热控DCS培训资料.doc

1 1 本资料仅供培训使用 具体的技术细节应参考厂家提供的技术手册 Symphony 系统是 ABB 公司九十年代后期推出的 融过程控制和企业管理为一体的新 一代分布式过程控制系统 以九十年代初期 Infi90 Open 为基础 在更新 发展 兼容的 原则要求下 进一步完善了系统的结构 强化了系统中各设备的功能 形成了当前的 Symphony 系统 以下对 Symphony 系统提供的电厂过程控制系统的功能群 包括电气系统及电厂公共 系统的控制 分别作一个概括性的描述 1 1 SymphonySymphony 系统配置方案及其说明系统配置方案及其说明 Symphony 系统具体包括 a 现场 过程 控制单元 b 中控室设备 人机接口 大屏幕接口 c 网络通讯系统 d Symphony 与其它系统的接口 e 远程 I O 1 11 1现场控制单元现场控制单元 HCUHCU Harmony Harmony ControlControl Unit Unit 1 现场控制单元是 DCS 电厂控制的核心 具有重要的作用 实现锅炉保护 模拟调 节 顺序控制 数据采集等与工艺过程和设备直接相关的功能 对现场控制单元的要求是 a 具有高可靠性 在各种工况下确保过程的安全 b 分散与灵活性 适应各种的工艺过程的要求 c 实时与快速性 快速处理多个回路 在各种工况下都能完成全部任务 d 开放性 在完成任务的同时能够实现多种通讯方式 2 现场控制单元 HCU 中的主要部件包括 a 过程控制机柜 b 过程控制器 c I O 模件及 SOE 模件 d 电源系统 1 1 1 控制机柜分配 单元机组控制机柜的分配按汽机 锅炉分开布置 分别布置在汽机房 8 5 米层 的电 子室 B 锅炉运转层 13 7 米层 的电子室 A 以及汽机房中压开关室 用于 6KV 开关 内 并分别完成 DAS MCS SCS FSSS 和电气控制的 功能 这些设备由每台机组各自的控制 网络 C Net 环路相连 从而形成两个相对独立的 环网 在两台机组的环网之间设置一个公用环网 对两台机组的公用部分 包括公用厂用电 系统 燃油泵房 热力系统公用部分等 进行控制 其中厂用电源公用系统 热力公用系统 的机柜亦布置在 8 5 米层的汽机电子室 B 内 循环水泵房 单元机组 及燃油泵房 两机公用 控制子系统的远程控制机柜布置在相应 2 的就地控制室内 本项目 Symphony 控制机柜的具体分配及数量如下所述 其中每个 HCU 模件柜都是控 制网络 C Net 上的一个节点 数字输出用的继电器 220VAC 5A 或 220VDC 7 5A 已安装在 端 子柜中的相应端子单元上 1 单元机组 模件柜 包括冗余电源 端子柜 电子室 A 锅炉 DAS 系统1 个1 个 锅炉 MCS 系统1 个1 个 锅炉 FSSS 系统2 个4 个 锅炉 SCS 系统2 个3 个 电子室 B 汽机 DAS 系统1 个2 个 汽机 MCS 系统1 个1 个 汽机 SCS 系统2 个4 个 单元机组电气系统1 个2 个 汽机房中压开关室 1 个2 个 循环水泵房 远程 IP56 等级 1 个1 个 另有锅炉 汽机发电机等区域远程 I O 子系统一套 详见远程 IO 部分描述 2 公用系统 模件柜 包括冗余电源 端子柜 电子室 B 公用电气 公用热力系统1 个2 个 燃油泵房 远程 IP56 等级 1 个 1 1 2 过程控制器分配 多功能处理器 BRC100 Bridge Controller 是 Symphony 系统中完成过程控制 执行 数据采集 逻辑 PID 运算 优化算法 控制输出等 的重要模件 BRC100 是原多功能处 理 器 MFP11 12 的升级产品 具有大容量 高速度 高可靠性 和结构紧凑灵活 易于分散等 面向工业控制的显著特点 在本项目中 BRC100 全部是冗余配置的 各单元机组及公用系统配置了以下的 BRC100 3 1 单元机组 BRC100 工艺对象 锅炉 DAS 系统1 对数据采集和处理 锅炉 MCS 系统2 对机组协调控制 磨煤机控制 燃油系统 1 对 锅炉风烟系统和主汽温 再热汽温控制 1 对 锅炉 FSSS 系统6 对前墙 每层煤 油燃烧器 共计 6 只煤燃烧器 6 只油燃烧器 1 对 三层计 3 对 后墙 每层煤 油燃烧器 共计 6 只煤燃烧器 6 只油燃烧器 1 对 三层计 3 对 FSSS 公共逻辑 与上述任意一层的一对 BRC 合用 锅炉 SCS 系统3 对锅炉风烟系统 锅炉制粉 燃油系统 按 A B 侧分开布置 计 2 对 锅炉汽水系统等 1 对 汽机 DAS 系统1 对数据采集和处理 汽机 MCS 系统1 对给水控制和除氧器水位 压力控制 以及其他一些辅助 系统的控制等 1 对 汽机 SCS 系统和 循 环水泵房 远程 5 对包括有二十多项的功能子组系统的顺序控制 其中 循泵房远程控制使用其中的 1 对 单元机组电气系统2 对发电机 变压器组 高压厂用电源控制 系统 1 对 锅炉 汽机侧的低压厂变 柴油发电机组的控制等 1 对 汽机房中压开关室1 对用于 6KV 断路器 2 公用系统 BRC100 工艺对象 公用热力系统和 燃油泵房 远程 1 对热力系统公用部分 以及燃油泵房远程控制等 公用电气部分1 对启动 备用变压器 