GE三冗余PLC在680MW超超临界机组的应用

人气指数:点发布时间:2014-12-26 15:38 来源：http://www.zgqkk.com 作者：刘贝

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　　摘要：对GE公司三重冗余PLC系统GMR的构造、性能特点、冗余容错特性、输入输出三重化表决方式和系统故障自我诊断功能等各方面特性进行了详细介绍，并重点介绍了湖北西塞山发电有限公司超超临界汽轮机组ETS跳闸保护系统采用的GMR系统的硬件配置、总体结构、系统组成和工作特点，最终说明了超超临界机组采用GMR系统后，跳闸保护系统的安全型和可靠性达到了很高的水平，从而保证了超超临界机组的安全稳定运行。

　　关键词：超超临界；容错；三冗余；保护；总线

　　引言

　　湖北西塞山发电有限公司#3、4号机组是湖北省境内首批超超临界机组，其汽轮机由东方汽轮机厂生产，锅炉由哈尔滨锅炉厂生产，机组控制系统采用上海FoxboroI/ASeriesDCS系统。机组整体效率高达45.4%，供电煤耗283.2克/千瓦时，具有国际先进的能耗和环保水平，企业经济效益和社会环境效益前景巨大。

　　随着高参数、大容量机组的发展，发电厂的安全、平稳运行对整个电网的安全运行影响越来越大，而机组跳闸保护系统自身的可靠性和稳定性，直接关系到机组运行的稳定性。机组跳闸保护系统主要由汽机ETS系统和锅炉FSSS系统组成，FSSS系统一般在DCS中一体化设计，而ETS多采用独立的PLC控制器，来自机组的各种紧急停机信号，经ETS系统进行逻辑判断后，输出汽轮机遮断信号，其运行稳定性和可靠性的高低对于机组安全至关重要。

　　伴随各种冗余、容错技术的长足发展，机组跳闸保护系统逐渐从普通的独立控制器，发展为控制器、网络、卡件和信号等多方面、多层次冗余和容错的安全型控制器。其中，尤以GE公司的三冗余GMR系统最具代表性。

　　1GE三冗余PLC系统在ETS系统中的应用

　　为了保证高可靠性，湖北西塞山电厂#3、4号机组ETS系统选用了GE公司的GMR系统，该系统的最大特点是从网络架构、控制器配置、I/O卡件设计以及现场输入信号和输出信号的三取二表决等各方面真正做到了高度冗余和智能容错。

　　个主机架包含1个IC697PWR711电源模块，1个IC697CPM790控制器以及三个总线控制模块。

　　1.1FanucGenius模块式冗余容错系统

　　GMR系统中的三个PLC控制器互相独立，分别通过有效的三冗余Genius网络总线从输入子系统获取现场信号，并通过各自独立的逻辑运算后，再通过有效的三冗余Genius网络总线将运算结果发送给相应的输出子系统进行表决输出。控制器、网络、I/O子系统之间构成相对独立的FanucGenius模块式冗余容错结构。Genius总线网络的存在，又将相对独立的几大模块有机融合为一个整体。总的来说，该系统具有如下特点：

　　（1）三个独立CPU机架之间由三条总线并行互连，保证通讯的安全。

　　（2）每组输入子系统有三个互为独立的输入卡件，保证不因单个卡件故障影响输入信号拒动或误动。

　　（3）输出子系统设计成类似于AST电磁阀油路结构的“H“型串并联电气结构，四个输出模块中，两个采用正逻辑输出，另外两个采用负逻辑输出模块，有效防止卡件故障引起保护误动和拒动。

　　1.2数字量输入子系统

　　GMR系统共有两组输入子系统，每组由三块32点开关量输入模块组成。同组内三块卡件分别挂接在三条不同的总线上，实现输入信号的表决和数据交换。所有的输入点均选用表决特性，三冗余输入信号中的每一个信号分别连至同组的三块I/O卡件的同一输入通道，单点输入信号通过端子并接的方式连至同组的三块I/O卡件的同一输入通道。输入信号的三取二表决在PLC中进行，每个CPU分别从三条总线获取输入信号的状态独立地进行三取二表决，表决结果经梯形逻辑程序运算后，送到输出模块中进行H型表决。

　　GMR系统设置了默认为2秒的滤波时间，以防止现场来的三冗余信号中某点误发或失真，如果某个信号在设定的滤波时间后还与另外两个信号有差异，CPU将生成故障信息并放入I/O故障表中，同时置位表征I/O故障的状态位，该状态位可以在应用程序中用作报警，以提醒用户及时检查处理。当故障发生一天（默认为1440分钟）后还未被处理时，CPU就认为该点已坏并停用此点（I/OShutdown），此点将不再参与逻辑运算，以达到剔除坏点的目的。

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