百万机组 热工自动控制培训教材.doc

1000MW机组运行培训教材热控分册目 录 前 言4第一章全厂热控设备概述5第一节热控设备的总体构成5第二章SPPA-TXP3000分散控制系统9第一节SPPA-TXP3000分散控制系统的特点9第二节SPPA-TXP3000系统硬件10第三节SPPA-TXP3000系统应用软件17第四节SPPA-TXP3000系统配置20第三章MCS控制系统25第一节超超临界机组的控制特性25第二节协调控制28第三节给水控制36第四节主汽温控制42第五节再热汽温控制46第六节燃烧控制48第七节除氧器水位及凝器热井水位控制54第八节FCB功能56第四章旁路系统57第一节旁路系统概况57第二节高压旁路系统58第三节低压旁路系统63第五章数字电液控制系统67第一节DEH系统概述67第二节DEH系统硬件71第三节DEH系统转速调节系统75第四节DEH系统自动同期系统77第五节DEH系统负荷控制系统78第六节DEH系统一次调频系统80第七节DEH系统RB功能80第八节DEH系统应力控制器及X准则81第九节DEH系统主汽压力限制保护控制（TPL功能）82第十节DEH系统的高压缸排汽温度及压比控制82第十一节DEH系统的控制方式84第十二节DEH系统的阀门控制与管理85第六章汽机监视仪表TSI系统86第一节TSI系统概述86第二节VM600 TSI系统介绍86第三节VM600 TSI系统传感器88第四节VM600 TSI系统软件89第五节TSI测点布置与安装90第七章汽轮机危急遮断系统92第一节ETS危急遮断系统概述92第二节1000MW ETS保护项目94第八章小汽轮机电液调节系统95第一节MEH系统概述95第二节MEH系统软件95第九章小汽轮机及汽泵的TSI系统97第一节小汽轮机及汽泵的TSI系统概述97第二节3500监测系统的简介97第三节小机TSI主要监测项目99第十章炉膛安全监控FSSS系统100第一节FSSS系统概述100第二节炉膛安全系统（FSS）100第三节燃烧器管理（BCS）系统104第四节等离子点火系统108第五节快速减负荷（RB）逻辑111第十一章顺控系统112第一节顺控系统功能概述112第二节顺控系统功能组及子组组成113第三节顺控系统子组逻辑介绍114第十二章辅助系统控制系统120第一节辅助系统控制系统组成120第二节脱硫系统121第三节脱硝系统126第四节底渣系统127第五节气力出灰系统129第六节化学水系统131第七节凝结水精处理系统133第八节辅控网系统134第九节全厂闭路电视监控系统136第十节火灾报警及消防控制系统、特殊消防140前 言本书主要介绍宁电B厂21000MW超超临界火力发电机组的热控设备及其系统的基本原理、结构、规范、功能及性能，供宁海电厂管理人员及运行人员操作技能培训使用。本书编写主要依据各设备制造厂的说明书和技术协议、DCS逻辑图纸、西南电力设计院设计图及相应的电力行业的法规和标准。由于目前热控的资料不齐全，且最终的逻辑须经调试后才能确定，因此本培训教材可能会与最终的逻辑有所偏差，运行人员须以现场设备和集控运行规程为准。同时限于编者的水平，缺点和错误在所难免，敬请读者批评、指正。 编者 2007年11月第一章 全厂热控设备概述第一节 热控设备的总体构成宁电B厂机组级自动监控系统主要包括各单元机组控制系统、公用系统DCS网络、辅助车间集中控制系统及电气网络控制系统（NCS）。一 单元机组控制系统控制方案单元机组控制系统采用了一体化的DCS系统的方案，单元机组DCS系统包括常规DCS岛、大DEH岛二个部分，均采用西门子SPPA-TXP3000系统，常规DCS岛包括模拟量控制系统（MCS），数据采集系统（DAS），顺控系统（SCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制 (SCS，包括锅炉、汽机、发变组及厂用电的顺序控制)、锅炉吹灰控制(SBC)、烟气脱硝控制(SCR)、以及仪用空压机/循泵/燃油泵控制；大DEH岛包括：DEH系统、ETS系统、汽机油系统、发电机的氢油水系统、汽机抽汽逆止门、MEH系统、小机ETS系统、汽机旁路控制 (TBC)，常规DCS岛及大DEH岛的两个网络通过高性能的路由器（交换机）相互连接，在操作员站网络这一层实现信息共享。DAS中锅炉、汽机的金属壁温度、发电机的线圈、铁芯温度等参数测量将采用前端IDAS系统，并和DCS通讯。 