公用低压厂变等 注 主要功能码处理时间的比较 单位 s 微秒 功能码 MFPBRC BRC vs MFP 功能码 MFPBRCBRC vs MFP 4 Lead Lag193603 2Sequence of Event Log364973 8 Summer Four Input 72262 8Multi state Device Driver 137403 4 PID PV and SP 7522303 3Sequence Master120333 6 AI Exception Report120383 2Advanced PID Controller9003092 9 DI Excption Report80263 1Smith Controller5301463 6 1 1 3 Symphony 多功能处理器 BRC 的应用特点 BRC100 是 Symphony 系统中用于在线控制与管理模件 考虑到过程控制中分散性 可靠性的要求 BRC100 除了采用高性能的 32 位工业计算机芯片和完善的模件设计方法 表面安装技术以外 还具有很多适用于过程控制的特殊性能 分散性 BRC 不但具有大容量 高速度 高可靠性的特点 而且结构紧凑 灵活 易于分散 这样就避免了由一对大控制器控制多个工艺对象的集中控制所带来的问题 如 危险集中 不便于维护和调试 可分性差等缺点 集多种类型的控制于一身 BRC 可同时完成模拟调节 顺序控制 数据采集等控制 任 务 先进的过程控制算法使模件的分配不受其功能的限制 可以完全按工程师对被控过程 的了解来灵活地分配系统中的 BRC 多任务的操作系统 设计者可以将 BRC 中的控制策略分成 8 个不同的部分 每部 分 采用不同的执行周期 这样可以使同一块 BRC 同时控制具有不同要求的对象 如 一台大 设备的控制 当它报警时 要求联锁保护快速响应 而诸如温度等数据采集的响应时间可比 联锁保护控制要长 调节控制的响应时间居于其中 使用了具有多任务操作系统的 BRC 用户可以将这三部分的控制策略放在一个 BRC 中 选择不同的执行周期 从而使 BRC 与工 艺设备或过程对应起来 不会割裂工艺设备的完整性 在线组态 BRC 的组态可以在线修改 而不必将模件退到组态方式才能修改其组态 这样大大方便了用户对组态的维护 同时有助于系统的调试 分散和冗余的 BRC 提高了系统的可靠性 BRC 的主从是自动切换的 无需人工干预 由于在控制器间通过高速冗余链随时交换着运算结果 中间变量等数据 所以在完成切换 过程中 不会丢失任何数据 高效通讯通道结构 BRC 与 I O 扩展总线 Expander Bus 控制通道 Control Way 等 的通讯采用直接内存存取 DMA 技术 而不需要 CPU 的干预 从而大大提高了 CPU 处理 数据的效率 使 CPU 有更多的周期去执行控制任务 多种功能码 BRC 上的 230 多种功能码 包括史密斯预估等 能满足用户的各种控制策 略设计上的需要 BRC 的独立运行 BRC 之间的通讯不需要人工干预 BRC 之间也互不影响 如果一块 BRC 发生故障 拔出或投运都不影响其它的 BRC 上电自动工作 BRC 的上电过程无需人工干预 自动进入正常工作状态 统一的设计风格 BRC 的外形尺寸等机械设计与其它模件完全一样 整个系统采用统 一的连接安装方式 BRC 可以在线带电插拔 维护更换非常方便 1 1 4 SOE 系统 SOE 系统是由一组相关模件构成的 根据有关 SOE 点数的要求 系统中配置的单元机 组及公用系统的 SOE 共 352 点 系统包括以下的部分 5 SOE 控制与管理套件 INSOE 用于产生 SOE 记录 在本项目中 该 SOE 管理套件 布 置在公用环上 保证 SOE 功能不会因为某一个单元机组的掉电而停止工作 SOE 时间同步模件 IMSET01 用于接收和解码通过 GPS 时钟同步链传输的绝对时间 信 号 同步系统各部分的时钟 同步精度为 10 sec 同时也具备 SOE 数据采集的功能 在 本项目中共配置了 7 个时间同步模件 分别布置在单元机组的锅炉 DAS 模件柜 汽机 DAS 模件柜 单元机组电气模件柜和公用系统的电气模件柜中 以实现机组 SOE 数据采集的分 散布置 提高数据的利用率并且节省 SOE 的电缆 SOE 的采集模件 IMSED01 用于采集 SOE 点 包括锅炉 汽机 电气及电气公用 部分 通过上述专用的 SOE 模件及其硬件电路设计 就能够构成相关的信号通道 可以得到 1ms 高分辨率的事件顺序记录 并且具有事故前 事故后等多种记录方式 1 1 5 电源系统及接地 两台机组及公用系统共配置 4 个电源分配柜 电源具体配置方案见所附的 DCS 单元 机组和公用环电源分配示意图 其中每台机组的 DCS 按机 炉侧各配置一个电源分配柜 分别布置在电子室 B 和电子 室 A 用于分配用户提供的两路交流电源 通过其内部的分配 保护 开关回路将它们分 配给所有的 DCS 设备 其中每个现场控制单元 HCU 的模件柜接受相应侧电源分配柜来的两 路交流电源 汽机房中压开关室内 循泵房远程站内的模件柜由机侧电源分配柜提供 其 内部的模件化电源以冗余的方式为柜内的所有模件及相应的现场变送器供电 正常工作时 每一个模件柜的二路电源同时工作 各带 50 负荷 