MARK,VIe燃气轮机控制系统的软硬件应用

摘 要

通过对龙游燃机电厂PG9171E型燃气轮机采用的MARK VIe控制系统的应用，介绍了该系统的硬件和软件两个部分。在硬件方面，分模块介绍并分析了MARK VIe控制系统的优点。在软件方面，分ToolBoxST和CIMPILICITY两部分介绍其优缺点。

【关键词】PG9171E MARK VIe控制系统 ToolBoxST CIMPILICITY

随着燃气轮机技术的发展，使燃机拥有比传统煤机发电拥有更快、更高、更强的发电技术。龙游燃机电厂引进了PG9171E型燃机， 不仅实现快速响应电网调峰需求，而且还满足国家“节能减排”的号召。因为PG9171E型燃机采用先进的MARK VIe控制系统能使发电机安全快速带到满负荷，而且采用DLN和IBH技术，使氮氧化物排放满足环保要求。

1 系统简介

1.1 系统概述

MARK VIe控制系统由硬件（MARK盘）、软件（ ToolboxST ）以及HMI （ CIMPLICITY ）组成，系统最大的特点就是采用三冗余TMR（Triple Modular Redundant）结构，从端子板到控制器都是采用三冗余结构，保证了系统安全稳定的运行。硬件主要由端子板、IO包、网络通讯交换机、电源模块以及控制器等组成，如图1所示。软件则是由ToolboxST和CIMPLICITY组成。该系统还主要采用了，启动控制（FSRSU）、转速控制（FSRN）、IGV控制、温度控制（FSRT）以及停机控制（FSRSD），来确保机组的正常启停。

1.2 系统特点

MARK VIe控制系统为不仅采用三冗余结构（有独特的表决功能，而且能在一个不正常工作的情况下保证系统的正常运行），而且系统还采用了大量的DIO卡件，来减少错误，确保机组反应更加快速，以减少燃机损坏的概率。检测到的数据信号可直接送入端子板无需中间转换，拥有独立处理其他各类信号的功能。

2 系统硬件

系统硬件相对于之前的MARK VI和MARK V已经有了明显的完善，采用模块化的方式，直接处理数据，不需要通过转换器转换，更加方便快捷，可以使系统响应速度更快。

2.1 控制器（UCSB）

该系统采用采用GE公司产的最新的控制器-UCSB，该控制器可直接用U盘下载程序到UCSB中，相对以前的控制器更加方便快捷。同时也采用TMR结构，在一个控制器损坏或者失电的情况下，机组仍然能够快捷稳定的运行。它是链接I/O包和HMI画面显示的桥梁。均采用以太网的通信协议。

2.2 网络通信

无论是UDH、PDH、I/O NET或者是ADH都是采用以太网通信协议（见图2），大大提高了机组的可靠性和满足维护方面的要求。跟其他非GE的DCS或者PLC通信也是同样采用这种网络通信方式，这样可以使机组读取数据更加快速兼容性更好，提高机组的响应时间。另外，I/O NET采用单独的以太网数据通信（ADL的以太网数据交换协议），不可被编程，大大提高了MARK VIe的安全性，保护系统不被病毒侵蚀。

图2：MARK VIe控制系统网络拓扑图

2.3 PDM模块

MARK VIe控制系统的电源由PDM支配，PDM还带有监视电压功能，在PDM失电的时候可使得发出报警功能，使运行人员能够及时发现问题，告知热工人员便于及时解决问题。PDM模块，可以分成24VDC， 125VDC，115/230VAC等多种一次控制电源输入，分别供给多个不同的模块，并转换成28VDC供I/O包组件运行的电源，如图3所示。

2.4 I/O包

I/O包可以处理很多种类信号，PRTD，PDIO，PCAA，PSVO，PPRO，PTCC，PVIB，PTUR，等多种信号，且不需要外部处理，直接可以送入IO包中进行处理表决。相对于MARK VI有了明显的改进，使系统更加稳定。

3 系统软件

系统软件组成主要由组态软件ToolBoxST和监视画面软件CIMPLICITY组成。控制系统的工作站（WorkStation ST）都是在windows 7操作系统下运行的。

3.1 ToolBoxST组态软件

ToolBoxST主要安装在工程师站，在机组调试和日常维护过程中应用的，主要用于添加、修改和强制组态逻辑和配置一些重要参数，比如：配置DDR，可以在故障或者跳机情况下查看这些参数的变化，有利于热控人员分析遇到的诊断以便及时找出问题并解决问题。

在ToolBoxST软件中可以生成一些报警清单、I/O清单、控制常数等报表清单，拥有配置和监视I/O通道的功能，可以在线修改控制逻辑和参数，实时查看参数的趋势，可以供热控专业人员学习和分析。

软件优点在于I/O硬件驱动和组态软件和于一体，方便热控人员操作及其应用。但是软件还是存在一些缺点的，比如，查询程序的时候，无法立即看到控制常数的数值，相对与MARK V来说，MARK VIe更加复杂一些，MARK V只要点击该参数，可以再离线情况下查看该值的大小，无需搜索。

3.2 CIMPLICITY画面软件

软件主要供运行人员操作和监视燃机运行情况，便于运行人员在画面上操作启停机过程中发出相应的命令。在任何一个画面上都可以点击右键add to trend，此时可以观察该画面上所有点的趋势。便于运行初步分析问题，画面上也提供了相应的报警信息。

该软件还给专业人员提供了编辑功能，在相应的文件下找到gt开头的*.cim文件，右键可以点击CimEdit，进行软件编辑，添加想要监视参数或者增加组态。还可以通过*.navbar文件添加画面到相应的目录下。

对于操作员来说，CIMPLICITY软件应用方便，及时准确的得到监视所需要的参数信息，便于发现导致报警、机组跳闸或者跳机的基本原因。

4 结束语

龙游电厂正在进行MARK VIe控制系统的调试阶段，查硬件系统的接地情况是上电之前必须要做的，如若有直流接地现象，必须立马解决，否则容易导致电压不稳，烧坏卡件和I/O包。通过软硬件一些功能的介绍和分析，可以了解MARK VIe控制系统存在的一些优点和缺点，便于今后搞好系统的缺点，使系统更加完备。

参考文献

[1]Mark VIeTMControl System Guide， Volume I[M]. GEH-6721K_Vol_I，2005.

[2]Mark VIeTMControl System Guide， Volume II[M]. GEH-6721K_Vol_II，2009.

[3]王海峰，等.SPEEDTRONICTMMark VIe燃气轮机控制系统及应用[J].燃气轮机技术.2008.21（4）：9-14.

作者简介

程刚，男，现供职于华电浙江龙游热电有限公司。主要研究方向位电力系统自动化、电气一次设备、燃机控制系统。

作者单位

华电浙江龙游热电有限公司 浙江省龙游县 324400

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