大机TSI系统采用瑞士VIBRO-METER系统，小机TSI系统采用美国Bently3500产品，炉前设备中，油枪采用的是美国FORNEY产品，火检采用的是中能产品。空预器间隙调整系统、空预器着火监视系统、锅炉炉管泄漏自动报警系统、汽机振动采集和故障诊断分析系统（TDM）、汽轮机本体安全监测仪表（TSI）、给水泵汽轮机本体安全监测仪表（MTSI）等专用控制装置采用硬接线或通讯方式接入单元机组DCS。循环水控制、吹灰控制、燃油控制、空压机控制采用远程EM200 I/O站控制。二 公用系统DCS网络两台机组设一套公用DCS系统，两台机组公用系统如空压机站、公用厂用电系统等纳入公用系统DCS网络，并分别与两台机组DCS相联。两台机组分散控制系统均能对述公用系统进行监视和控制，两套分散控制系统对公用系统的操作具有互锁功能，即任何时候仅有一台机组能发出有效操作指令。三 辅助车间集中控制系统全厂辅助系统集中监控网由辅助车间集中控制系统与灰、水系统控制网络通过冗余的以太网连接起来，辅助系统集中监控网的监控信息通过通讯接口接入IT系统。烟气脱硫系统采用集中控制的方式。两台机组设一个FGD控制装置室，布置于电除尘控制楼内。采用两套独立的FGD_DCS，完成对两台机组脱硫设备及其辅助系统（包括电气设备以及脱硫系统公用部分，如：石灰石制浆系统、石膏脱水系统、工艺水系统等）的监视与控制。FGD_DCS通过硬接线与机组DCS相连。FGD_DCS通过通讯与IT系统相连，向IT系统提供需要的信息。四 集控室布置集控室内布置两台机组DCS控制系统，在每台机组的控制台上布置6台操作站，不再设置常规仪表和硬手操设备，保留MFT、紧急停机、发电机断路器跳闸、跳发电机灭磁开关、开再热器安全门、开旁路BP过压安全门、真空破坏门、开启交流油泵、启直流油泵、停小机A、停小机B、柴油机启动等少数独立于DCS的紧急按钮，以便在DCS故障时，确保机组安全。五 主机DCS系统及DEH岛网络组成示意图1.主机DCS系统网络组成示意图2.DEH岛网络组成示意图图1-1 主机DCS系统网络组成示意图图1-2 DEH岛网络组成示意图第二章 SPPA-TXP3000分散控制系统第一节 SPPA-TXP3000分散控制系统的特点西门子SPPA-TXP3000分散控制系统是西门子公司的第四代DCS系统，是第一个真正的具于组件的控制系统。采用了嵌入式组件服务ECS，嵌入了所有过程相关数据到每一个单独组件中。使用XML和Java技术，使得SPPA-TXP3000应用软件不受任何操作系统和硬件平台兼容性的限制。SPPA-TXP3000提供一个用于工程设计、组态、调试、运行、诊断和服务的单一用户界面，它的网络结构采用的是双层网方式，由工厂总线和上层终端数据总线组成。SPPA-TXP3000包括人机接口、总线系统、应用服务器和自动处理器。自动处理器AP按预定的控制逻辑完成控制任务。如果对时间精确性无过高要求，应用服务器中也可以执行控制逻辑。总线系统由工厂总线和数据总线构成，SINEC总线系统担负DCS各子系统间(AP、OT、ES、服务器)的通讯任务，它是工业以太网，采用标准的TCP/IP协议，传输速率为100M位/秒。总线系统由若干个OSM模件和光缆组成，OSM模件是光缆总线接口站，带有自己的电源。通过OSM模件和光缆，构成数据光环网，而DCS系统的各成员则分别挂在OSM上，以星型结构连接在一起，换而言之，SPPA-TXP3000总线系统为带星型结构的虚拟光环网。工厂总线通过OSM与ftServer服务器通讯，ftServer服务器再与数据总线通讯。操作员站OT从数据总线上获取或发送信息，因此ftServer服务器是西门子SPPA-TXP3000的核心部位，当ftServer服务器故障时，操作员站将无法与AP进行通讯。工程师站挂在工厂总线上，通过工厂总线获取AP、ftServer服务器的信息，并对其进行组态。自动处理器AP（现场级控制器）采用的是西门子S417控制器，所有处理器模件均冗余配置，一旦某个工作的处理器模件发生故障，系统能自动无扰快速切换至与其冗余的自动处理器上，并在操作员站报警。冗余配置的处理器模件与系统有并行的接口，即均能接受系统对它们进行的组态和修改工作。处于后备状态的处理器模件能不断更新自身获得的信息，并与工作模件保持数据同步。控制机柜按功能配置，分控制柜和ET200M I/O机柜，控制柜内正面安装控制器CPU和各类卡件，背面安装FIM端子接线板，IO机柜内正面安装各类卡件，背面安装FIM端子接线板，用于IO输出的FIM端子板上带有输出继电器。