张冠静
中国能源建设集团华南电力试验研究院有限公司，广东 广州 510663
摘 要：本文主要阐述锅炉补给水控制系统从项目开始调试直至交付商业运行过程中遇到的问题及解决，包括项目的逻辑控制、西门子控制系统的硬软件问题、控制系统接线问题、网络通讯问题等。
关键词：锅炉补给水；控制系统；PLC控制、测试、控制断点
引言
锅炉补给水控制系统是电厂辅助设备不可缺少的一部分，马来西亚凯德隆400MW级联合循环燃气电站采用的是西门子S7-400CPU作为主控制器的控制系统，通过Modbus与远程DCS系统通讯，实现了电厂主控制室对锅炉补给水的监控，因此锅炉补给水的调试就变得非常重要，本文阐述调试过程中发现的问题及解决。
1.工程概况
马来西亚凯德隆400MW级联合循环燃气电站工程位于马来西亚民都鲁市东北约20km处。民都鲁市属沙捞越州，距离沙捞越州首府古晋市约635km，面临南中国海。本期工程规模为两套原ALSTOM（现并购为GE-美国通用电气）生产的GT26燃机联合循环机组，整套机组净出力为413MW。单套联合循环机组配有一台燃机、一台余热锅炉，一台汽轮发电机组，一拖一配置。本方案适用于UNIT-10，?UNIT-11联合循环机组。本工程电厂水源取自市政生活用水，经过本系统的处理，制成合格的除盐水，供给机组使用。
工艺流程简要如下：供水专业来生活水→絮凝罐（1×100%）→双介质过滤器（2×100%）→清水箱→清水泵（2×100%）→一级保安过滤器（2×100%）→一级反渗透高压泵（2×100%）→一级反渗透装置（2×100%）→淡水箱→淡水泵（2×100%）→混合离子交换器（2×100%）→除盐水箱→除盐水泵→主厂房用水点。末端水处理混床设备出力按2×17t/h。
2.锅炉补给水控制系统介绍
本项目锅炉补给水控制系统由武汉艺达水处理工程有限公司设计，控制系统由两台上位PC机、三个PLC控制柜、网络交换机、通讯电缆、网线等设备构成。其中PLC的组成部分包括：西门子S7-400 双冗余控制器，由CPU 模块、电源模块及可拆卸式通讯模块、DI模块、DO模块、AI模块、AO 模块组成，其分别装于一个控制主站和六个控制子站上，并且可以方便地进行扩充和操作维护。其输入模块的信号类型可由程序进行选择，输出模块具有直接功率输出功能，能完成各种常规及复杂的控制回路。PLC数字量DO模块输出用OMRON 继电器进行隔离，PLC 本身配有通讯接口以便于与上位机联系。PLC柜上还装有双电源切换模块，分别接至电厂电源系统的PC电源段和UPS电源段，实现在用电源断电的情况下，可切换到另一备用电源。
系统中两台上位PC机分别作为工程师站和操作员站，其中操作员站又作为工业废水处理控制系统的工程师站，它们是监控互为备用的。上位机都装有WINDOWS 7正版操作系统，采用力控监控组态软件对现场生产数据进行采集与过程控制，采用西门子STEP 7 V5.5软件对整套控制系统程序进行编写上传下载监控调试和后期维护管理。
3.锅炉补给水控制系统调试与检查
西门子PLC为系统调试提供了强大的功能，例如程序状态监控、仿真软件、监控表监控、网络视图和设备视图诊断故障、系统诊断功能、在线与诊断视图诊断故障、指令诊断故障等，充分利用这些功能，将使系统调试简单、迅速。
3.1.系统调试步骤
系统调试时，应首先按要求将电源、I/O端子等外部接线连接好，然后将PLC厂家已编辑好的程序下载到PLC，并使其处于监控或运行状态。系统调试流程如图1所示。
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3.2.系统调试方法
（1）对每个现场信号和控制量作单独测试
对于一个系统来说，现场信号和控制量一般不止一个，但可以人为地使各现场信号和控制量一个一个单独满足要求。当一个现场信号和控制量满足要求时，观察PLC输出端和相应的外部设备的运行情况是否符合系统要求。如果出现不符合系统要求的情况，可以先检查外部接线是否正确，当接线准确时再检查程序，修改控制程序中的不当之处。直到每一个现场信号和控制量单独作用时均满足系统要求为止。
（2）对现场信号和控制量作模拟组合测试
通过现场信号和控制量的不同组合来调试系统，也就是人为地使两个或多个现场信号和控制量同时满足要求，然后观察PLC输出端及外部设备的运行情况是否满足系统控制的要求。一旦出现问题（基本上属于程序问题），应仔细检查程序并加以修改，直到满足系统要求为止。
（3）整个系统综合联调
整个系统的综合调试是对现场信号和控制量按实际控制要求进行模拟运行，以观察整个系统的运行状态和性能是否符合系统的控制要求。若控制规律不符合要求，绝大多数是因为控制程序有问题，应仔细检查并修改控制程序；若性能指标不满足要求，应该从硬件和软件两方面去分析，找出解决办法。调整硬件或软件，使系统达到控制要求。
