机组自启停系统的逻辑设计分析

    1 APS结构                                   
    针对APS功能,依照厂级功能组、功能组（包含子功能组）、单体设备的层次关系分级设计；定义适用于APS的标准模块，如设备驱动级、步序控制模块、联锁备用模块、工作位选择模块等；最小单位的全程控制，包括协调控制系统、给水系统、燃烧系统等的全程控制、APS的投人不影响控制系统的基本控制逻辑。
    APS分为启动过程（Start - up)和停止过程(Shut -down) 2个部分，结构为厂级功能组、功能组、设备驱动级3级结构（图1)。

    2 断点设置
    将机组起动过程或停止过程划分成若干个相互独立的子过程，即断点。合理的断点有利于控制机组的起动或停止过程，使机组趋于安全、稳定的状态。以某机组为例，设置断点：
    （1）起动过程 APS起动过程设置了起动准备、冷态冲洗、点火准备、锅炉点火升温、汽轮机冲转、机组并网、升负荷1和升负荷2等8个断点。仅在上一个断点启动完成后（根据现场设备运行状态判断断点启动完成状态，具有较髙的可靠性和灵活性），由手动确认断点启动完成状态并启动下一个断点。APS投入前，必须投入工业水系统、压缩空气系统、化学凝补水系统；灰处理系统具备投入条件,发电机充氢系统等运行正常。起动准备断点包括起动凝补水系统、闭式冷水系统、循环水系统、给水泵油站、旁路油站、汽轮机油系统；冷态冲洗断点包括凝结水系统起动、给水管道静态注水、除氧器加热、锅炉上水开式清洗、锅炉冷态循环清洗；点火准备断点包括起动锅炉风烟系统、等离子系统准备、油泄漏试验、锅炉吹扫；锅炉点火升温断点包括锅炉点火、汽轮机旁路投人自动控制方式、高压抗燃（EH)油泵起动、定冷水系统起动、锅炉热态清洗；汽轮机冲转断点包括润滑油冷却器投人、DEH报警复 位、汽轮机挂闸、选择汽轮机自启停（ATC)方式、升速至3 000 r/min;机组并网断点包括自动并网功能组起动、高压加热器投入、第2台循环水泵起动；升负荷1 断点包括投人协调控制（UCC)方式、第1台汽动给水 泵暖机、投入B层制粉系统和第1台汽动给水泵，以及 退出电动给水泵、投人第3台制粉系统；升负荷2断点包括投人第2台汽动给水泵暖机、第2台凝结水泵、第 2台汽动给水泵和D层制粉系统。
    (2)停止过程 APS停止过程设置了降负荷、机组解列、机组停运3个断点。降负荷断点包括降负荷至450 MWJ台汽动给水泵退出、C层制粉系统停止, 髙压加热器退出、降负荷至250 MW、电动给水泵起动、1台凝结水泵停止、D层制粉系统停止、最后一台制粉系统停止、一次风机停止、磨煤机密封风机停止。机组解列断点为汽轮机打闸。机组停运断点包括停止风烟系统、锅炉排渣系统、凝汽器真空系统、汽轮机S 封系统。
    3基本功能模块                                               
    设备驱动级为位于控制系统最底层、最基础标推模块，与被控设备一一对应。手动控制指令和自动控制指令通过设备驱动级发送至就地设备，同时设备1 动级根据就地设备状态反馈信号形成设备状态信息供 控制逻辑判断，其设计原则如图2所示。设备驱动级具有手动控制方式和自动控制方式。在设备状态正8 时，可投入自动控制方式,否则自动切换为手动控制方式。当设备为就地控制方式时，手、自动控制指勿无效。

    步序控制模块是构建功能组或子功能组的基本模块，其完成某一指定过程的步序控制（图3)。步序控制模块包括手动控制方式和自动控制方式，在步序控制正常时可投人自动控制方式，否则自动切换为手动控制方式。当手动复位或自动复位步序时，步序控制为手动控制方式。在手动控制方式下，可执行跳步操作,跳步1次可使步序号顺次增加1，不触发该步序指令,同时还可执行步进操作，该操作触发当前步序指令。在自动控制方式下，若设备起动允许条件满足，手 动起动或自动起动会使步序控制模块按照步序一步一步执行起动功能。在步序执行过程中，可进行跳步操作,跳步使程序在不等待当前步反馈条件满足的情况 下直接发出下一步指令。在预设的时间内，如果当前步反馈条件不满足，则触发故障报警，步序控制模块切至手动控制方式，此时根据实际判断,可执行故障确认操作,以复位故障信号，复位操作使程序进人初始化状态。
    为了保证机组安全运行，在某些环节设置有冗余设备或多重设备，形成了一运一备或两运一备的设备运行方式。对此，每个具有备用运行方式的设备均设置有备用选择模块。当设备被选择为备用状态，且运行设备事故跳闸或该设备所关联的工艺参数偏差过大时,联锁起动备用设备，备用选择模块设计原则如图4 所示。当设备为无故障状态、设备在停止状态、设备所处工艺过程为热备状态等备用允许条件满足时，可手动将设备选择为备用状态，也可由备用选择模块自动将设备选择为备用状态；备用允许条件不满足时，备用选择模块自动切除设备的备用状态。

    对于多重冗余或并列设备和功能组，在程序起动设备前须手动选定冗余设备（或功能组）的起动顺序。为此，设置了工作位选择模块。对于2台冗余设备，工作位选择模块使一台设备处于工作位，另一台设备处于非工作位；对于3台冗余设备，工作位选择模块使第 1台设备处于工作位1,第2台设备处于工作位2,第3 台设备处于非工作位。经过工作位选择模块的选择，程序则可自动识别操作设备。3台冗余设备工作位选 择模块设计原则如图5所示。工作位选择允许条件是设备为无故障状态。如果有其它设备选择工作位1，则工作位选择模块自动切除工作位1;如果有其它设备选择工作位2,工作位选择模块自动切除工作位2。

    4 模拟量控制回路
    为了满足APS的全程控制，具有APS功能的模拟量控制回路具有手动、自动备用、自动3种控制方式。在相应工艺过程投入初期即可将模拟量控制回路由手动控制方式切至在自动备用控制方式；在相应工艺过程允许设备投入自动控制方式时，逻辑自动将模拟量回路由自动备用控制方式切至自动控制方式。手动控制方式下模拟量控制回路指令处于跟踪装态，设备只接受手动控制指令或超驰指令；自动备用控制方式下模拟量控制回路指令处于跟踪状态，设备接收预设开环指令；自动控制方式下模拟量控制回路按照PID输出指令控制设备。
    当设备投入自动控制方式时，有些复杂的控制回路在不同阶段的设定值不同，应根据工艺过程的要求自动设定控制回路的设定值。设定值的变化使控制回路产生扰动，扰动严重时会使控制回路震荡、发散。对此，在设定值生成回路上增加速率限制模块，以使设定值的变化平稳。