I/O卡件类型为SM系列卡件。第二节 SPPA-TXP3000系统硬件SPPA-TXP3000系统由现场自动控制单元AP及ET200M I/O卡件、冗余的数据通信总线系统（工厂总线和数据总线）、工程师站ES、操作站OT、ftServer服务器、电源柜组成。具体SPPA-TXP3000硬件体系结构中的各个组件的功能如下。一 现场自动控制单元AP 1.现场自动控制单元AP的功能现场自动控制单元AP是挂在SPPA-TXP3000数据通信总线上的一个站。它能执行工程师组态的控制策略，该组态内容已下装到AP中去，控制任务由自动化功能（AF）组件执行，从而使得该AP实现相应控制逻辑，既能实现模拟量的自动调节，也能实现开关量的顺控逻辑，它还能实现数据采集、标度变换、报警限值检查、操作记录、指令输出等功能。现场来的热控信号通过输入卡件（AI、DI）送到AP的S417 CPU处理模件中，按AP中已存在的逻辑进行处理，处理的结果通过工厂总线广播，工程师站从工厂总线上接收AP信息，服务器从工厂总线上接收AP信息经数据总线送到操作站；同时，AP 通过数据通信总线接收工程师站和操作站发出的指令，经AP内部逻辑处理，处理的结果一方面通过数据通信总线广播，工程师站和操作站均可接收，另一方面，通过AP柜的输出卡件（DO、AO）送到现场，去控制现场的设备。须补充的是，AP接收现场来的信号时，经AP处理后的信息除上网广播外，也会通过AP柜的输出卡件（DO、AO）送到现场，去控制现场的设备。AP自动控制器的为DCS系统所有控制功能提供下列硬件平台a. 通过运行容器完成预定的控制功能（RT容器）b. 通过项目容器和工程设计功能完成应用工程设计c. 通过时间段管理来协调所有软件组件的进程2.现场自动控制单元AP的特点SPPA-TXP3000 系统中的AP 类型是容错自动化处理器，互为备用，具有以下特点：a. 模块化和无风扇设计b. 规模可调整，高强壮性c. 冗余和非冗余设置d. 多种通讯模式e. 内置系统功能,如监视、报警f. 集成PROFIBUS 接口，该接口用于与I/O卡件的连接，AP自动控制器中所有CPU 都配置一个集成PROFIBUS DP 现场总线接口，此接口可以通过一个额外插入的PROFIBUS通讯卡进行扩展。3.自动控制单元AP的处理器AP控制器有两种冗余的处理器417H和FM458, 实现双控制器冗余切换，切换时间为毫秒级。其中417处理器主要用于DCS系统工程，带有集成的PROFIBUS-DP接口。FM458处理器用于闭环控制和运算处理，具有高速响应能力，用于DEH系统转速控制和危急遮断。二 应用服务器ftServer 4300服务器是SPPA-TXP3000系统的核心部位，采用Intel XeonTM 处理器。ftServer 4300服务器处理与过程管理相关的任务并分配过程信息。应用服务器从自动处理器收集所有所需信息。这些信息经过处理并在用户界面中运行的网络浏览器中显示给用户。它接纳项目容器，提供工程设计、报警系统、运行等功能和服务，以及管理整个项目的所有I&C 数据。1.应用服务器的特性a. 提供一致的过程信息给所有浏览者b. 接纳所有TXP -3000 中时间要求不苛刻的应用程序，例如中央项目容器或存档文件c. 以微软视窗为基础的应用处理工具d. 微软视窗服务器操作系统e. 规模可调整的的软硬件概念f. 使用容错设计，内置冗余管理表 1-1 Stratus ftServerTMW 系列4300 系统特性序号主系统分设备名称性能指标1.处理器逻辑处理器 1 - 2 路对称多处理 (SMP) 处理器 Intel Xeon,3.2 GHz 高速缓存 1 MB iL2 前端总线 800MHz 2.内存内存 2 GB DDR3.I/O 子系统PCI 插槽总数 2 x 64/100 4.存储子系统SCSI 驱动器支持74GB (10K RPM)基本系统驱动器插槽6 扩展驱动器插槽数量 125.10/100/1000 以太网 26.内置 I/OSATA 3 内部端口CD-ROM 2串口 2USB 端口 37.操作系统Microsoft WindowsWindows Server 2003 Enterprise Edition8.电源和封装输入电压 (对应于相应型号) 100-240 VAC; 50 Hz, 60 Hz 机架式系统尺寸 (长x 宽 x高)74.3cm x 45.1 cm x17.8 cm 基座式系统尺寸 长x 宽 x高)78.8 cm x 22.3 cm x55.4 cm 重量 塔式： 79 kg (175 lbs) 2. 