作系统的NetDDE技术，将各辅助系统操作员站联接到新建监视管理以太网，投资最大，网络速度、稳定性和可靠性一般，通常仅能进行监视管理；方案二：根据少数服从多数原则，为I/O点数较少的PLC选用网关联接至电厂主型PLC实时通信网络，改造投资稍小，系统性能较方案一好；方案三：新建电厂规划设计时统一选用同型PLC，投资最少，网络速度高且可冗余，连接件统一稳固，稳定性和可靠性高，维护工作量小，网络工作站增减组态灵活简便，系统性能最优。苏州华能PLC选型决策苏州华能发电厂化学水处理系统各工艺子站均选用美国A-B公司PLC-5系列产品，通过高速冗余网络使控制子站与操作员站联网，实现化学水处理系统的集中监控和管理，有效解决了多品牌PLC独立运行的问题，提升了系统的整体性能和管理效率。A-BPLC-5系列产品性能特点

高可靠性硬件平台A-BPLC-5系列产品作为苏州华能发电厂水处理分散控制系统各控制站的统一硬件平台，具备稳定的工业级性能，能够适应电厂复杂的运行环境，保障控制系统的持续可靠运行。

强大的I/O处理能力该系列PLC支持对大量I/O点的控制，苏州华能发电厂水处理系统中约1400个I/O点（含各子系统）的控制任务均由其承担，且控制系统留有10%的I/O余量，满足系统扩展需求。

高效网络通信支持PLC-5系列产品能够与冗余的ControlNet网无缝集成，基于生产者/消费者模型实现高效数据传输，通信速率达5Mbps，为各控制站与操作员站之间的实时数据交换提供可靠保障。

灵活的组态与维护特性支持程序或参数的在线修改和下载，不影响控制站的正常运行，便于系统的调试、维护和功能升级，减少了系统停机时间，提升了运维效率。各控制站PLC硬件配置统一PLC选型标准苏州华能发电厂2×300MW机组水处理分散控制系统各控制站均采用美国A-B公司PLC-5系列产品作为硬件平台，实现了控制设备的统一化。主要控制站配置系统包含净水控制站、反渗透控制站、补给水控制站、凝结水精处理控制子系统（含1号机、2号机及再生控制站）、炉水加药控制站、汽水取样站和废水处理控制站。I/O点控制规模系统共控制约1400个I/O点，其中补给水站300点、净水站300点、反渗透站140点、凝结水精处理子系统320点、汽水取样站50点、废水处理站150点，且留有10%的I/O余量。I/O余量设计与扩展能力

I/O点总量与控制范围苏州华能发电厂2×300MW机组水处理分散控制系统对约1400个I/O点进行控制，涵盖净水、反渗透、补给水、凝结水精处理、炉水加药、汽水取样和废水处理等多个子系统。

I/O余量配置标准控制系统设计留有10%的I/O余量，确保在系统扩容或设备改造时，无需大规模调整硬件即可满足新增控制需求，提升系统的灵活性和适应性。

典型子系统I/O点分布各子系统I/O点数量分别为：补给水站300点、净水站300点、反渗透站140点、凝结水精处理子系统320点、汽水取样站50点、废水处理站150点，余量设计覆盖各环节扩展可能。05系统主要功能实现数据采集与处理功能

01I/O点采集范围系统对约1400个I/O点进行控制，涵盖补给水站300点、净水站300点、反渗透站140点、凝结水精处理子系统320点、汽水取样站50点、废水处理站150点，且留有10%的I/O余量。