当一路电源故障后 另一路电源自动 带 100 负荷 而单元控制室内的人机接口 工程师站及相关辅助设备的供电由就近的炉 侧电源分配柜提供 并在配电柜上实现两路电源的冗余切换 任何一路电源的故障均不会 导致系统的任一部分失电 3 4 机组的共 4 路交流电源分别经过两两切换后 输出 2 路交流电源用于公用环路 上的 HCU 模件柜的电源输入 以保证 DCS 公用网络的电源供给在任一台单元机组 DCS 停电 检修或单元机组全部失电时 公用网络能正常运行 正常时由一台机组的电源供电 当一台 机组全部失电时 切换装置将自动切换到另一台机组供电 其相应的切换 分配 保护 开关回路设备 安置于 3 机 或 4 机 的机侧电源分配柜空间内 无论是每台机组的 DCS 系统环路设备还是公用系统环路设备 其接地均较为简单 即使其物理位置的分散 也不需要用户提供单独的接地网 而只需分别提供电厂现有地网 中的一个独立电极 接地电阻 4 ohm 即可 现场控制单元中的其它设备 提供一组 MFT 继电器 在 FSSS 系统中用于同时跳闸多个设备 MFT 继电器可以 同 时接收来自 DCS 的输出和操作台上的手动 MFT 按钮信号 1 21 2中控室设备 大屏幕接口中控室设备 大屏幕接口 1 2 1操作员站 操作员站采用服务器 客户机结构 由 4 台 Conductor NT 服务器和 2 台 Conductor NT 客户机组成 其中一台作为值长站专用 可供多个运行人员同时工作 同时 Conductor NT 服务器间都互为后备 使人机接口具有很高的可靠性 Conductor NT 是 ABB 贝利采用最新技术开发的新一代融企业管理和过程控制为一体的 功能完备的人 系统接口 它可以实现 过程监视 与第三方设备的通讯 6 报警 报告的管理 开放数据的发送 过程趋势的分析 支持 TCP IP 通讯协议 历史数据的存档 支持 aGlance ITTM 通讯接口 记录与报告的产生 SL G MS 标准矢量画面系统 全系统级的诊断 动画显示方式 面对应用的帮助功能 在线帮助画面和文件对操作进行指导 操作员站 主机系统采用 HP 工作站 的主要技术参数 a CPU 处理器Intel Pentium 4 b 主频1 7GHz c 内存容量256 Mbytes d 硬盘容量20Gbytes e CD ROM48X f 软驱1 44 g CRT21 h CRT 分辨率1280 1024 1 2 2大屏幕接口 大屏幕投影显示系统由比利时 Barco 公司的 Atlas 提供 北京 ABB 贝利为每套大屏幕 投影控制系统提供一套 Conductor NT 操作员接口软件 使 大屏幕投影控制系统成为 DCS 操作网络上的一个独立的站 并与操作员站具有相同的操作和监视功能 共享 DCS 全局数 据库和画面 因此 通过组态设计 可将 Symphony 系统及其 Conductor NT 操作员站所具 备的丰富的报警监视 操作功能以及重要过程参数 工艺流程 图的显示以大屏幕投影系统 显现出来 使其成为机组操作员所共同关心的报警内容和参数的大型显示装置 1 2 3 工程师站 每台机组配置 1 台工程师工作站 工程师站上运行工程设计组态软件 Composer 用于整个 Symphony 系统的设计 组态 调试 过程监视和管理维护 Composer 为服务器 客户机结构的先进工程软件包 详见 DCS 产品样本中的 Composer 一节 工程师工作站的主要技术参数 a CPU 处理器Intel Pentium 4 b 主频1 7GHz c 内存容量256MBytes O Net 工业 TV 信号 2 NTSC 或 PAL RGBHV 工业 TV 信号窗 口 大屏幕拼图控制系统 Conductor NTConductor NT 操作员接口软件操作员接口软件 工业 TV 信号 1 7 d 硬盘容量20GBytes e CD ROM48X f 软驱1 44 g CRT 21 h CRT 分辨率1280X1024 1 2 4 打印机 按规范书要求 人机接口配置 4 台 Star 的静音宽行彩色针式打印机 用于打印报表 记录 同时配一台 HP 的 A4 彩色激光打印机用于打印人机接口画面 这些打印机统一接在 打印机服务器上 安放在集控室供所有操作员站使用 另外工程师室单配一台 Star 的静音宽行彩色针打和 HP 的 A4 彩色激光打印机做文件 记 录 组态图纸打印用 如果电厂用户需要 工程师站的打印机同样可以连接到打印服务器上去 使这些打印 机与其他的打印机一样可以给任何一个操作人员共享 1 2 5 历史数据存储设备 Symphony 系统的每一个操作员服务器均是一个历史数据和事件 记录存储系统 这种 结构非常有利于用户对历史数据的保存 不至于由于单一的历史数据站的故障而带来的历 史数据的丢失 同时 由于我们在本项目中配置了 4 个操作员服务器 它们互为后备 使 历史数据存储的能力和可靠性都大为提高 在操作网络 O Net 上配置了一台可读写光驱装置 以转存硬盘中的历史数据作长期备 份 1 2 6 操作台 提供工程师站操作台 1 张 操作员站操作台 1 套 长 x 宽 10m x 1m 或具体尺寸可 另定 值长台 5m x 1m 一张 和按钮操作台及相关紧急按钮一套 1 31 3网络通讯系统网络通讯系统 