汽轮机由锅炉产生的高温高压蒸汽带动高速运转，是火力发电厂的关键动力设备，汽轮机的紧急跳闸系统（ETS）是发电厂对系统可靠性要求最高的子系统。传统上，200MW以下机组的汽机本体保护都是用继电器搭建的，可靠性差，保护逻辑修改麻烦，不能与主控制系统构成有效的通讯连接。若与电厂主DCS合并在一起控制，则因DCS处理周期较长等原因无法满足快速保护要求，一般都不采用。基于PLC的汽机紧急跳闸系统因其可靠性高、处理速度快、逻辑修改方便等特点得到了广泛的应用。

　　汽轮机紧急跳闸系统（ETS系统）完成汽轮机紧急跳闸控制过程中全部电动阀门的开关控制功能，包括完成开关量的数据采集、处理、计算及开关量的实时输出，并将相关数据传送到中央控制室操作站等。ETS系统是与汽轮机监测仪表系统（TSI系统）相配合监视汽轮机的一些重要信号，并保证汽轮机安全的系统，当进入ETS系统的参数，如润滑油压力、凝汽器真空、汽机转速、转子振动、轴向位移等超过极限值时，输出跳闸信号到跳闸电磁阀，跳闸电磁阀卸掉保安系统的保安油，使汽轮机的主汽阀和调节阀迅速关闭，完成汽轮机跳闸的功能，使汽轮机紧急停机，处于安全状态，以避免发生严重的后果。
 

系统设计

　　ETS系统一般由以PLC为核心的控制机柜、执行机构、声光报警和一次、二次外围元件组成。ETS控制柜里配置有PLC、报警继电器、跳闸继电器、保护投切盘等。每一路输入、输出通道都有与之相对应的指示灯，可以检查某一通道的动作情况，且系统具有在线试验功能。

　　由于系统可靠性要求特别高，即保证在任何可能发生的紧急情况下，都能准确无误地使汽轮机组停机，ETS系统采用腾控公司的T9系列PLC，并设置为双PLC运行方式，即双CPU、双I/O结构，每套PLC均包括电源模块、CPU模块、DI模块和DO模块等，每个跳闸输入信号通过PLC A和PLC B的DI模块同时送至2套PLC，由CPU模块完成所有输入信号的逻辑处理和输出信号的逻辑控制，从硬件和软件上实现了双机热备用。
 

PLC硬件配置

以300MW机组的ETS为列，输入输出信号清单如下：
表  3-1 输入输出信号清单表       

应用特点

基于PLC的ETS系统具有如下特点：
 

准确性及可靠性

　　准确性、可靠性是汽轮机ETS系统的关键，本系统采用了双PLC运行方式，系统配置高性能的工业级处理器，具有纳秒级的处理速度以及大容量的内存，可使汽机保护逻辑程序准确、快速地执行，这在硬件上也大大保证了系统的高可靠性。确保整套装置在任何情况下，都能正确可靠地实现汽轮机跳闸功能。以往装置中重点关注的汽机“拒跳”或“误跳”的情况，可在程序设计过程中得到充分合理的处理，这在技术上保证了系统的高可靠性。
 

系统功能强

　　由于PLC体积小，集成化程度高，运算速度快，逻辑控制容量大，所以整套程序中除了状态报警、遮断停机等常规功能外，还可进行在线试验功能。该功能的作用在于机组正常运行时， 检查压力开关、电磁阀等外围元器件的状态，提高整套装置的自身安全系数。
 

　　增加汽机跳闸首出原因记忆功能，帮助运行人员在第一时间知道停机的第一起因，避免了以往或者显示面板上有多项报警指示，分析不出第一起因，或者随着现场情况的瞬息变换，指示灯的熄灭，也找不到第一起因。同时，该功能的存在也为事故追忆系统（SOE）的记录提供了验证手段。该功能可通过程序编写完成，不需要增加任何硬件设备，而且完全应用编程技巧。在没有发生停机条件时，该功能不需要执行，不占用系统监测的时间，使系统的监测、停机功能得到最大程度的实现。