4.锅炉补给水控制系统调试过程中遇到的问题及解决
下面就从锅炉补给水控制系统从上电软件复原调试开始到机组正式交付使用调试过程中遇到的典型问题一一进行阐述。
4.1.控制子站电源及卡件指示灯不亮
初次给PLC上电时发现，分布在3号机柜机架上的3号控制子站通讯模块及输入输出模块的电源指示灯均不亮。用万用表测量电源24V电源端子发现没有电压，查图纸发现这一机架上的电源由1号机柜电源转换模块供电输入，设备来到现场，安装单位漏放机柜之间的电源线，重新放电源线并端接，问题解决。
4.2.网络通讯故障报警
控制系统上电后，发现CPU模块上的BUS DF(BF)和有些控制子站上的接口模块上的BF1、BF2显示红色。经SETP7硬件组态画面在线监测与卡件报总线故障灯一致，拆下每一个控制子站上的DP接头逐一检查，发现有些接头接触不良，重新拨开通讯线再打紧，同时接口模块上的拨码开关拨到跟SETP7硬件组态中一致；还需把DP接头上配备的通讯终端电阻在1到5号控制子站旁路不接通，最后的子站接通通讯电阻；完成以上工作后，重新下载硬件组态到CPU中，打到在线监控画面，显示全部正常。
4.3.电池故障指示灯BATF亮
控制系统运行一段时间后，打开一号PLC控制柜观察两块CPU模块上的指示灯发现电池故障指示灯BATF灯亮，为了防止电气系统突然断电造成程序丢失，我们重新更换了西门子CPU专用电池，指示灯处于灭灯的状态。
4.4.现场气动控制阀门漏设计电源
单体调试人员调试现场气动控制阀时，发现罗茨风机排水阀在力控监控画面操作，现场电磁阀没有动作，强制指令发出用万用表测量电磁阀电源也没有电压。经检查此电磁阀漏设计了电磁阀供电电源，后与业主单位管理人员及安装单位工程师讨论决定把罗茨风机排水阀的电源取在跟PLC控制站电源一起，接到同属除盐系统的电磁阀箱备用电源CDK1开关上后，罗茨风机排水阀可正常操作。
4.5.重新下载程序运行参数丢失
双介质过滤器步序、反渗透装置步序、混床除盐及再生步序中设置的时间参数在调试过程中，程序重新下载和系统重新上电后，所有设置的时间参数丢失变为零，需要运行人员重新输入。经仔细检查发现所有的数据是存储在西门子DB模块里面，输入相应的运行参数，并进行初始化后，运行参数一直保存在CPU模块中，极大的方便了运行人员操作。
4.6.整套控制系统跳闸
调试期间在正常运行系统制除盐水时，整套PLC控制系统电源总闸跳闸。经查发现所有的DI输入卡件为220V交流反馈卡件，220V交流强电直接到就地的各反馈点，此次跳闸是因为反渗透系统中高压泵前的压力高开关反馈线接触到外壳导致全系统跳闸。参照以往项目经验，锅炉补给水DI输入反馈卡件一般采用的是直流24V查询电压，能较好的适应制水车间潮湿环境，该项目设计不合理，更换所有的查询电压为直流24V的DI输入卡件，系统正常运行。
4.7.工艺要求引起的程序修改
化学工程师项目调试的第一步是双介质过滤器过滤自来水，在重复多次用清水箱的水反冲洗双介质过滤器后SDI参数不合格。讨论后，发现是清水箱容量过小，每次反冲洗的时间不够，经设计院同意采用工业水反冲洗，把相关的管道接到工业水箱，同时PLC控制系统修改相关的控制程序，问题解决。
4.8.除盐水泵逻辑不能满足现场工艺需求
本项目采用一台工频泵，两台变频泵向各系统供给除盐水，刚开始调试时，工频泵是机组运行人员打电话通知才启动工频泵，除盐水泵是一备一用，每次启动到40HZ。运行一段时间后，发现此控制逻辑不能满足现场工艺的需求；改为正常运行时，启用一台变频除盐水泵，并且加入PID跟踪母管压力在0.5Mpa；投入联锁后，除盐水出口母管压力低于0.4Mpa时，启动第二台变频除盐水泵，并且利用PID跟踪母管压力在0.5Mpa；同时投入联锁后，除盐水出口母管压力低于0.3Mpa时，将启动工频泵。经过一段时间试运后，满足现场对除盐水的需求。
4.9.全流程制水缺少自动控制程序
业主在验收过程中发现双介质过滤程序、反渗透程序、混床除盐程序都有自动控制的顺控程序，但缺少自动启停控制全流程制水。经研究决定采用三个水箱的液位作为自动启停的控制断点，分别为清水箱液位投入自动后，液位低于1.8米时自动启动双介质过滤顺控程序，高于2.3米时停止；淡水箱液位投入自动后，液位低于1.7米时自动启动反渗透顺控程序，高于2.1米时停止；除盐水箱液位投入自动后，液位低于8米时自动启动混床除盐顺控程序，高于12米时停止，实现了锅炉补给水的全流程自动制水控制。
5.结束语
锅炉补给水控制系统的稳定运行才能保证锅炉补给水制水，为燃气蒸汽联合循环机组提供合格除盐水。以上通过锅炉补给水控制系统调试过程中遇到的问题总结，丰富了调试类似PLC控制系统经验，希望对以后的调试人员有所帮助。
参考文献
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