8 Symphony 系统的重要特点之一是具有一套完整 可靠 开放的通讯系统 通讯系统分 为 控制网络 C net 操作管理网络 O net 和 Symphony 对外部系统的通讯接口 控制网络 C Net 上有以下典型的节点 详见 Symphony 系统综述 a 现场控制单元 b 人机接口站 c 工程师站 管理网络 O Net 上可以有以下节点 a 人机接口站 b 打印机服务器等 1 41 4SymphonySymphony 与其它系统的接口与其它系统的接口 除与 SIS 通讯接口外 均采用 RS 232 485 通讯接口 标准通讯协议 如 Modbus 协议 1 4 1与 DEH MEH TSI 接口 汽机控制系统 DEH 汽机安全监视系统 TSI 与 DCS 之间的显示信号采用通讯传输 控制信号采用硬接线连接 提供 1 块 MFP12 模件与其接口 MFP12 模件提供二个通讯接口 RS 232 RS 485 此 MFP12 置于汽机 DAS 模件柜中 因为给水泵汽轮机控制系统 MEH 将由 ABB 贝利供货 同样采用 Symphony 系统设备 所以可以采用一体化设计 MEH 系统的模件柜作为 C net 控制网络上的独立节点 直接 连 在单元机组的 C net 环路上与 DCS 通讯 1 4 2与 SIS 接口 提供信息监控系统 SIS 与机组 DCS 网络之间的接口 1 4 3与吹灰程控 PLC 的接口 吹灰控制 PLC 与单元机组 DCS 之间的通讯接口由 ABB 负责 提供一块 MFP12 模件用于 完成此功能 此 MFP12 置于锅炉 SCS 模件柜中 1 4 4与电气装置的接口 自动电压调节装置 AVR 发变组继电保护 启备变继电保护及主变监视仪等装置由 需方供货 与 DCS 之间的通讯传输接口由一块 MFP12 完成 此 MFP12 置于单元机组电气控 制模件柜中 1 4 5与 NCS 的接口 升压站计算机监控系统 NCS 与 DCS 之间的通讯传输接口同样由一块 MFP12 完成 此 MFP12 置于公用环路上的电气模件柜中 1 4 6与国产远程 I O 系统的接口 提供一块 MFP12 模件 实现 Symphony 系统与国产远程 I O 系统之间的通讯 此 MFP12 置于锅炉 DAS 模件柜中 9 1 51 5SymphonySymphony 系统的公用环路配置系统的公用环路配置 公用控制系统是针对电厂中各个机组所共用的设备的控制系统 例如 公共的燃油泵 房 公共的辅助蒸汽系统 公共的电气系统等 对这部分系统的控制要求是 1 控制上的独立 公共系统的运行与否不是受控于某个具体的机组 而是根据全厂的机 组或设备的运行状况而定的 有的公共系统是长时间运行以维持机组的运行 如公共电气 系统 有的系统可能常时间处于备用状态 如燃油泵房 这就要求相应的控制系统不应与 每台机组的分散控制系统使用控制系统的共同部分 如控制器 电源 通讯 等等 2 高可靠性 因为公共系统的停运往往意味着全厂的停运 因此应充分考虑公共系统的 备用控制手段 3 公共系统是过程控制系统 而不是过程管理系统 即公共系统与其他系统在控制上是 一样的 Symphony 分散控制系统的固有结构为公共系统的设计创造了良好的条件 本项目中的 公共系统包括公用电气 公用热力及燃油泵房系统 Symphony 用于电厂常规部分的控制时 为了使各机组相互独立 控制方式一致 采用 一个 C Net 环路用于一台机组的形式 给机组的设计 运行 维护带来很大方便 同时 Symphony 网络是以中心环挂子环的方式设计的 这种设计的目的就是为了在不影响通讯环 路之间的级别关系的情况下把各个子环联接起来 从通讯理论上讲 这种能力是非常重要 的 有的系统在实现这样的功能时 是在常规系统的 上级 增加 一层通讯网络 这样的设 计所带来的效果类似于有 交通指挥器 的数据高速公路 而且不同级之间的协议不一样 使全厂的分散控制系统失去了协调性 因为公共系统的运行并不是在控制 监视 指挥着 每一台机组 只是与所有机组同时并列地运行着 不存在上下级关系 Symphony 的方案 是 每台机组由一个 C Net 子环控制 用 C Net 公共环控制全厂中所有 公共的部分并联 接所有 C Net 子环 这意味着公共环路在向其他子环传递信息的同时采用与其他系统完全 一样的控制方式 Symphony 公共系统控制方案有以下特点 1 公共系统与各机组的子系统之间采用标准的 C Net 网络通讯 而不是用外部的 通讯 网关作接口 保证了所有系统之间的无缝联接 从而保证了系统的可靠性 这是公共 系统的重要要求 2 保持各台机组的独立性 不是为了设计公共系统就把全厂的通讯系统都联成一个网络 而是让各台机组仍独立工作 机组之间只传递公共的信息 保证每台机组的独立性和 可靠性 3 信息交流自如 单元机组子系统与公共系统之间的通讯就像系统内部节点之间的通讯 一样 采用同样的形式与规约 这就是说 对单元机组子系统来讲 公共系统像系统 内的节点一样 所有单元机组子系统上的人机接口可以同时显示公共系统的全部过程 变量 监视公共系统的全部细节 而通过逻辑 优先权设置 可以很方便地做到只有一 个任意指定的单元机组子系统能够控制到公共系统中的每一个阀门 设备 具备控制 功能的单元机组子系统是可以在线切换的 