TRICONEX TS3000控制系统在锅炉点火中的应用
摘要：介绍某电厂锅炉TRICONEXTS3000控制系统的组成、工作原理及特点，以及其在锅炉点火过程中的应用。
关键词：锅炉点火过程；顺序控制系统；TRICONEXTS3000；TMR；应用
火力发电厂的锅炉点火控制系统原来多采用常规继电器组成回路进行控制。在系统中使用了大量的中间继电器、时间继电器，使控制系统较为复杂。由于中间环节较多，导致控制系统的故障点增多，降低了系统运行的可靠性。随着PLC（可编程控制器）在各个领域的广泛应用，其经济实用、可靠性高、易编程和便于维护等特点，在自动控制系统中越来越发挥着重要作用，为广大用户所接受。鉴于生产工艺对运行参数及控制系统的可靠性要求比较高，某电厂的锅炉点火控制系统选用了美国Triconex公司的三重冗余控制系统。
1锅炉点火过程简介
某电厂锅炉的点火系统共有两台风道燃烧器A和B，每台风道燃烧器由点火枪、油枪、点火枪推进器、油枪推进器、油角阀、吹扫阀和高能点火器组成。由于点火枪和油枪分别固定在各自的推进器上，因此控制相应的推进器即可完成对油枪和点火枪的操作。其具体操作步骤如下：进油枪→开吹扫阀→吹扫延时→关吹扫阀→进点火枪→开油角阀同时点火。
此时通过数控智能火焰检测器检测该油枪是否被点燃。如果已被点燃，则此次点火成功，退出点火枪，点火结束；如果该油枪未被点燃，则点火失败，随即可执行如下操作：关油角阀→开吹扫阀→吹扫延时→关吹扫阀→退油枪→退点火枪。此次点火结束，准备下一次点火。
2TRICONEXTS3000控制系统概述
2.1组成
控制系统由硬件和软件两部分组成。硬件通常由一个主机架和两个扩展机架构成，主要包括处理器模件、通讯总线、I/O模件、通讯模件、电源模件等。作为下位机，其采用专用的开发调试组态软件TRISTATION1131。
2.2工作原理
输入信号在输入模件中被分成隔离的三路，通过三个独立的通道，分别被送到三个主处理器中，处理器之间的总线TRIBUS按多数原则对数据进行表决，并纠正任何输入数据的偏差。此过程保证每个主处理器使用相同的表决数据完成应用程序。主处理器的输出通道沿着三个通道，被送到输出模件，并在输出模件中再次进行表决/选择。TMR结构如图1所示。
2.3TRICON控制器的特点
a）提供TMR结构，三个完全相同通道的彼此独立地执行控制程序，而且有专门的硬件/软件结构，可对I/O进行表决；b）适应性强，支持热插拔和多达118块I/O卡件，并有多种通讯卡件可选择，支持远程机架，最远可达12千米；c）专用的开发调试组态软件TRISTATION1131；d）每个I/O卡件都支持热备且带微处理器，减轻MP的工作量，输入卡件的微处理器对输入信号进行筛选并能诊断卡件的硬件故障，输出卡件的微处理器提供输出表决的信息，检查反馈数据，诊断现场线路故障；e）允许在线诊断和做正常的维护工作。
2.4TRICON控制器相对于其他PLC技术所具有的优点
a）无单点故障；b）在线维护；c）自诊断；d）TMR具有高的安全性和实用性。
3自动点火过程的实现
3.1设计原则
点火过程是一种有规律性操作的辅助工艺系统，宜采用顺序控制。当机组顺序控制功能不纳入分散控制系统时，其功能应由可编程控制器实现。可编程控制器应与分散控制系统有通信接口。辅助工艺系统的开关量控制可由可编程控制器实现。顺序控制设计应遵守保护、联锁操作优先的原则。顺序控制在自动运行期间发生任何故障或运行人员中断时，应使正在运行的程序中断，并使工艺系统处于安全状态。顺序控制系统应有防误操作的措施。
3.2实际应用
