DEH-PK280控制系統(tǒng)采用西門子S7-1500R PLC冗余系統(tǒng)平臺(tái)，可保證系統(tǒng)高度的可靠性和可用性，西門子S7-1500R PLC系統(tǒng)的快速實(shí)時(shí)性，確保了汽輪機(jī)這類高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
DEH-PK280（西門子S7-1500R冗余PLC系統(tǒng)）技術(shù)說明
1 概述
DEH-PK280控制系統(tǒng)采用西門子S7-1500R PLC冗余系統(tǒng)平臺(tái)，可保證系統(tǒng)高度的可靠性和可用性，西門子S7-1500R PLC系統(tǒng)的快速實(shí)時(shí)性，確保了汽輪機(jī)這類高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械的調(diào)節(jié)品質(zhì)。
DEH-PK280控制系統(tǒng)用于汽輪發(fā)電機(jī)組或拖動(dòng)汽輪機(jī)控制，包含對(duì)汽輪機(jī)組的數(shù)據(jù)采集、管理、轉(zhuǎn)速控制、暖機(jī)、過臨界、同期并網(wǎng)、帶負(fù)荷等功能，同時(shí)可擴(kuò)展孤網(wǎng)運(yùn)行、多機(jī)協(xié)調(diào)控制及各種汽輪機(jī)控制應(yīng)用方案。
控制系統(tǒng)配置1臺(tái)操作員站，1臺(tái)工程師站兼操作員站，1個(gè)控制站以及通訊網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等。
系統(tǒng)采用100M冗余工業(yè)以太網(wǎng)將操作站和控制站等連接起來，操作員可通過鍵盤和鼠標(biāo)完成畫面切換、報(bào)警顯示、彈出各種顯示窗口等操作，通過設(shè)置密碼限制不同級(jí)別人員操作。
控制站主要包括主控單元、供電電源、交換機(jī)網(wǎng)絡(luò)和I/O模塊等，主控單元、供電電源、網(wǎng)絡(luò)都按1：1冗余，重要信號(hào)分別進(jìn)不同I/O模塊。
控制系統(tǒng)還具有報(bào)警監(jiān)視、遠(yuǎn)程通信、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、首出記錄、報(bào)表打印、高級(jí)計(jì)算、先進(jìn)控制，以及所有這些信息的組態(tài)、調(diào)試、打印、診斷、系統(tǒng)下裝、在線、離線和增量下裝等功能。
2 控制系統(tǒng)技術(shù)指標(biāo)
2.1 主控制器性能指標(biāo)
S7-1500R主控制器CPU是冗余的，兩個(gè) CPU 會(huì)并行處理相同的項(xiàng)目數(shù)據(jù)和相同的用戶程序，兩個(gè) CPU 通過兩條冗余連接進(jìn)行同步，如果一個(gè) CPU 出現(xiàn)故障，另一個(gè) CPU 會(huì)接替它對(duì)過程進(jìn)行控制。S7-1500R CPU主要技術(shù)指標(biāo)：
可連接 I/O 設(shè)備數(shù):256
功耗：2*6.3 W
數(shù)據(jù)工作存儲(chǔ)器：3MB
代碼工作存儲(chǔ)器：500KB
2.2 I/O模塊
2.2.1 8通道高性能數(shù)字量輸入模塊
功耗：1.5 W
輸入類型：漏型
電源保護(hù)：通道級(jí)
輸入電壓：DC 24V
2.2.2 16通道數(shù)字量輸出模塊
功耗：1.0 W
輸出類型：源型
電源保護(hù)：模塊級(jí)
輸出電流：0.5 A
輸出電壓：DC 24V
2.2.3 4通道模擬量輸入模塊
功耗：0.85 W
輸入信號(hào)類型：0 ~ 20 mA；4 ~ 20 mA；-20 ~ 20mA
精度：<0.1%滿量程
診斷功能：模塊級(jí)
2.2.4 4通道RTD/TC溫度輸入模塊