4 公共系统与单元机组子系统的一体化 由于公共系统采用同样的分散控制系统 而不 是其他形式的控制设备 因此具有控制上的高可靠性 由于通讯上的方便与可靠性 使公共系统可以实现与单元机组子系统的充分的协调控制 按照单元机组子系统的要 求提供能源或工质 一体化为公共系统今后的扩充打下基础 无论新建机组或是扩充 功能都十分方便 5 充分发挥 C Net 网络的可靠性 公共系统与单元机组子系统是在通过 C Net 网络通 讯的 C Net 网不是普通的 TCP IP 协议的以太网 而是针对工业现场控制设计的 已被近 20 年的实践证明具有高可靠性 节点之间的距离可以达到 2 000 米 无论是 10 电缆的冗余设计 屏蔽保护这样的物理特性 还是信息纠错 打包传送这样的通讯特 性都表明 C Net 网络完全适用于这种分散的控制要求 1 61 6SymphonySymphony 远程站系统配置及与国产远程远程站系统配置及与国产远程 I OI O 系统的接口系统的接口 1 6 1循环水泵房及燃油泵房远程控制站 鉴于循环水泵房及燃油泵房的 I O 测量区域相对较为集中 控制也相对独立 为它们 分别配置了基于 Symphony 系统的远程站系统 1 油泵房远程控制站 在主厂房外的燃油泵房设置一处远程控制站 两机公用 放于燃油泵房车间配电室内 远程控制站与机组 DCS 间采用冗余通讯光缆 通过互为冗余的两对远程 I O 主 从模件 RIO 连接 通讯距离为 1200 米 用于燃油泵房设备控制的互为冗余的一对 BRC100 多功能处理 器 与热力系统公用部分共用 安放在公用环路上的模件柜中 这对控制器通过模件柜内部 的 I O 扩展总线与互为冗余的 RIO 主模件相连 此对 RIO 经由各自的通讯光缆与远程机柜 中的互为冗余的 RIO 从模件通讯 并经由此对 RIO 实现远程方式的控制 其远程机柜满足 IP56 防护等级 2 环水泵房远程控制站 在主厂房外的循环水泵房设置远程控制站 单元制 放置于循环水泵房车间配电室内 远程控制站与机组 DCS 间采用冗余通讯光缆通过互为冗余的两对远程 I O 模件 RIO 连 接 通讯距离为 1450 米 用于循环水泵房设备控制的互为冗余的一对 BRC100 多功能处理 器安放在单元机组的汽机 SCS 模件柜中 其控制方式同上 其远程机柜满足 IP56 防护等级 其配置示意图如下 1 6 2锅炉 汽轮发电机区域远程 I O 系统 由于上述区域的温度测点的测量区域较为分散 综合科学 合理和经济的因素 我们 提供了采用国产远程 I O 数据采集系统的方案 分别采集锅炉炉顶温度 燃烧器壁温 磨 煤机温度 汽缸壁温度 发电机温度 汽泵及电泵区域温度等信号 远程 I O 数据采集系 统由无锡贝尔自动化仪器仪表有限公司的 IDAS 远程 I O 系统 如前所述 Symphony 系统提供了 1 块 MFP12 模件 用于通过 RS 232 485 接口与 IDAS 或 893 的远程 I O 系统实现冗余通讯 这样 IDAS 或 893 所覆盖的工艺范围内的温度测 点都可以在 DCS 上显示 包括这些国产远程 I O 系统本身的诊断信息也可以在 DCS 的人机 接口上看到 充分体现集中监视的功能 2数据采集系统数据采集系统 DASDAS 循水房 BRC 冗余 RIO 主模件 循环水泵房 BRC 冗余 RIO 主模件 燃油泵房 BRC 冗余 RIO 主模件 冗余光缆 冗余 RIO 从模件 冗余 RIO 从模件 冗余光缆 燃油泵房 远程柜 冗余 RIO 从模件 冗余光缆 循环水泵 房远程柜 1 机组 公用环 2 机组 循环水泵 房远程柜 11 DAS 的作用是连续采集和处理进入 DCS 的全部信息 这些信息包括变量 过程状态等 来自现场的信息 还包括 DCS 系统内部产生的控制决策 操作员的操作 以及 DCS 系统本 身的状态信息等 DAS 将这些信息有条理地组织起来 供操作员监视 提示操作员有关的 报警 记录必要的内容 DAS 的作用相当于过程控制的信息中心 是管理 运行 维护系 统的窗口 Symphony 系统人机接口采用了 WIN NT 操作系统平台 给使用者及其管理者带来操作 维护和数据利用的方便和开放能力 使 DAS 系统可以作为一个机组级的统一的信息管理平 台和窗口 而不仅仅是以往概念上的数据采集 显示工具 如果需要汉化的操作员界面则 我们的人机接口建立在中文 WIN NT 的系统平台上 所有 CRT 显示可以应用中文且不影响画 面建立和数据响应时间 Symphony 系统为 DAS 提供了完善的工具 人机接口的设计能够完成以下主要功能 1 显示功能 a 操作显示 b 成组显示 c 棒状图显示 d 报警显示 e 过程画面显示 f 趋势显示 g 帮助显示 h 系统状态显示 i 其他显示 2 实时操作 3 处理过程报警 记录过程和系统事件 4 制表记录 a 定期记录 b 事故追忆记录 c 事故顺序记录 5 提示过程信息 调整过程与系统参数 6 历史数据存储和检索 7 过程性能计算 2 12 1 显示过程画面显示过程画面 电厂的工艺过程画面是以工艺过程为基础 考虑到操作 诊断 指导等各方面的要求 而设计的过程监视系统 根据系统特点 提供的操作员站可以做到在线生成并且修改画面 1 依工艺过程 将画面合成几大类 