应用服务器的启动方式在服务器ftServer上运行SPPA-TXP3000 Monitor Service Start即启动了控制系统服务器，相关项目容器、报警容器、通讯协议等随即启动。在机组运行期间，在ftServer上项目路径/ SPPA-TXP3000/ TXP3000/Orin/software/*下, 可以查看各个容器（进程）的log文件，检查是否有故障记录。结束服务器ftServer时，运行SPPA-TXP3000 Monitor Service 按Stop即可。3.应用服务器的容器(进程)a. SPPA-TXP3000系统中主要容器（进程）包括以下：b. PC: Project Container(项目容器)c. CC: Communication and S7 Runtime Container（通讯容器）d. AC: Alarm Container（报警容器）e. ARC: Archive Container（存档容器）f. HW: S7 HW Config Container（S7硬件配置容器）g. PDS: Plant Display Container（电厂画面服务容器）h. DC: Diagnostic Container（诊断容器）i. RC: Report Container（报表容器）j. TDS: Trend Display Container （趋势曲线容器）k. LS: License Container（授权容器）l. IOTools: IOTools Container（IO工具容器）m. AFC101: Management Runtime Container（运行容器）n. CFC: S7 FS/FM Container（与DEH FM485通讯容器）SPPA-TXP3000系统中容器（container）是一个由JAVA虚拟机（JVM）所产生的一个JAVA的网络应用程序。JVM由不同的命令行选项来配置，其中Xmx选项定义了最大的内存空间分配池（heap memory）,这个heap memory 存贮了所有实时运行的JAVA程序所创建的对象，如果一个对象不再与程序关联，垃圾回收器将自动释放该对象所占用的内存，无论内存占用多少，垃圾回收器总是会释放与之无关的对象，垃圾回收器释放的过程取决于当前可用的heap memory、工作量以及其他内部JVM的开销。最大的heap memory大小以字节数来表示的，即在它的使用生命周期中最大允许分配给它的占用值。基于此原理，某些heap memory可以被占用或部分释放，正如以上所提到的这个Xmx选项仅仅是定义最大的值，不能超越此限制。例如：当JAVA程序创建一个新的对象时，假如此时没有足够的heap memory可利用，JVM将自动运行垃圾回收器释放所需的空间；如果垃圾回收失败，JAVA程序将会执行一个内存溢出的报告。因此，目前的heap memory的分配的空间取决于JVM的内部调度和变化量的大小。对于在服务器上各项参数的设定，不同的电厂的必须根据各自具体的参数计算得出，得到SPPA-TXP3000系统中每个进程的heap memory的大小.（非常重要，调试时要注意）4.应用服务器的内存的使用应用服务器的内存管理应合理划分Heap memory 的内存分配和每个JAVA进程的内存分配。在Windows任务管理器上显示的每个JAVA进程占用的内存大小，由三部分构成：a. 已分配的heap memory；b. 每个线程分配的堆栈空间；c. JVM内部内存区。Windows任务管理器上显示的是进程的总的内存的占用量，JAVA 进程的heap memory 仅是其中的一部分。三 DCS系统接口SPPA-TXP3000提供不同接口与外部网络、计算机和第三方自动化过程控制系统通讯。其中最主要的接口是OPC 服务器和OPC 客户机，它是应用服务器的一个集成部分。OPC 服务器通过标准化的OPC 接口与外部应用进行数据文换。OPC 客户机是一个基于OPC 标准的数据交换的“开放式”（独立与生产商和协议）接口，便于访问基于OPC 标准接口的第三方软件。还有其它可选的接口连接设备，如MODBUS 组件的连接设备。四 总线系统SINEC网络SPPA-TXP3000总线系统包括电厂总线和数据总线，均为通过光缆建立的局域以太网，采用标准的TCP/IP协议。