引言
        作为我国严重缺水的沿海城市，青岛人均占有水资源量约312立方米，仅为全国人均水资源量的1/7。为弥补淡水资源不足，破解缺水难题，走可持续发展之路，华电青岛发电有限公司在发电过程中使用先进的海水循环冷却系统，每小时可节约使用淡水3.3万吨，取得了显著的环保和经济效益。随着运行管理水平要求的提升，华电青岛发电有限公司一期发电机组海水循环系统存在无法实现无人值守的问题，这与运行管理水平现代化及企业优化人力资源配置的要求存在较大差距，该系统已无法满足目前各方面的需求。
        选题理由
        该海水循环控制系统，共涉及四台循环水泵。#1、#2机组装机容量为300MW，每台机组有A、B两台循环水泵，其它机组采用母管制，共用两台泵。原#1、#2机组循环水系统采用泵房集控室手动控制，其控制系统于1995年设计、制造、安装并调试完成，主要采用MODICON 984系列可编程控制器。这套控制系统从试运至今一直没有完全投用，部分设备由于种种原因无法实现程控，大部分设备只能实现盘柜操作，而且控制器无冗余www.cechina.cn，随着运行水平的日渐提高，原控制系统难以满足现代运行管理的要求。为了提高整个系统的运行水平，确保循环水系统的运行可靠性，有必要对原循环水控制系统进行改造。

图1 发电机组海水循环系统

图2 循环水泵

        现状调查
        循环水系统至今不能实现无人值班有以下几方面原因：
        （1）就地设备的质量问题。质量问题影响着控制系统的投运，如参与滤网控制的吹气式液位开关须用无油压缩空气作为气源，现不能满足，以致滤网控制不能实现。
        （2）下位机受硬件局限，程序运行速度缓慢，不能满足大量数据的快速运算要求。
        （3）上位机仍采用Intel 386级工控机控制工程网版权所有，操作系统为Windows 3.2且系统空间不够。同时存在控制软件落后，不能满足复杂系统实时操作能力强的系统控制要求，也不能对历史数据进行记录。
        （4）原控制器电源无备用，且电动执行机构控制继电器在辅机屏内，存在安全隐患。
        （5）海水循环泵房远离#1、#2机主控室，运行人员必须定时对现场设备进行巡检。
        确定目标
        将参数检测、程序控制、显示报警、监控管理等融为一体，通过计算机处理、网络数据共享等技术手段，实现系统的集中管理达到循环水系统无人值守要求。
        原因分析
        见图3。

        要因论证
        因素一：就地设备的质量问题
        改造前循泵出口蝶阀计数器、叶轮调节头行程开关经常发生故障，造成反馈错误。  
        因素二：电源无备用，可靠性低。
        原电源取自循环水辅机屏，控制用继电器、保险与循泵380V铜排在同一柜内，给日常维护、消缺造成很大安全隐患，且控制器无备用电源。
        因素三：下位机无冗余
        原下位机采用MODICON 984系列可编程控制器。这套程控系统从试运到现在一直没有完全投用，大部分设备只能实现立盘操作，而且控制器无冗余www.cechina.cn，为确保循环水系统的运行可靠性，须将原控制系统和现场设备进行改造。
        因素四：上位机硬件落后
        原上位机还采用Intel 386级工控机且系统空间不够，不能满足复杂系统实时操作能力强的系统控制要求。
        因素五：控制软件落后
        原控制系统操作系统为Windows 3.2，加之控制软件落后，不能对历史数据进行记录。
        因素六：就地设备无法远程监视
        循环水泵房及制氯间的运行状况需专人定期巡检。
        制定对策
        见表1。

        实施对策
        实施一：出口蝶阀、叶轮调节头更换新型号计数器并加装角度变送器（JBW2000），滤网前后池安装超声波水位计（US-501）。
        实施二：新加装三个MCC柜（控制蝶阀、叶轮调节头及冲洗水泵出口阀），PLC加装UPS电源。
        实施三：在当前先进的控制系统产品中，Modicon的PLC技术已相当成熟，且从硬件的可靠性、速度及软件的易操作性及性能价格比等各方面综合评定，也符合循环水系统改造的各项要求。Quantum自动化平台为已经使用984的用户提供一个简单易懂且性价比高的集成途径。下位机升级为Modicon Quantum自动化平台（140 CPU），互为冗余配置，核心控制部件升级为Unity系统，有效提高系统控制功能。根据施耐德电气公司提供的Modicon升级方案CONTROL ENGINEERING China版权所有，保留原有系统接线，减少现场接线与错误，缩短停机时间，有效减少升级时间与成本见（图4、5）。

图4  改造前的984控制器

图5  改造后的Quantum控制器

        实施四：上位机换型为Advantech 610H高配置型工控机，并更换显示器。工程师站加装打印机，可打印报警及历史数据。
        实施五：操作系统改用Windows Server 2000CONTROL ENGINEERING China版权所有，同时更新控制软件为Modicon Quantum Unity Pro。Unity Enhanced 指令集允许将任何Concept 984梯形逻辑应用程序转换成新的基于IEC的Unity程序，并能在Quantum CPU上运行。通过程序转换缩短编程时间，降低差错率，在原有功能基础上增加SOE功能。
        升级软件如下：
        1）操作系统:Windows Server 2000；
        2）上位组态软件:GE FANUC iFIX；
        3）下位组态软件:Modicon Quantum Unity Pro软件（图6）。

图6

        实施六：在主要生产现场加装六台监控摄像设备，将视频信号通过以太网传输至#1、#2机组集控室操作员站。以实现对循环水就地设备实时监控。
        效果对比
        循环水控制系统改造工作结束后CONTROL ENGINEERING China版权所有，我们对实施后三个月的运行状况进行分析:
        (1)改造后将循环水泵控制室全部相关监视及操作信号送入改造后的循环水泵控制系统,使运行人员更加方便、直观的监视循环水系统运行状况；
        (2)由于下位机采取双冗余配置、服务器及工程师站外加UPS电源，并升级了控制软件，大大增加了循环水运行的可靠性；
        (3)由于在#1、#2机主控室增加了操作员站，所有的循环水程控设备都实现了中央集中控制室远程控制，使循环水系统达到了无人值班的条件。
        效益分析
        (1)节省设备维护费用
        见表2。

       (2)节省人工费用
        原循环水系统日常运行为3名运行人员，全天24个工时。现已取消日常巡检工作共三个月，按每工时10元计算共节省人工费用：3×24×3×30×10=64800(元)
        (3)节约费用总计
        9040+64800=73840(元)
        (4)安全效益
        循环水程控系统改造后将参数检测、程序控制、显示报警、监控管理等融为一体，为系统运行的安全性、可靠性方面提供了有力保障。
        总结
        按照PDCA活动的基本程序，确保了对原循环水控制系统改造策略的实施，提高了整个系统安全经济稳定运行水平，实现了现代化管理高效率的要求。通过此次改造，降低了循环水控制系统故障次数，消除了设备隐患，顺利实现了改造目标。同时，将此次改造的成功经验应用到其它控制系统中，以期获得更大收益。