02数据采集内容主要采集流量、液位等模拟量数据，以及阀门、泵等设备的状态信号，为后续控制和调节提供基础数据支持。

03数据处理方式控制系统对采集到的数据进行实时处理，包括数据滤波、转换和计算等，确保数据的准确性和可靠性，为自动调节和顺控功能提供依据。模拟量PID闭环调节控制

PID调节应用场景系统对净水加药量、炉水各种加药量以及废水加酸碱量的控制采用PID闭环回路调节，以保证锅炉补给水或处理后废水水质达标。

PID调节实现方式控制系统采集处理前水质数据，经PID功能块计算后，通过变频器控制加药泵转速来调节加药量，实现精准控制。顺控功能组控制策略控制方式分类补给水站顺控功能组具备自动和半自动两种控制方式，半自动模式下操作员可通过单步键控制设备停运、反冲洗、再生及投运等操作；自动模式下，当时间周期或条件满足时，系统可自动完成设备停运、再生/反洗及投运流程。净水站顺控逻辑净水站顺控功能组实现机械搅拌澄清池自动定时排泥，以及擦洗滤池的自动反洗与投运控制，确保净水处理过程的自动化运行。补给水站顺控应用针对3个活性炭过滤器、2列一级除盐设备和2列二级除盐设备，系统在自动方式下根据预设时间周期或条件触发停运、再生/反洗及投运程序，保障除盐处理的连续性和稳定性。凝结水精处理顺控流程当混床失效时，凝结水精处理站顺控功能组自动控制树脂的输送、再生等顺序过程，实现树脂再生的自动化操作，提高处理效率。操作干预机制在半自动或自动方式下，运行人员可通过暂停/继续或跳步等手段干预程序流程，减少因个别设备不正常反馈或拒动对自动投入的影响，增强系统运行的灵活性和可靠性。联锁与闭锁保护逻辑设备空负荷运行保护

控制系统通过联锁逻辑防止泵或风机在空负荷下长时间运行，确保设备安全稳定，避免机械损伤。母管压力控制联锁

针对相关出口母管压力，系统设置联锁控制，当压力超出规定范围时自动调节设备运行状态，保障系统压力稳定。净水站设备联动控制

净水站根据清水箱水位自动启停化学水泵，同时依据消防水管网压力自动控制稳压水泵和消防水泵的运行，实现供需动态平衡。除盐装置再生过程闭锁

补给水站在除盐装置再生过程中，自动控制加酸碱流程，当酸碱计量箱液位达到高限值时自动闭锁加药，防止溢出；压缩空气系统则通过联锁保持压力恒定。凝结水精处理树脂输送闭锁

当树脂传送时，系统自动闭锁凝结水精处理混床投入运行，避免树脂传送到已充满或正进行再生的容器中，确保再生过程有序进行。人机界面与监控软件功能操作员站硬件配置化水车间控制室设2台操作员站，1台兼工程师站；主机集控室设1台监视操作站兼通讯接口机，实现与全厂MIS和主机DCS通讯。操作系统与组态平台操作员站采用WindowsNT4.0(英文版)加中文之星操作系统，以RSView32为组态平台开发监控软件，支持中文操作界面。数据采集与处理功能系统对约1400个I/O点进行实时采集与处理，涵盖净水、反渗透、补给水等各子系统，确保过程数据准确可靠。监控与报警功能具备汉化图形界面，数据更新快，支持多媒体语音报警；可监视设备运行状态及参数，主机运行人员可通过操作员站直接监控化水系统。操作与控制功能支持远程软手操控制、顺控功能组控制（自动/半自动模式），可实现设备停运、反冲洗、再生等操作，具备暂停/继续、跳步等控制手段。06系统特点与创新点统一PLC平台与硬件标准化

01PLC选型方案确定苏州华能发电厂化学水处理系统各工艺子站均选用美国A-B公司PLC-5系列产品，通过高速冗余网络实现集中监控和管理，避免了多品牌PLC系统独立运行的弊端。

02硬件标准化优势采用同类型PLC硬件和系统软件开发，使连接件统一且稳固，稳定性和可靠性高，维护工作量较小，网络上工作站的增减组态灵活、简便，系统性能较其他方案更优。

03控制站硬件配置系统设有净水、反渗透、补给水、凝结水精处理、炉水加药、汽水取样和废水处理等控制站，各站均以PLC-5系列产品为平台，对约1400个I/O点进行控制，并留有10%的I/O余量。冗余网络架构与高可靠性设计

ControlNet冗余网络结构系统采用冗余的ControlNet总线型网络，基于生产者/消费者模型，通信速率5Mbps，传输介质为75Ω同轴粗缆，通过T型连接器实现节点连接，安装调试简便，维护量小。

网络传输距离与中继器配置网段内2个节点时最大传输距离1000m，随节点增加距离减小，公式为1000-(N-2)16.8m（N为节点数）。因全厂化学水处理系统各站位置分散，网络长1.8km，共12个节点，故设置一对中继器。

高可靠性保障措施控制站运行稳定，程序或参数可在线修改和下载，不影响控制站正常运行；操作员站汉化图形界面软件数据更新快，具备多媒体语音报警功能，确保系统可靠运行。集中监控与分散控制的有机结合

分散控制站的就近布置原则系统设净水、反渗透、补给水、凝结水精处理、炉水加药、汽水取样和废水处理等多个控制站，各站按就近控制原则布置，有效减少I/O信号电缆及其敷设成本。

集中监控平台的构建与功能在化水车间控制室设2台操作员站（1台兼工程师站），主机集控室设1台监视操作站（兼通