传输速率为100M位/秒。电厂总线担负DCS各子系统间(AP、OT、ES、服务器)的通讯任务，它为工业以太网，遵循ISO/OSI的七层结构建立起来的国际标准通讯协议。SPPA-TXP3000总线系统由SINEC光纤组成环网，在环网上挂若干个OSM模件， OSM模件为光缆总线接口，带有自己的电源。在OSM设置端点，使光传输有起点。DCS系统的各站挂在OSM模件，即整个系统星型结构的虚拟环网，数据从自动处理器通过高速以太网络传送到应用服务器，然后任何所连接的用户接口均可用。网络打印机可以直接连接到以太网络以打印任何系统信息，包括图表、工程设计数据或手册。这些打印机可以通过SPPA-TXP3000系统中的任何客户机或服务器访问。SPPA-TXP3000通讯网络的优点a. 冗余切换b. 可以形成子网和网络段，每段网络具备所有性能c. 基于切换模件的以太网内在的地址筛选功能，使当地数据流仅在当地通讯d. 最大长度达150 公里e. 网络组件诊断为了保障无任何中断的连续通讯，应用了严格的冗余策略。当一个网络组件出现故障时，只有连接到该组件的站不可访问。五OSM模件OSM模件具有下述特点：两套独立的电源、LED诊断、通过信号开关报告故障、远程管理。OSM模件上有一组电子开关，在虚拟环网起及其重要的作用。图1-1部件均正常工作时的OSM模件电子开关及网络流向当虚拟环网上所有部件均正常工作时，其中必有一块OSM模件的电子开关是打开的，于是虚拟环网实际上是总线网。当虚拟环网上有一部件工作不正常形成开路时，该电子开关闭合形成新的形式的总线网，同时报警通知系统维护人员排除故障，实现了冗余总线的设计。图1-2部件有异常时的OSM模件电子开关及网络流向六PROFIBUS DP 设备PROFIBUS 是一个国际标准并且应用于很多支持此标准的生产商的现场设备（EN 50170 和IEC 61158 标准）。SPPA-TXP3000使用ROFIBUS DP后，具有以下的特性a. 开放性，可以连接第三方组件,可自由选择现场设备供应商b. 可以通过双绞线和光缆通讯c. 总线访问控制d. 所有协议形式可以在一个共享电缆上运行PROFIBUS-DP允许自动处理器、分散的I/O 与智能现场设备间的数据交换。七 过程接口及I/O模件过程接口是现场和过程间的硬件连接。所有现场变送器的模拟量和开关量都通过过程接口采集。操作员指令或所执行的自动化功能发出的命令，也通过过程接口传送到现场。ET20OM I/O系统用来把现场设备、测点送到SPPA-TXP3000,并且使用PROFIBUS-DP 现场总线连接。SPPA-TXP3000中使用标准的ET 200M系列I/O模件，西门子ET 2OOM站包括下列主要组件。a. 电源模件（从120/230VAC 到24VDC )b. 总线模件（用于模件互连的背板总线）c. 接口模件（与PROFIBUS DP 现场总线连接）d. 信号模件（不同过程信号类型的I/O 模件，见下表）ET 2OOM 站可以安装在控制室机柜中或直接安装在现场，具有如下特性a. 通过PROFIBUS-DP 连接b. 传输速率高达12 Mbit/sc. 可选冗余配置d. 模件热插拔在冗余设置中，每个自动处理器主板上的PROFIBUS DP 接口都被使用，或每个自动处理器通过一个接口卡安装在CPU 插槽中。构成了PROFIBUS DP连接到ET2OO 站以及站接口模件（IM153 -2 ）的冗余设置。两个模件同时工作，一个接口模件为主模件。表1-1 TXP -3000系统的I/O 模件类型序号I/O卡件型号1.开关量输入模件SM3212.开关量输出模件SM3223.模拟量输入模件SM331-AI4.模拟量输入模件(HART) SM331-HART5.热电阻输入模件SM331-RTD6.热电偶输入模件SM331-TC7.模拟量输出模件SM3328.脉冲量输入模件FM350-29.SOE输入模件SM321-SOE10.现场信号连接模块FIM1.模拟量输入（SM331-AI）420mA信号(接地或不接地)，最大输入阻抗为250，系统应提供420mA二线制变送器的24VDC电源。对15VDC输入，输入阻抗不小于500k。卡件所有输入通道分别有独立的信号隔离设计。对一些特殊回路(外供电信号回路)，应提供抗干扰隔离措施(包括设置隔离器)。420mA信号和15VDC信号输入可在卡件上方便地设定。变送器的24VDC电源是否由DCS系统AI模件提供也能在卡件上方便地设定。2.