点火控制系统上位机采用了DELL的PC机，软件为INTOUCHHMI，该软件便于高效、快捷地配置用户的应用程序，主要用于可视化和控制工业生产过程，其监控画面主要包括工艺流程的动态显示，参数实时和历史趋势显示，系统运行操作画面、报警信息浏览画面等。此系统通过Modibus总线与分散控制系统控制区域通讯。
下面以风道燃烧器A的点火控制为例，介绍其自动点火过程的实现。
点火程控前需完成以下工作：a）燃烧器进油总阀、进油阀、油枪角油阀单体调试完毕，能正常开和关；b）点火风机（A和B）、风机出口门、吹扫阀、雾化阀单体调试完毕，能正常开和关；c）点火枪、点火器、油枪火焰检测器和压力开关单体调试完毕。当以上工作完成后，才可进行风道燃烧器的自动点火控制。
如图2所示，当吹扫请求、管燃器A吹扫完成、管燃器A油阀关闭、雾化空气压力不低和油枪A在位信号条件都满足时，显示吹扫允许，点击“油枪吹扫按钮”，系统就将按照吹扫步骤自动顺序执行相应操作，直到吹扫完成。其吹扫自动顺序如下：a）程控启动点火枪和点火器（先是点火枪A推进，然后是点火枪到位，启动点火器A打火）；b）程控开吹扫阀和开雾化阀（先是点火器打火，开吹扫阀，开雾化阀，然后是吹扫阀开后延时10秒，关吹扫阀A）；c）吹扫结束和程控初始化（吹扫阀A已关闭，吹扫结束。如果在吹扫过程中，有点火枪推进失败、吹扫阀开失败或者雾化阀开失败中的一种情况出现时，程序将进入初始化，重新进行吹扫）。
如图3所示，当无MFT发生、点火机运行、油角阀已关、燃烧器A空气流量正常和A风机出口门开度≧95%条件都满足时，A管道燃烧器吹扫180秒，吹扫完成。当吹扫完成、燃油允许（燃油总油阀打开）、仪表风压力≥150Kpa、A风机出口门开度≤25%、雾化空气压力正常、A油阀开度≤20%、油枪在位和火焰火检无火条件都满足时，显示“管燃器准备就绪”，点击“管燃器启动按钮”发出指令，系统就将按照点火步骤自动顺序执行相应操作，直到点火结束。其点火自动顺序如下：a）程控启动点火枪和点火器（先是点火枪A推进，然后是点火枪到位，启动点火器A并开始打火持续10秒）；b）程控开雾化阀和油角阀（先是点火器打火，开雾化阀A，雾化阀开到位，然后开油角阀A）；c）燃烧器运行，也即点火成功的判断（当油角阀A已打开、火焰火检有火DI、火焰火检有火AI（火焰强度≥30%）和燃烧器监控参数正常（燃烧器监控参数包括油枪未到位、母管雾化空气压力低、仪表风压力低、燃油不允许、管燃器A空气流量低、点火风机未运行和A管燃器点火风机温度高）条件都满足时，显示“燃烧器运行”，点火成功）；d）燃烧器点火失败的判断（在油角阀收到开指令10秒后，当油角阀已关、或者火焰检测DI无输出信号、或者火焰检测AI无输出信号时，显示火焰丧失，A燃烧器点火失败。点火失败后需进行油枪吹扫）。
当需把仪表风压力正常信号、火焰火检有火信号（DI和AI）和母管雾化空气压力低信号切除时，只需点击相应的“投入/切除”按钮。当相应的信号处于切除状态时，点火控制过程将忽略这些信号对点火过程的作用。
当燃烧器启动后，点击“燃烧器停止按钮”，或有“油枪未到位、母管雾化空气压力低、仪表风压力低、燃油不允许、管燃器A空气流量低、点火风机未运行、A管燃器点火风机温度高、点火枪动作失败和雾化阀失败（雾化阀在接收到开指令5秒后而又未打开则雾化阀失败）”信号中的一种出现时，则A燃烧器点火失败。点火失败后也同样需进行油枪吹扫。
4结束语
点火控制系统由于采用了TRICONEXTS3000控制系统，取消了大量的中间继电器等环节，因而使系统得到简化，相对于双冗余PLC系统，其三重冗余结构又具有更高的可靠性，从而使得该点火控制系统在日常工作过程中非常稳定，减少了系统维护量。
参考文献：
[1]陈在平，赵相宾．可编程序控制器技术与应用系统设计．北京：机械工业出版社，2005．
[2]赵燕平．热工联锁保护系统配置优化技术．北京：中国电力出版社，2006．