功耗：0.85 W
輸入信號(hào)類型：± 50 mV； ± 80 mV；± 250 mV； ± 1 V
精度：<0.1%滿量程
診斷功能：通道級(jí)
2.2.5 4通道模擬量輸出模塊
功耗：1.5 W
輸入信號(hào)類型：0 ~ 10 V；1 ~ 5 V；-10 V ~ 10 V； -5 V ~ 5 V；0 ~ 20 mA；4 ~ 20 mA；-20 ~ 20mA
精度：<0.1%滿量程
診斷功能：模塊級(jí)
2.2.6 單通道頻率計(jì)數(shù)模塊
功耗：1.0 W
計(jì)數(shù)功能：最大計(jì)數(shù)頻率 200 KHz
供電電壓：24 V DC （19.2 至28.8 V DC）
診斷功能：模塊級(jí)
2.3可靠性措施
l 電源冗余（1：1）
l 系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)冗余（1：1）
l 主控通訊單元冗余（1：1）
l 帶電更換模件
l 故障自診斷
l 重要信號(hào)進(jìn)分別進(jìn)不同模塊
l 電氣等信號(hào)采用繼電器隔離
2.4電源要求
交流供電系統(tǒng)220VAC±10%，50HZ±1HZ，1路廠用電，1路UPS電源。
2.5環(huán)境要求
◆系統(tǒng)的控制站能適應(yīng)以下室外條件：
最低溫度：－20℃ 最高溫度：65℃ 大氣壓：1000KPa
最小濕度：8％ 最大濕度：95％
海拔高度低于4000米
◆系統(tǒng)的控制站能適應(yīng)以下室內(nèi)條件：
室內(nèi)能適應(yīng)的環(huán)境：
最低溫度：-10℃ 最高溫度：45℃
最小濕度：20％ 最大濕度：95％
2.6系統(tǒng)接地要求
系統(tǒng)所有的操作員機(jī)柜、現(xiàn)場(chǎng)控制站機(jī)柜、端子柜等均應(yīng)接保護(hù)地。保護(hù)地應(yīng)接至匯流銅牌系統(tǒng)中信號(hào)電纜的屏蔽層應(yīng)做屏蔽接地。屏蔽地應(yīng)接至匯流銅牌，匯流銅牌再接到接地極。
匯流銅牌的接地方法有兩種：
n 當(dāng)廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)接地電阻小于1Ω時(shí)，則可接廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)。
n 當(dāng)廠區(qū)電氣專業(yè)接地網(wǎng)接地電阻較大時(shí)，應(yīng)獨(dú)立設(shè)置接地系統(tǒng)，接地電阻小于４Ω。
3 DEH基本功能
l 閥位標(biāo)定（拉閥試驗(yàn)）
在機(jī)組啟動(dòng)之前，進(jìn)行高調(diào)門及低抽門閥位標(biāo)定。整定伺服系統(tǒng)靜態(tài)關(guān)系（拉閥試驗(yàn)），使油動(dòng)機(jī)在整個(gè)全行程上均能被伺服閥控制。閥位給定信號(hào)與油動(dòng)機(jī)升程的關(guān)系為：給定0～100％升程0～100％。
l 就地啟動(dòng)/調(diào)門手動(dòng)啟動(dòng)/曲線啟動(dòng)
可根據(jù)不同的需求，選擇就地啟動(dòng)、調(diào)門手動(dòng)、曲線啟動(dòng)三種啟動(dòng)方式。選擇曲線啟動(dòng)時(shí)，根據(jù)汽輪機(jī)啟動(dòng)時(shí)的本體溫度狀況，選擇冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)、還是極熱態(tài)曲線啟動(dòng)。
l 轉(zhuǎn)速控制
機(jī)組在升速過程中，轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)邏輯優(yōu)選后，作為轉(zhuǎn)速的反饋信號(hào)，調(diào)節(jié)器通過轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)回路來控制機(jī)組的轉(zhuǎn)速。升速時(shí)，操作人員可設(shè)置目標(biāo)轉(zhuǎn)速和升速率。進(jìn)入臨界區(qū)，自動(dòng)超越和躲避。