模拟量输出（SM332）420mA或15VDC可选，具有驱动回路阻抗大于750的负载能力(部分应用回路应具有大于1K的负载能力)。负端输出应接至隔离的信号地上，系统应提供24VDC的回路电源。卡件所有输出通道均有独立的信号隔离设计，必要时应加外隔离设备。3.数字量输入（SM321）负端应接至隔离地上，系统应提供对现场输入接点的“查询”电压，“查询”电压为24VDC。数字量输入模件一般应采用电隔离，必要时采用继电器隔离。SOE输入信号模件为普通数字量输入模件。4.数字量输出（SM322）数字量输出模件应采用继电器隔离输出，中间继电器的工作电源由FGD_DCS电源柜提供。5.热电阻(RTD)输入（SM331-RTD）能直接接受分度号为Cu50、Pt100等类型的热电阻信号(四线制，不需变送器)。6.热电偶(T/C)输入能直接接受分度号为E、J、K、T和R型的热电偶信号(不需变送器)。热电偶温度补偿及在整个工作段的线性化，应由I/O模件完成，而不需要通过数据通讯总线。热电偶温度补偿范围可满足环境温度的要求。7.脉冲量输入（FM350-2）每秒能接受6600个脉冲。脉冲幅值50mV。用于测量电度量的脉冲输入，系统能对其采集并按不同时段进行电度累加和统计。可修改电度量的倍率、初值等。8. SOE输入模件，其实也就是开关量输入模件（SM321）八 操作员站OTOT具有完整的人机接口（MMI）功能，它通过数据总线可访问服务器中短期档案库存储器和长期档案库存储器，从而可进行电厂的操作和监视功能。OT将服务器的处理功能从OT的显示功能中分离出来，这样OT和服务器之间就没有固定的指定关系，而只有模拟量和数字量以及操作信息的交换。即每台机组的OT，它们是并行冗余的，一旦出现故障，每一台OT都能取代另一台OT的功能。九 工程师站ES在ES上可以对DCS系统进行组态，软件上装与下载，工程师站ES挂在工厂总线上。ES工程师站是一个数据库支持的全图形系统。采用了统一的现代化的图形系统和用户接口,使控制系统的操作快速、安全、方便。ES工程师可以为所有子系统组态，包括总线系统。工程师站为图形界面，无需编程语言。可以自动生成代码及自动下载代码。ES工程师站还可进行系统故障跟踪分析。十 机柜配置西门子SPPA-TXP3000分散控制系统机柜按功能分控制柜和IO机柜，控制柜内正面安装控制器CPU和各类卡件，背面安装FIM端子接线板，IO机柜内正面安装各类卡件，背面安装FIM端子接线板，用于IO输出的FIM端子板上带有输出继电器。十一 远程I/O站远程I/O站采用西门子ET200M系列，通过冗余光缆直接接入自动系统AS。通讯总线为PROFI-BUS现场总线。十二 继电器柜由于DCS模件工作电压为24VDC，但控制对象的驱动电压为220VAC，故DCS的控制驱动信号经继电器柜输出。继电器采用日本进口24VDC线圈、220VAC 5A触点的和泉产品。（有部分继电器已经集成到FIM卡件中）。十三 隔离柜端子柜用于连接DCS系统和电厂现场过程。它们是DCS系统和现场设备及其他供货商之间的供货及设计分界面。十四 现场信号接口FIM西门子SPPA-TXP3000分散控制系统通过FIM现场信号接口模块来连接现场信号与自动控制机柜。每种类型的I/O控制模件配备相应的FIM模块。FIM模块与控制模件均放置在同一个控制机柜中。控制模件放置在机柜前侧，FIM模块放置在后侧，通过预制电缆进行连接。这样既方便了DCS的信号布置，使其合理简洁，又与现场的界面清晰。DCS系统中的数字量输出DO点全部以干接点方式输出，因此在DCS的DO输出与现场控制对象之间加有中间继电器，DO模件所配备的FIM模块均集成有中间继电器。第三节 SPPA-TXP3000系统应用软件SPPA-TXP3000系统软件功能强大，使用单一Java编程语言，采用了模块化软件设计，实现DCS的全部功能。 SPPA-TXP3000 软件体系结构由于采用Java 编程方法，原则上可在不同的硬件平台上分配其组件，SPPA-TXP3000硬件配置包括人机接口、应用服务器和自动处理器AP及I/O卡件。按照一定的顺序、处理周期设计自动控制逻辑，以实现预定功能，该功能是是运行实时环境中，自动处理器AP主要用于执行已组态好的自动控制逻辑，完成确定的控制任务。如果对时间精确性无过高要求，应用服务器中也可以执行自动控制逻辑。自动控制功能与在应用服务器中运行的其他组件交换信息。SPPA-TXP3000系统的客户机与所有应用和控制逻辑完全独立。