基于S7-200PLC的ETS系統(tǒng)在余熱發(fā)電機組的應(yīng)用實現(xiàn)

1、    基于s7200plc的ets系統(tǒng)在余熱發(fā)電機組的應(yīng)用實現(xiàn)    祝廣場摘 要：針對余熱發(fā)電工程中汽輪機和發(fā)電機的保護項目，提出了基于西門子s7-200系列plc的汽輪發(fā)電機組保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用冗余統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高了裝置的可靠性。西門子s7-200系列plc組件豐富，擴展方便，編程靈活，由其實現(xiàn)的ets系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場得到了廣泛應(yīng)用。關(guān)鍵詞：西門子；余熱發(fā)電；plc；ets：tm921.5 ：a doi：10.15913/ki.kjycx.2016.24.132ets裝置即汽輪機危急遮斷裝置，它的工作過程是，匯總汽輪機跳閘的信號，然后輸出跳閘信號到跳閘

2、電磁閥，跳閘電磁閥卸掉保安系統(tǒng)的保安油，迅速關(guān)閉汽輪機的主汽閥和調(diào)節(jié)閥，進而完成汽輪機跳閘。以往國內(nèi)的ets裝置大都是由繼電器組成的，其可靠性由繼電器的質(zhì)量決定，靈活性受到一定的限制。由于繼電器硬接線回路容易出現(xiàn)設(shè)備老化的問題，或是因為積灰而導(dǎo)致接觸不良，增加拒動或誤動的可能性。隨著可編程控制技術(shù)的發(fā)展，目前，不少機組的ets系統(tǒng)采用可編程控制器（plc）進行編程控制，并且采用雙電源、雙cpu、雙i/o的冗余模式，大大提高了ets的可靠性和靈活性。本文以某余熱發(fā)電機組為例，設(shè)計了基于西門子s7-200系列plc的ets裝置。1 ets裝置的功能和特點1.1 ets裝置要實現(xiàn)的功能1.1.1 汽

3、輪機保護ets的主要功能是檢測跳閘請求信號的準確性，并快速響應(yīng)正確的跳閘請求信號。當超過極限時，關(guān)閉汽輪機全部進汽閥門和調(diào)節(jié)汽門，使汽輪機緊急停機，以保證汽輪機的安全。1.1.2 預(yù)留擴展接口ets系統(tǒng)留有所有跳機信號的輸出接口（soe）和相應(yīng)的dcs、deh使用的輸出接口等。1.1.3 故障安全性ets系統(tǒng)能在自身系統(tǒng)故障時發(fā)出系統(tǒng)故障報警信號，同時，自動切斷相應(yīng)的停機信號輸出，以免發(fā)生誤動。ets系統(tǒng)電源失電故障屬于系統(tǒng)的可恢復(fù)性故障，一旦重新受電，plc模塊能自動恢復(fù)，正常工作，無需運行人員的任何干預(yù)。1.1.4 數(shù)據(jù)濾波ets系統(tǒng)所有接點輸入模件都有防抖動濾波處理功能（ets系統(tǒng)所有數(shù)

4、字量輸入都有防抖動處理功能）。數(shù)字量輸出模塊采用光電隔離輸出，能直接驅(qū)動控制電動機、中間繼電器或接觸器。每一個do所輸出的接點（干接點）都能滿足控制回路的要求。1.1.5 在線試驗ets系統(tǒng)每一停機回路都具有在線試驗功能。在線試驗時，當滿足跳閘保護條件時，系統(tǒng)仍能完成停機保護功能。1.2 采用plc實現(xiàn)的ets裝置的特點該裝置采用雙路電源供電，可以實現(xiàn)無擾切換，穩(wěn)定性好，可靠性高。同時，可以通過pc修改邏輯，可以方便地改變邏輯，以實現(xiàn)不同功能。采用plc硬件，模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計，系統(tǒng)維護量小，很容易實現(xiàn)硬件的變更或擴展。利用plc系統(tǒng)可編程的特點，代替了以往ets裝置中大量的繼電器連接線，大大減少

5、了故障點。系統(tǒng)對每一項跳閘信號都有輸出至dcs soe的接口，方便追憶和分析事故。另外，系統(tǒng)采集的現(xiàn)場信號全部隔離，包括一次元件或二次儀表所提供的信號和指令，抗干擾能力強。2 ets裝置的設(shè)計及實現(xiàn)2.1 ets裝置的保護項目本項目為7.5 mw余熱發(fā)電機組，其汽輪機采用山東青能動力s7-0.55型飽和蒸汽汽輪機，發(fā)電機為東方電氣集團東風電機有限公司的qf2-7.5-2z型。機組ets保護項目如表1所示。2.2 電源系統(tǒng)本項目ets系統(tǒng)接受一路ac220 v/50 hz的電源，經(jīng)過2個開關(guān)電源轉(zhuǎn)換為兩路24 v的dc電源，互為備用，并且在ets系統(tǒng)中完成兩路直流電源的自動切換。任意一路電源故障

6、，ets仍然具有保護作用，機組仍可繼續(xù)運行，且ets系統(tǒng)會輸出報警信號，電源電路如圖1所示。由圖1可知，電源切換回路抗浪涌的二極管電路確保在冗余供電、沒有電壓差時，2個冗余電源同時向系統(tǒng)供電，每個電源承擔1/2負荷，使得供電系統(tǒng)長期低負載運行，可靠穩(wěn)定。如果一個電源模塊發(fā)生故障，另一個電源模塊會無擾動地接管供電任務(wù)，而且不超過一個電源模塊的供電能力。2.3 cpu及其io回路plc組件是由2套獨立的plc組件組成，即主plc和輔助plc。這些plc組件采用智能遮斷邏輯，必要時提供準確的汽輪機遮斷信號，每一組plc都包括處理器卡（cpu）和i/o接口卡。i/o接口組件提供接口功能，ets系統(tǒng)采用

7、冗余的工作站完成邏輯處理。任何一個plc工作站出現(xiàn)故障，都不影響ets系統(tǒng)的運行，冗余的plc工作站保證系統(tǒng)的控制和保護功能不會丟失或延遲。每一項停機信號都有2個互為冗余的do（干接點）輸出。單套plc系統(tǒng)的組成如圖2所示，2套plc的配置完全一致。2.4 跳閘指示和投切回路ets裝置具有跳閘指示回路和保護投切回路，如圖3所示。保護投切回路允許切除某個保護，以方便檢修工作，降低誤操作的概率。2.5 主要設(shè)備清單該項目中的ets裝置所需設(shè)備清單如表2所示。3 結(jié)束語西門子s7-200系列plc具有成本低、集成方便、模塊豐富的特點。相關(guān)人員將s7-214cpu及其io模塊設(shè)計的ets裝置應(yīng)用于某7.5 mw余熱發(fā)電工程中。實踐證明，該裝置運行穩(wěn)定，能完全實現(xiàn)汽輪發(fā)電機組的保護功能。