a 全厂总貌 b 锅炉侧 风烟系统 燃烧系统 水系统 汽系统等 12 c 汽机侧 汽机进汽排汽 凝结水系统 除氧系统 加热系统等 d 发电机侧 发电机本体 包括冷却等子系统 氢油水系统 电气部分等 e 公用部分 电厂电气公用部分和过程系统的辅助部分 这一个部分的显示可以在 两台机组的 CRT 上显示 通过操作权限的切换选择可以在任何一台机组的 CRT 上进行监控 2 依照画面所显示的过程的类型 可以分成以下类 a 工艺过程画面 显示工艺过程中的设备 管道 工艺参数 操作员可以操作过程 b 设备细节画面 针对主要的设备 显示设备本身及其相关的辅助设备的状态 参 数 操作员可以操作设备 c 调节系统帮助画面 显示与调节回路有关的参数帮助调试 运行人员了解与特定 的调节回路有关的过程变量便于调整控制参数 d 顺序过程帮助画面 显示顺序控制过程中的各个操作步骤 及其状态反馈 提示 操作员有关的步号 跳步所用的时间等 e 故障首出指示画面 对一些大型设备 设计该设备的故障原因的首出指示 帮助 操作员分析故障 f 状态量的列表显示 对同一类过程变量或属于同一子系统的状态量 给出状态变 量的一览表 g 其它形式及多种形式的结合 为了操作员能兼顾全面同时又有针对性地监视过程 上述各类画面通常是结合起来共同完成监控功能的 使用棒状图 面板图 动态画面 动态符号等多种动态手段 使操作员注意过程的变化 以及时作出反应 画面上动态项的刷新率在 1 秒以内 由于画面制作的灵活性 所有画面都支持各种动 态项 没有那种专用于趋势而不能显示其它动态项的画面 画面可以显示的过程参数的性 质十分全面 以完整地描述过程变量 以一个简单的 ON OFF 数字量为例 除可以显示该数 字量的名称 描述 状态以外 共可以显示与之有关的 30 多个信息 可以由这些信息驱动 动态符号 以提示操作员该数字量在各方面的特征 画面可以由各种方式调用 窗口方式 击键方式 固定键方式 翻页方式等等 任何 情况下 调用任一幅画面最多击键 3 次 Symphony 系统人机接口最多可以生成的用户组态 画面数量达 9 999 幅 每幅至少能够有 200 个动态项 画面的组态可离线进行 由于 Symphony 系统的人机接口画面设计工具所提供的是一个通用的画面生成软件 可以画流程图画面 还可以把它们以任意方式结合起来 使设计人员不受任何限制 在一 幅图中 可以有工艺过程 有棒状图 有操作站 有趋势 同时又有帮助指导 目标是让 操作员画面的设计完全不受到图形类型的限制 所有过程画面上都可进行实时操作 用户 可以在工程师站上自己制作和修改画面 包括使用标准的 ISA 图素和建立用户自定义的图 素等 将操作员站作为整个发电厂分散控制系统的统一监控窗口 2 22 2 过程趋势显示过程趋势显示 13 Symphony 系统全局数据库内每个标签量点都有一个实时趋势 Symphony 系统人机接 口最多可有 9 999 个历史趋势显示 每个过程趋势都是操作员可控制其分辨率的趋势 操 作员可以选择趋势所具有的时间段的长短 可以显示出该变量的当前数值 一幅画面上可 以有多个趋势图 取决于用户组态 每幅趋势显示可显示最多 8 个趋势曲线 每条趋势采 用不同的颜色 易于区分 Symphony 系统可以将趋势画面与过程工艺画在一张图上 随意 组合 使操作员在监控过程的同时就可以看到过程的历史趋势 趋势显示可用整幅画面显示 也可在任何其它画面的任一部位以任意尺寸显示 所有 模拟量信号及计算值 均可设置为趋势显示 在同一幅趋势画面上 在同一时间轴上 采 用不同的显示颜色 能同时显示 8 个模拟量数值的趋势 在一幅趋势显示画面里 运行人 员可重新设置趋势变量 趋势显示数目 时间标度 时间基准和趋势显示的颜色 每个实 时数据趋势曲线至少可包括 600 个实时趋势值 时间分辨率为 1 秒 存储速度 每个历史 数据趋势曲线可包括的历史趋势值数量可任意设定 如 300 600 900 等 该数值决定 了趋势曲线的分辨率 时间标度可由运行人员任意设置 如从 0 5 分钟 1 分钟 2 分钟 5 分钟 10 分钟 15 分钟 30 分钟和 60 分钟等中选择 趋势显示画面还同时用数字显示 出变量的数值 趋势显示可存储在内部存储器中 并便于运行人员调用 运行人员也可按 要求组态趋势并保存在外部存储器中 以便今后调用 2 32 3 过程报警的处理过程报警的处理 过程报警的处理是 DAS 最重要的功能之一 有关 Symphony 系统对过程报警的处理及 其整个报警结构的功能设计 在本节后面的 Symphony 系统对报警数据的处理结构 一文 中有非常详细的描述 在此仅作简要介绍 Symphony 系统将过程报警的处理分成两个部分 过程报警的处理与监视 报警的生成处理在现场控制单元内完成 现场控制单元在采集到过程变量之后 即按 照设计要求进行报警的识别 判断与处理 对模拟量 这种处理过程可以通过把模拟量分 成很多报警限来进行 如高报警 低报警 高高 高高高等等 根据不同的报警限 作不 同的处理 数字量也是一样 用户可以定义数字量的报警状态 通过组态处理报警 人机接口主要处理报警的指示与记录归档 先进的报警管理系统使操作者对异常情况迅速响应 它还帮助操作员采取适当的措施 处理报警 并减少不必要的报警发生 报警确认 