控制策略的任何修改或者自动化逻辑的彻底更改都不会影响客户机软件设置。人机接口站仍然可以通过网络浏览器访问数据，接收由各个控制对象提供的逻辑或计算结果。因此，人机接口站可以采用标准PC、笔记本电脑或甚至移动PAD，无需安装任何系统软件。一SPPA-TXP3000软件体系结构的主要特点a. 唯一的数据库b. 集成的I&C 、电厂画面、报警、诊断和工程设计c. 功能型共享，无子系统d. 集成汽轮机控制系统e. 软件独立，与硬件平台无关f. 开放性。 二 在操作员站上运行的应用软件1电厂画面和操作面板，允许操作员监控并处理过程控制变量并执行控制任务，如操作设备、调节闭环、响应报警或更改设定值。2报警系统，用来通知操作员在正常或计划的运行中发生的偏差（过程报警）或在l & C 系统中发生的故障（I&C报警）。报警可以在报警一览表、电厂画面中显示，并在报表中记录。3测点图，使操作员可以显示和修改一个测点的全部数据集，包括实时值和报警状态。操作员可以在任何操作员站上通过点击鼠标调出该测点的所有信息。4标签搜索，可让用户查阅与测点相关的信息。可在一个表格中列出具有共同特性、状态条件或者质量的测点集。5动态功能图，包含表示当前信号值的实时数据，例如设备状态或使能条件。通过点击鼠标可以从操作面板导航到相关功能图。6趋势画面，以曲线的形式显示过程数据的历史值或实时值。7报表系统，用来从系统存档数据库中提取用户所需要的任何历史信息。报表可以由手动或事件触发。可使用多种不同的报表，如：状态报表、顺序报表、跳闸报表。8存档系统，整个电厂的所有事件和操作都有效地存储在存档系统中。所有数据都按时间顺序存储在一个中央实时数据库中，包括时间标签、数值和质量状态。三 操作平台操作平台是SPPA-TXP3000系统的最高视图，所有其它视图都可从操作平台中访问。视图可满足不同用户的不同需求，例如设计人员、操作人员、维护人员等。SPPA-TXP3000操作平台用来显示电厂状态，实施电厂运行的监控功能，以及执行工程设计或诊断任务。视图以视窗的形式在操作平台工作区域中打开。在操作平台可打开下列视图： 1项目视图：为工程设计的主要视图。在项目视图中可以看见项目的完整结构，以及所有的项目数据。通过项目视图打开图形编辑器，用来组态所有应用软件和逻辑；打开电厂画面，用来操作电厂的设备。在项目视图中可以组态运行容器，用户还可以在系统运行时更改组态。项目管理也在项目视图中完成。2运行模式下的功能图：动态功能图包含表示当前I/O端口值的实时数据，例如反馈值和使能状态。3趋势：趋势画面以曲线的形式显示过程数据的历史或实时值。4运行模式下的电厂画面：电厂画面以动态对象的形式，在不同的层次呈现电厂。5报表：用来从存档中提取和显示历史过程信息。6诊断视图：显示系统信息并用来分析故障。7电厂画面分层结构图：操作人员用来在电厂画面间导航的结构在此定义。8报警一览表：所有的报警都在报警一览表中显示和组织。9图样编辑器：用来创建和编辑用户自定义的图例和操作面板。10利用模式”功能，操作平台可以在组态模式和运行模式间切换。在运行模式中监控电厂，在组态模式中对电厂画面、功能图、趋势画面、报表等进行组态设计。四 报警系统报警用来通知操作员机组在正常或计划运行中发生的偏差（过程报警）或在I&C系统中发生的故障（I&C报警）。报警系统为用户收集、管理并显示报警信息。1报警类型，按报警的重要性分不同的报警类型，并用颜色来区分，当报警未确认时，该报警处于闪烁状态，不同级别的报警类型由用户自定义或预定义。2报警一览表（ASD）为用户提供浏览、分析和控制报警的界面。ASD以列形式显示报警，并且可以按时间，级别或其它用户可选的条件进行排序。报警态的所有变更均自动更新，并可显示报警返回（报警消失）。报警信息可以根电厂具体需求设计。报警行的内容和次序可以和报表一样方便地更改。可以定并存储一些用户自定义ASD组态，报警的格式和内容也可以根据项目的需求、户需要或者电厂情况简便地设计。可使用高级筛选器功能在线决定筛选内容。3报警确认，根据电厂具体情况或要求，下列方法可以确认报警：（报警确认和报警抑制须由授权用户执行）a. 单独一行确认报警b. 一页报警确认c. 确认一个报警组的所有报警（按项目分层结构中的节点来确认）d. 确认一个画面的所有报警4可以通过操作员手动或通过逻辑抑制报警源的触发条件，有两个抑制方式。a. 报警源不再产生报警，没有报警发送到存档文件或ASD中。b. 报警源继续产生报警，但这些报警不会在ASD中显示，但会被发送到存档文件。