电站顺序控制系统(SCS)方案设计与分析

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1、电站顺序控制系统（SCS）方案设计与分析1. 基本介绍：单元机组分散控制系统DCS按照功能分散和物理分散相结合的原则设计，DCS的功能包括数据采集系统（DAS），模拟量控制系统（MCS），顺序控制系统（SCS），和锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）.为了便于DCS的物理分散原则的具体实施，DAS系统，MCS系统和SCS系统的简单回路统一考虑控制器和I/O配置。顺序控制系统（SCS）包括锅炉、汽机的主要辅机设备及系统的控制、联锁、保护功能，SCS设计为功能组级，功能子组级和驱动级三级控制的层次性结构。其对锅炉、汽轮机和发电机三大主机及其相关辅助设备进行控制,其核心作用是安全可靠地启动、停止、联锁保

2、护三大主机及其辅助设备,保证安全运行。2. 顺序控制系统的设计原则：顺序控制系统是以顺序控制为主的一类控制系统，按顺序切换的条件可分为时间顺序、逻辑顺序和条件顺序等三类。时间顺序控制系统以时间作为顺序的切换条件，如交通信号灯的控制。逻辑顺序控制系统以逻辑先后次序作为顺序切换的条件，如流体输送系统中，开车时先开后级设备再开前级设备，停车时先停前级设备再停后级设备。条件顺序控制系统以生产过程的条件为依据，当某条件满足时执行某命令和动作该条件不满足时执行其他相关的命令或动作。顺序控制系统与连续生产过程中常规控制系统有所不同在设计时应根据顺序控制和过程的特点遵循有关的原则。下面给出了一些主要的设计原则

3、。21 物料输进设备的开停车顺序控制设计原则：为了使物料输送正常，在设计时必须满足开车时先开后级设备，在顺序控制系统接收到后级设备运行的反馈信号后才能开前级设备，直到整个生产过程运行。在停车时应先停前级设备在接收到前级设备停运的反馈信号后才能停运后级设备。此外，在物料输送过程中由于传送过程的时间滞后，应在设计时考虑相应的滞后时间，以保证不发生物料堆积等事故。22 机泵开停车顺序控制设计原则：为了使机泵正常运行，在机泵运行前应使泵体充满流体，为此设计泵的出口管是垂直向上的。在顺序控制设计时，应遵循泵运行前先关泵下游的控制阀，等泵运行后再开泵下游阀的顺序设计。停泵后是否关闭泵的下游阀，则应当根据生

4、产过程的要求确定。23 紧急停车设计原则：顺序控制系统的紧急停车是指在顺序控制系统运行过程中，由于某些原因需要紧急停止系统的运行而设置的停车系统。顺序控制系统紧急停车是安全生产所必须的，在顺序控制系统设计时必须考虑。由于这类系统通常由一些过程步组成因此根据顺序功能表圈的设计思想，在每个过程步都有可能发生紧急停车的要求。为此，紧急停车的设计原则如下。1)在每个过程步中都需设置紧急停车的判别条件，以识别是否有紧急停车的操作要求：这表明在每个过程步的转换条件中都应设置紧急停车的信号按钮，当需紧急停车时能满足转换条件而进入紧急停车子程序。2)设计的紧急停车子程序应能使生产过程处于安全的操作条件：通常设

5、计的紧急停车子程序是与顺序控制系统停止运行的操作条件相一致的。如紧急停车子程序的操作内容包括：关闭进料和出料的控制阀，打开安全放空阀等。3)对紧急停车按钮应设计二次确认，以防止误操作：对紧急停车和重要的设备运行和停止，设置二次确认是安全生产所必须的。它也是容错设计的重要内容。4)为了保证安全，在一些重要的操作过程中，设计独立于Dcs的紧急停车系统是必要的：从安全角度出发，设置独立的紧急停车系统就是设计与原顺序控制系统并行的硬件紧急停车系统。在顺序控制系统的紧急停车系统失效时，能通过该系统来停止系统的运行，防止事故的发生。24 再启动系统的设计原则：为使顺序控制系统能在紧急停车后直接从紧急停车时