l 同期控制
進(jìn)入同期轉(zhuǎn)速范圍后，可進(jìn)行同期操作，送出同期已投入狀態(tài)觸點(diǎn)至同期裝置，根據(jù)同期裝置發(fā)出的轉(zhuǎn)速增、減脈沖來改變目標(biāo)值。
l 初始負(fù)荷功能
機(jī)組并網(wǎng)后，為了防止機(jī)組逆功率運(yùn)行，在機(jī)組并網(wǎng)后調(diào)節(jié)器自動(dòng)加初負(fù)荷。
l 閥位控制
機(jī)組并網(wǎng)之后會(huì)自動(dòng)進(jìn)入閥位控制，閥位控制屬于開環(huán)控制，運(yùn)行人員可以直接輸入負(fù)荷百分?jǐn)?shù)來增加或減小機(jī)組所帶負(fù)荷量。
l 功率控制
機(jī)組并網(wǎng)后，在功率信號(hào)通道沒有故障的情況下可以按照實(shí)際需要投入功率控制，功率控制是以機(jī)組實(shí)際功率為反饋，通過PID調(diào)節(jié)高調(diào)門開度來控制機(jī)組負(fù)荷。
l 抽汽控制
機(jī)組并熱網(wǎng)后，在抽汽信號(hào)通道沒有故障的情況下可以按照實(shí)際需要投入抽汽控制，抽汽控制是以機(jī)組實(shí)際抽汽壓力為反饋，通過抽汽不等率有差調(diào)節(jié)控制中調(diào)門開度來控制機(jī)組抽汽壓力。
l 一次調(diào)頻控制
機(jī)組并網(wǎng)后，為保證供電品質(zhì)對(duì)電網(wǎng)頻率的要求，可以投入一次調(diào)頻功能。當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速在死區(qū)范圍內(nèi)時(shí)，頻率調(diào)整輸出為零，一次調(diào)頻不動(dòng)作。當(dāng)轉(zhuǎn)速在死區(qū)范圍以外時(shí)，一次調(diào)頻動(dòng)作，頻率調(diào)整給定按不等率隨轉(zhuǎn)速變化而變化。
l 遙控控制
當(dāng)機(jī)組并網(wǎng)后，調(diào)節(jié)器還可以接受外部控制指令，控制指令方式可為增減脈沖信號(hào)或4～20mA的模擬量信號(hào)。
l 超速試驗(yàn)
在汽輪機(jī)首次安裝或大修時(shí)，需要驗(yàn)證超速保護(hù)的動(dòng)作準(zhǔn)確性，對(duì)每一種超速保護(hù)都進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)置多道保護(hù)：103%超速試驗(yàn)、110%超速試驗(yàn)、機(jī)械超速試驗(yàn)。
l 主汽門/調(diào)門嚴(yán)密性試驗(yàn)
在機(jī)組啟動(dòng)之前，汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定轉(zhuǎn)速的情況下，可分別進(jìn)行主汽門/調(diào)門嚴(yán)密性
l 試驗(yàn)，測(cè)試機(jī)組惰走時(shí)間，判斷主汽門/調(diào)門是否嚴(yán)密。
l 人-機(jī)接口
4 DEH主要技術(shù)參數(shù)
2 轉(zhuǎn)速控制范圍：盤車轉(zhuǎn)速~120%額定轉(zhuǎn)速
2 轉(zhuǎn)速控制精度：≤±2 rpm
2 負(fù)載控制范圍：0～120%額定
2 控制系統(tǒng)不靈敏度：<0.06%
2 平均連續(xù)運(yùn)行時(shí)間MTBF：≥100000小時(shí)
2 系統(tǒng)可用率：≥99.9%
2 調(diào)節(jié)周期（AI輸入端到AO輸出端）：<50ms
2 CPU負(fù)荷：≤50%