每个报警显示画面或控制面板画面上都有由标签定义的报警 状态字 当发生 某一报警时 可由操作员在操作员站显示窗口上按确认键予以确认 多级报警 该系统可以实现分布数据采集功能 其中包括对过程变量的多级报警和偏差报 警 可调整的报警极限 当过程值发生变化时 它可以自动地反跟踪这些变化 报警说明 两个报警说明字段最多容纳 64 个字符 它为操作员提供了各种提示 报警级 和报警状态都可作报警说明内容 任何画面都可以显示报警说明 报警组 用户可以把数据库中的每一个标签分配到 99 个报警组中的任意一组中去 当某 一报警出现后 它所在的报警组的号码就出现在 CRT 屏幕的顶部 直到该组中所有报警都被 确认 报警组号才停止闪动 报警状态说明以灵活的格式 显示在屏幕上 每一报警组都可 以指定某一报警声调 共有 5 种声调 可以连接到外部报警节点中的任一节点上 14 报警优先级 在过程报警浏览画面和报警汇总画面中可通过报警优先级来分类处理报警 共有 16 个报警优先级 报警汇总画面 该汇总画面中包括 10 000 个最新发生的系统事件和过程报警 所有报警 的状态及发生变化的时间随时在该汇总画面上显示出来 用户可以按时间顺序或优先级来排 列事件和报警总貌 按下软 ADP 盘上与报警点相关的按键即可调出相应的显示画面 报警抑制 对每个标签或报警组 CONDUCTOR NT 具有报警过滤和抑制功能 以人为断开 报警提示 CONDUCTOR NT 上被抑制的标签不产生报警声 不需要确认 也不会在报警汇总画 面上以及记录中出现 报警的自动抑制可以由规定的过程条件触发产生 在此情况下 报警 的抑制以其他过程变量为基础 2 42 4 帮助显示功能帮助显示功能 系统提供在线的 HELP 显示软件包帮助运行人员在机组启停或紧急工况时的正常运行 用户也可以在将来的运行过程中增加根据自己经验编制的新的帮助画面及相关内容 所有 的指导帮助内容均与相关设备相连 运行人员可以很方便地随时利用帮助键或热键切换到 这些画面 Symphony 系统的操作员工作站有强大的文字信息处理和画面编辑能力可以保证 方便地实现所需功能 系统运行的时候 提供机组和设备运行的时候的操作指导 操作指导分为启动方式 正常方式 停机方式 跳闸方式等 4 种 2 52 5 过程与系统事件的记录过程与系统事件的记录 所有记录使用可编辑的标题 可按指定的格式 确定所有的记录标题 记录功能可由 程序或运行人员指令控制 数据库中具有的过程点均可以记录 并且可以将数据引入办公 室软件中 定期记录 定期记录包括交接班记录 日报和月报 对交接班记录和日报 系统将按要求在每 30 分钟或每一小时的时间间隔内 提供至少 500 个预选变量的记录 而对月报 则在每一 天的时间间隔内 提供至少 500 个预选变量的记录 在每个交接班后 或每天结束时 或 每个月结束时 自动进行记录打印 或根据运行人员指令打印 这些变量包括计算值 平均值 累计值 瞬时值 加权平均值或时间周期内最大 最 小值 运行人员操作记录 系统可记录运行人员在单元控制室和就地进行的所有操作 包括调整 项目及其每次 操作的精确时间 通过对运行人员操作行为的准确记录 可便于分析运行人员的操作意图 分析机组事故原因 至少可存 5000 个操作记录 并且只有受权人可在工程师站清除该项记 录 事件顺序记录 SOE 1 系统可提供至少 1 500 个事件顺序记录点 其时间分辨率小于等于 1ms 2 接入事件顺序记录的任何一点的状态变化至特定状态时 立即启动事件顺序 记录装置 15 3 事件顺序记录包括测点状态 测点描述及其三个校正时间 即接入该装置的 任一测点 发生状态改变的继电器动作校正时间 启动测点状态改变的校正时间和毫秒级的扫描第一 个测点状态改变与扫描随后发生的测点状态改变之间的时间差校正 SOE 记录按经过校正 的顺序排列 并按小时 分 秒和毫秒打印出来 4 事件顺序记录完成后 能自动打印出来 并自动将记录存储在存储器内 以 便以后按 运行人员的命令打印出来 存储器有足够的空间存储至少 5000 个事件顺序记录 存储器的 空间保证不会丢失输入状态改变的信号 并且在 SOE 记录打印时 留有足够的采集空间 5 所有用于事件顺序记录的输入是硬接线至 Symphony 系统 提供用于下列事件分析的足 够的输入信号 a 机组跳闸 主燃料跳闸 汽机跳闸 发电机跳闸 b 详细说明引起主燃料跳闸 汽机跳闸和发电机跳闸的原因 c 主要的辅机设备跳闸 d 发变组及高低压厂用电源系统断路器跳闸 e 发变组及高低压厂用电源系统保护动作 f 事故追忆记录 g 提供跳闸后的事故追忆记录 一旦检测到机组某一主要设备跳闸 程序能立即打 印出预先设置的表征机组状况的重要变量 系统能提供 5 000 个 的完整记录 如 提供跳闸前 10 分钟和跳闸后 5 分钟以 1 秒 或 2s 5s 10s 时间间隔的快速记录 上述打印时间段及时间分辨率都可组态设定 h 跳闸记录可选择自动打印或按运行人员指令打印 i 报警记录 j 根据报警发生的时间顺序 以报警一览的格式按页进行报警记录打印 可选择自 动打印和按运行人员指令打印 Symphony 系统人机接口可以存储 10 000 个 循环 文件 系统内最新发生的系统事件和过程报警 k 操作员记录 l 操作员记录可按要求进行 可预先选择记录打印的时间间隔或立即由打印机打印 