西门子的过程控制系统 PCS7 和 Profibus-DP 现场总线技术在垃圾焚烧发电厂中的应用 一系统概述 随着经济高速发展，城市化步伐速度也日益加快，城市生活垃圾和工业垃圾处理问题正 变得日益突出。每年全国城市垃圾清运量达数亿吨，在各大城市中，垃圾包围城市的现象非 常普遍。垃圾已对大气环境及地表和地下水及江河、湖泊等造成了严重污染，生态环境正在 遭到严重破坏。因此，结合城市具体情况，对垃圾的处理技术和处理系统及其控制策略等相 关问题进行探讨，找出处理效果好、经济上可行的处理方案已成为目前城市垃圾处理问题研 究的热点之一。 焚烧处理垃圾的主要优点是垃圾减量最大，无害化比较彻底。如焚烧垃圾发电是现有垃 圾处理方法中占地较小，效果较好的方法。另外，建立垃圾焚烧发电厂，可解决垃圾渗沥液 引起的污染地下水问题，垃圾焚烧后的废渣进入制砖厂，既减少了对环境的污染，还可产生 一定的经济效益。城市生活垃圾、工业垃圾、淤泥和废橡胶轮胎等垃圾焚烧处理技术，利用 垃圾焚烧的余热发电，变废为宝，将是今后环保技术的一个重要发展方向。 垃圾焚烧工作原理：垃圾经自动给料单元送入焚烧炉的干燥床干燥，然后送入炉排，炉 排在脉冲空气动力装置的推动下抛动垃圾，垃圾与炉排片上的均匀气孔喷出的助燃空气混合 燃烧，燃烧产生的热量进入余热锅炉，将锅炉给水加热到压力约 4Mpa，温度 400℃左右的蒸汽， 再推动汽机发电机组发电。由主燃烧室挥发和裂解出来的烟气进入第二、三级燃烧室，进行 进一步燃烧，使烟气的温度高达 1000℃，烟气在此稍作停留，使有毒烟气迅速分解，后经烟 气处理设备和除尘设备处理合格后排入大气。 垃圾焚烧发电厂主要技术参数： 焚化炉锅炉 2 台，垃圾处理量 350t/天，蒸汽量 35t/h，过热汽压 4.0Mpa，过热汽温 400℃，炉膛温度 980℃，给水温度 145℃ 。 汽轮机发电机组一套，主蒸汽压力 3.9Mpa，主蒸汽温度 390℃，发电功率 12MW。 二 系统要求 1．提供完善的垃圾焚烧、余热发电 DCS 控制系统； 2．控制系统采用全冗余配置，保证系统高效、可靠、安全； 3．监控功能友好易用，汉化操作界面； 4．提供方便易学的功能组态，和专用功能块和图库，方便系统功能扩展或修改。 三 系统配置与功能实现 该控制系统采用西门子最先进的过程控制系统 PCS7 和 Profibus-DP 现场总线技术，控制 系统不仅要承担起全厂的生产过程控制，还要根据垃圾成分的变化快速调整控制程序，以保 证焚烧工艺的安全性，使其不再产生二次污染。Profibus-DP 总线的通讯速率可达 12Mbps，S7- 414H 双机热备系统和 ET200M 分布式 I/O 组成的 Profibus-DP 总线网构成切换结构，实现故障 时的无扰自动切换。上位机采用 WinCC V6.0 组态软件进行系统组态。该厂的垃圾焚烧工艺引 进加拿大 RICHWAY 公司专利技术，采用四级脉冲炉排，各项指标均达到国际环保要求。 控制系统提供的主要回路控制功能有：炉膛压力控制、干燥炉排温度控制、再循环烟气 温度控制、锅炉汽包水位控制、过热蒸汽温度控制、热井水位控制、除氧器水位控制。 1．操作员站(OS 站)和工程师站(ES 站) DCS 系统配置 4 套独立的操作员站（OS 站），其中两台焚烧炉配两个 OS 站，汽机和辅机 控制配两个 OS 站。每套 OS 均采用成熟、可靠的 DELL 商用计算机。 OS 站为操作员提供图形、列表、操作、历史数据再现等，可在打印机上输出。运行 Windows 2000 多任务网络操作系统下的 PCS7 OS 站应用软件。所有 OS 站均为全能值班配置，图像、操 作、数据一致，实现机、炉、电的运行操作。 系统配置 1 套工程师站（ES 站），采用成熟、可靠的 DELL 商用电脑。 ES 站主要完成实时数据库、控制块、图形、趋势、报表等系统数据的生成和下装，完成 对系统的详细自诊断和系统数据的列表和后备。运行 Windows 2000 多任务网络操作系统下的 PCS7 ES 站应用软件。 可由专业人员通过工程师站对系统进行组态、维护。专业工程师在授权的情况下，可以 在现场对系统进行在线或离线修改。同时，所有运行情况和控制逻辑均可在工程师站上查看， 增加了用户对系统掌握的程度，以及系统软件、硬件的透明度。当不需组态时，可运行与操 作员站完全相同的软件。 整个系统配置 2 台网络打印机，用于记录打印和 CRT 图象拷贝。打印机选用 DELL 网络打 印机。 2．冗余的 CPU414H 中央控制单元 本自控系统现场控制站的中央控制器采用冗余设计，它由 2 套 AS-400 型中央控制器组成。 它们预装有冗余软件，并通过一个通讯接口实现相互连接。在系统正常的运行中，当某个中
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