IO模块在火力发电厂中的应用案例

前文：

能源是我国国民经济的基础。煤、石油、天然气、核能均可作为发电燃料，其中，应用最广泛的是煤。目前，我国发电主要以煤为基础，在2010年，我国火力发电占总发电量的78%，并且，以火电为主的基本格局，在短期内不会改变。

江苏某火力发电厂，其装机容量为4x600MW。在从煤到电的整个过程中，均实现了自动化控制。在整个控制系统中，北京鼎实的4路模拟量输入IO模块PIO-AI4，承担了汽水系统中各种参数的监测任务。

一、火电厂生产流程简介：

火电厂的种类虽很多，但从能量转换的观点分析，其生产过程却是基本相同的，概括地说是把燃料(煤)中含有的化学能转变为电能的过程。整个生产过程可分为三个阶段：

燃料的化学能在锅炉中转变为热能，加热锅炉中的水使之变为蒸汽，称为燃烧系统;

锅炉产生的蒸汽进入汽轮机，推动汽轮机旋转，将热能转变为机械能，称为汽水系统;

由汽轮机旋转的机械能带动发电机发电，把机械能变为电能，称为电气系统。

二、控制系统

2.1 项目要求

苏州该火力发电厂，其汽水循环中，难免会有汽、水泄露等损失。这样会对水的浊度以及PH值造成影响。一般是增加了PH值和水的浊度。如果PH值过高，会对整个锅炉以及管道造成腐蚀。浊度过高，将会在管道中造成沉淀，产生水垢，不仅影响了热利用效率，还会对整个循环系统产生极大的阻碍。

在传感器方面，该项目选择了美国奥利龙的2106HL浊度分析仪以及奥利龙的2102pH分析仪。这两种设备能够有效的测量PH值以及浊度。并且将测量值，以4-20mA的电流信号输出。另外，由于该项目中采用了西门子的T3000作为整个生产线的DCS系统。为将此电流信号传送到DCS系统中，还需要一个能够接收模拟量信号的设备。并且，该设备要支持DP通讯，这样有利于整个控制系统的简化。另外，项目中还需要有可视化界面，以便对整个控制系统进行监控。

汽水循环系统

汽水循环系统

2.2 实现方案

由于现场的温度比较高，而且考虑到信号的精度和准确度，还要能够支持DP通讯。经过综合考虑，选择了北京鼎实的PIO-AI4的4路模拟量输入IO模块。

2.3 PIO-AI4主要特点

可直接与DP主站设备相连

模拟量信号的输入方式可通过模块中的拨码开关进行选择(电压输入或者电流输入)。大大的适应了各种环境的需要。

整个信号以差分方式输，能够有效的抑制共模干扰，增加了信号的抗干扰能力。另外，16位的高位分辨率，保证了模块对信号的转换精度。

DP端波特率自适应，最大可达12M。

在安全性能方面，AI4采用了带反极性保护的机制，即使输入信号反向，也不会对模块硬件造成影响。

同时，模块拥有自恢复保险功能，当电流过大，模块会自动过滤多余电流，从而起到一个保护作用。

高密度小点数输入，整个模块的尺寸为WxHxD=106x98x83，在106mm的宽度，最大可拥有12路模拟量的输入

该项目中使用的PIO-AI4主要技术指标如下：

PIO-AI4主要技术指标

2.4 网络组成

控制系统简图

控制系统简图

各部分功能：

分析仪检测从水处理设备出来的水的pH值以及浊度，并转换成4-20mA的电流信号。

北京鼎实的PIO-AI4接收该电流信号，转换成一个0-65535的无符号整数，并且将此数据经过DP电缆，直接传送给DCS系统

DCS系统主要为将传入的数据进行处理，并且根据不同的参数，进行不同的控制。

PC机安装WinCC组件，实现数据的界面化监控。

三、现场使用图片

四、北京鼎实IO模块介绍

北京鼎实的IO模块主要分为三类，300A系列、300B系列、400B系列

300A系列：主要为一体式的IO模块，能够直接与DP主站设备直接连接。

代表产品有：PIO-AI20(20路模拟量输入)，PIO-AI12(12路模拟量输入)

PIO-AI8(8路模拟量输入)，PIO-AI4(4路模拟量输入)

300B系列：该系列模块为可扩展式IO模块，一个适配器作为连接DP的通讯模块，其它IO模块可选。

400B系列：此系列模块最大的特点为高密度，可扩展，支持V1功能，可冗余。另外，在实际的应用中，可代替西门子的ET200系列。

五、结束语

在此项目中，北京鼎实的PIO-AI4模块，很好的满足了现场设计的要求，其模块化的设计，给分散的现场设备的连接提供了更灵活的配置。并且，该火电厂从2011年开始运行到现在，无任何故障发生。其可靠的性能，无疑让北京鼎实的IO模块达到了国外同类设备的水平。

审核编辑：汤梓红