出来 所有具有地址的点均可设置到操作员记录中 m 设备运行记录 n 在每天结束时 可打印出泵 风机等主设备的启停次数和累计运行小时数 可对 影响机组安全或设备寿命的越限时间进行累计 2 62 6 历史数据的归档与历史数据的归档与检索检索 基于 Symphony 系统本身的特征 每一操作员服务器本身也是一个历史数据站 系统 中有几个操作员服务器就存在着几个历史数据站 互为备用 这样可以避免单一的外挂式 历史数据站由于故障而带来的历史数据丢失导致的工程管理上的不必要的损失 Conductor NT 可以在任何存储媒介中存储趋势 记录标签数据 Conductor NT 可以 支持三种存储媒介 标准的 1 44M 软盘 磁带机或光盘 被存档的趋势及记录数据可以很 16 容易地被重读到 Conductor NT 中 并可打印和显示出来 1 信息存储 在缓冲区被占满之前 系统自动把硬盘需要存档的信息传送到其它可移媒介中去 当 存档媒介临近饱和时 将显示有关的信息 系统将以标准化格式的读写方式来存储这些信 息 存档处理周期将由存储媒介及数据的大小和类型来决定 2 信息恢复 被恢复的存档信息将被传送到硬盘去 Conductor NT 按照指定的时间周 期来传送这 些信息 Conductor NT 本身带有的应用软件按所要求的时间周期来查询 这些存档文件 被恢复的趋势也能够显示 修改和拷贝 提供的 Conductor NT 系统的在线存储容量与硬盘容量直接相关 系统同时提供长期 存储信息的磁带机或可读写光盘驱动器 Conductor NT 的检索可按指令进行打印或在 CRT 上显示出来 历史数据可按 1 秒采集周期存储大于 7 天 以后的数据采集周期时间为半分 钟 存储时间不少于 3 个月 2 72 7 系统诊断系统诊断 Conductor NT 可以把 Symphony 系统内各个节点设备的状态显示出来 它们包括系统 内所有的控制 数据采集和通讯模件 终端操作台及电源系统等 Conductor NT 还可提 供模件的状态报告 该报告可列出各个 I O 点的故障 以便维护 Conductor NT 具有规范的诊断功能 它在系统内部提供诊断信息 以便于系统问题 的诊断 2 82 8 机组性能计算机组性能计算 提供在线的性能计算功能 可以按要求计算机组的效率 各主要设备的效率 各 种 能耗 其计算结果可以打印 显示出来供操作员参考 以提高机组效率与寿命 计 算值 及各种中间计算值有打印记录并可在 CRT 上显示 大部分计算采用输入数据的算术平均值 性能计算至少包括以下内容 1 由锅炉热效率 汽轮发电机循环综合热耗率及厂用电消耗计算得出的机组净热耗率 2 用输入 输出方法 计算汽轮发电机整个循环性能 所获得的数据应与主蒸汽温度 压力及排汽压力等偏差进行校正 3 用焓降的方法计算汽轮机效率 同时应分别计算高压缸 中压缸和低压缸的效率 4 用输入 输出和热量损失的办法 计算锅炉效率 并分别列出可控热量损失和 非可 控热量损失 5 用端差及逼近法 计算给水加热器效率 6 用 热交换协会标准 HEIS 提供的凝汽器清洁系数 计算凝汽器效率 7 用能量平衡原理 计算空气预热器效率 17 8 锅炉给水泵和给水泵汽轮机效率 9 过热器和再热器效率 10 用蒸汽温度 进汽压力 凝汽器压力 给水温度 过剩空气等的偏差 计算热 效率与 额定热效率的偏差 并计算偏差所引起的费用 11 电气系统性能计算 以上这些性能计算应在 25 以上负荷时进行 每 10 分钟计算一次 计算精确度 小 于 0 1 由于性能计算的准确与否与设备的性质密切相关 尤其是大型设备的性能计算更 是 这样 同样的公式 参数取自不同的地方 系数上的一点差异就会造成最终结果的不合格 甚至造成对操作员的误导 因此这部分的计算公式应来自于主设备的生产厂家 所有的计算均有数据的质量检查 若计算所用的任何一点输入数据发现问题 告知运 行人员并中断计算 如采用存储的某一常数来替代这一故障数据 则可继续进行计算 如 采用替代数据时 打印出来的计算结果上有注明 性能计算有判别机组运行状况是否稳定 的功能 使性能计算对运行有指导意义 在变负荷运行期间 性能计算根据稳定工况的计 算值 标上不稳定运行状态 并提供机组效率的最新数据 以达到增加负荷或分配负荷的 目的 提供长时间的机组性能的历史记录 用于经济分析和维护分析 提供性能计算的期 望值与实际计算值相比较的系统 比较得出的偏差以百分数显示在 CRT 上 运行人员可对 显示结果进行分析 以使机组每天都能运行在最佳状态 除在线自动进行性能计算外 还为工程研究提供一种交互式的性能计算手段 2 92 9 SymphonySymphony 系统对报警数据的处理结构系统对报警数据的处理结构 报警是当过程现场及系统出现异常时 控制系统对其所作出的一种正确反映 报警的发布不仅仅是一种信息的公示 更重要的是需要操作员对其作出快速响应 采 取正确 的措施消除报警 恢复生产及系统的安全运行 报警信息可包括 准确的检测点状态 异常的性质 发生的时间 报警对系统的影响 度 点间的关系 对操作员的帮助等一系列的说明 为更有效地处理过程和系统产生的报警 控制系统在多方面进行了各种探索和开发 其中 包括不断涌现的新产品和新结构 它们在现场为收集报警 处理报警 管理报警进行 着不懈的努力 从