6、的过程步重新开始执行，设计再启动系统是必要的，它与紧急停车系统是相互关联的。如在反应过程中，由于某一阀门故障实施了紧急停车，但在故障排除后生产过程不应从头开始，通过再启动系统就可方便进入所需的操作状态。因此，在顺序控制系统的每个过程步设计从初始步转到该步的转换条件是必要的。有时也可设计各过程步问的转换条件，使顺序控制系统经各自的前导步进入该步。所设计的转换条件可以是软按钮或开关，也可以用硬按钮或开关输入。在设计中应考虑转换条件的正确性和合理性，如转换条件应包含手动开关，以保证再启动系统能在手动状态进行。25 顺序控制系统画面的设计原则：顺序控制系统的操作画面应能反映顺序控制执行过程的状态变化，

7、因此与一般的过程流程画面设计有所不同。顺序控制系统画面通常采用流程表图的形式，以生产过程的流程为主线，把整个生产过程分为若干过程步，每步包含一些控制阀、电机等设备的开停等操作。它的各步与设计顺序控制系统所采用的功能表图中的各步一一对应，因此可清楚地了解过程中各设备运行的状态有利于设计人员、操作人员和管理人员的思想沟通。26 顺序控制系统中联锁系统的设计原则：一般的联锁系统是指在联锁状态系统在达到某一条件时自动执行某一命令或动作；在非联锁状态则不执行有关的命令或动作。如在压缩机润滑油系统油压低的持续时间达到3s时，联锁状态能停压缩机，而非联锁状态则压缩机不停。在顺序控制系统中的联锁系统则是指过程

8、步的转换是自动进行还是手动进行。如当液位低到某极限值时在联锁状态则自动进入下一个过程步骤，而非联锁状态则停在原过程步骤。因此为了使生产过程正常运行，设置相应的联锁系统是必要的。应与工艺技术人员共同确定联锁的条件，设计相应的联锁、非联锁开关信号和联锁、非联锁输出信号，必要时还应有硬件的联锁系统以保证联锁的正常动作。联锁的先后次序、联锁的状态及它对顺序控制系统的影响等，均应在操作画面上显示；重要的信号要有预警和报警；重要的操作要有双重确认等。3. 顺序控制的PLC梯形图程序设计使用起保停电路的编程方法(一)单序列的编程方法图1所示小车在初始位置时中间的限位开关x1为“l”状态，按下启动按钮X4(见

9、图2)，小车按图1所示的顺序运动，最后返回并停在初始位置。该控制的SFC和用起保停电路设计的梯形图见图2 。图2中梯形图设计的关键是确定起保停电路的起动和停止信号。以M20为例，步M20变为活动步的前提是前步M23为活动步与转换条件X1满足，即将M23和xl的动合触点串联作为M20的起动电路，并且PLC开始运行时应将M20置为ON，否则系统无法工作，故将M8002的动合触点 起动电路并联，同时应并联M20的自保持触点。后一步M21的动断触点与M20的线圈串联，M21为ON时M20的线圈断电。按上述方法和SFC，很容易画出梯形图。在此应注意某一输出量仅在某一步中为ON(如Y1)，可将它的线圈与对

10、应步的辅助继电器并联。如某一输出继电器在几步中均为ON(如Y2)，应将各有关步的辅助继电器的动合触点并联后，驱动该输出继电器的线圈，这样避免了双线圈输出。 图1 小车运动示意图 图2 小车运动的SFC和梯形图(二)选择序列的编程方法自动门控制系统，当人靠近自动门时，感应器X0为ON，Y0驱动电动机高速开门，碰到开门减速开关X1时，变为减速开门；碰到开门极限开关X2时电动机停转，开始延时，若在05秒内感应器检测到无人，Y2启动电动机高速关门。碰到关门减速开关X4时改为减速关门，碰到关门极限开关X5时电动机停转。在关门期间若感应器检测到有人，停止关门，T1延时05秒后自动转为高速开门。该控制的SF

11、C和梯形图如图3所示。 图3 自动门控制系统的SFC和梯形图对于上述选择序列编程的关键在于对它们的分支和合并的处理，转换实现的基本规则是设计复杂梯形图的基本规则。图3中，M24之后有一个选择序列的分支，设M24是活动步，当它的后续步M25或M26变为活动步时，M24都应变为不活动步，所以应将M25和M26的动断触点与M24的线圈相串联。如果某一步后有N个后续步，则应将各后续步对应的辅助继电器的动断触点与该步的线圈相串联，作为结束该步的条件。M21之前有一个选择序列的合并，当M20为活动步且转换条件X0满足，或M26为活动步并且转换条件T1满足，M21都将变为活动步，即代表该步的辅助继电器M21