五 测点图测点图提供简便快速的测点访问，测点图允许操作员访问一个测点的完整数据组，包括实时值和报警状态。测点由一个自动化功能或一个信号定义。用户可以在授权情况下调整测点属性，例如：强制（非扫描）、报警状态、报警限值与报警值。用户可以直接从测点图跳到任何包含此测点信息的其它视图。在下列情况中使用测点图：a. 故障调查与分析b. 调试、参数修改c. 调节系统参数调整、设定值调整d. 报警处理与状态更改测点图中的几个表单的详细功能:a. 总表包含例如类型ID、版本号和周期时间等的通用信息b. 工程设计参数表包含一个测点的所有工程设计参数c. 动态值/强制表包含所有端口以及所选自动化功能或I/O模件的实时值。“强制” 使操作员可以设置所有输入或输出端口的值d. 硬件表提供所有相关硬件的信息，如I/O模件的类型六 趋势画面的特点a. 一个趋势画面中可以显示10个趋势曲线b. 在实时数据和历史数据间无缝切换c. 全范围的翻卷、拉拽以及缩放工具d. 趋势画面可以向左或向右翻卷，以便显示任何时段的数据e. X 轴可以显示绝对日期和时间段，也可以是相对时间段f. Y 轴可以为所有曲线选择显示工程单位的绝对值或者相对值（如量程的百分比）g. 两个光标线，可以进行值的比较h. 强制（非扫描）、测量故障或者其他类型的测点质量状态均可显示七 存档系统SPPA-TXP3000存档系统为过程控制系统内的过程数据、过程报警、I&C报警、事故顺序记录（SOE）、报表和操作记录提供海量存储和检索。 所有的数据被集中存储在实时数据库中。存档系统可以获取和存储电厂内的连续数据，无数据丢失。存档数据以时文件、日文件和月文件的形式存储在应用服务器的硬盘中。报表存档保存所有生成的记录和报表，如跳闸报表、操作员记录和班报告，用于日后查阅。第四节 SPPA-TXP3000系统配置两台单元机组的控制分别由两套DCS实现，在两台机组的分散控制系统(DCS)之间设置一个单独的公用控制网，并随5号机组DCS系统供货。DCS控制系统采用德国西门子公司的SPPA-TXP3000系统，主要负责宁电B厂主体设备的控制、监视、报警、数据记录和追忆。DCS实现模拟量控制(MCS)、锅炉炉膛安全监控(FSSS)、顺序控制(SCS)和数据采集(DAS)、DEH、ETS、MEH、METS、BP、ECS等功能，满足各种运行工况的要求，确保机组安全、高效运行。公用控制网完成厂用电公用部分、燃油公用系统、压缩空气系统的监控。公用控制网不单独设置操作员站，公用控制网与两台单元机组分散控制系统(DCS)间应设有冗余的通讯网桥，使得运行人员可通过两台机组的任意一套分散控制系统对公用系统设备进行监控。当某台机组的DCS停机或故障时，不会影响公用系统的正常工作和监控作用。公用控制网设有相应的授权措施，确保在任何时候只能接受某一台机组的分散控制系统(DCS)发出的操作指令。一 单元机组DCS系统设备单元机组的DCS控制系统由以下设备组成1. 25对自动控制单元（AP） 自动控制单元AP的CPU主时钟频率133MHz，主存储器容量20MB。2. 数据通讯系统1套2.1冗余的数据总线SINEC H1 FO 1套，采用的是工业以太网，TCP/IP网络协议，100M位/秒，标准周期时间10ms，不带转发器时的数据通讯的最大跨距为3000米，站间的最大的跨距3000米，通讯传输介质为光纤。2.2数据通讯系统中，共有总线耦合器OSM 18只。2.3 操作信息指令总线SINEC H1 FO1套。3. 数据服务器一台采用的是ftServer 4300服务器，处理器Intel Xeon 3.2GHz，内存容量4GB DDR2，硬盘容量74GB，处理字长为64位。4. 操作员站OT 6台操作员站的处理器是Intel P4/ 3GHz，主存储器容量1GB，硬盘容量80GB，显示器是韩国三星214T。5. 大屏控制器1台（用1台操作员站控制）6台84英寸背投式大屏幕显示器(其中2块用于辅控系统)组成大屏幕显示器装配盘(即显示墙)，大屏幕由操作员站和多屏网络拼接系统以及配套软件控制。6. 工程师站（ES ）2台工程师站的处理器是Intel P4/ 3GHz，主存储器容量1GB，硬盘容量80GB，显示器是韩国三星214T。7. 专用历史数据存储装置单元机组配备3台历史数据站，其硬件配置与操作员站硬件一致，较其增加一套DVD-RW驱动器。8单元机组DCS系统I/O卡件分类及数量表2-1单元机组DCS系统I/O卡件分类及数量序号I/O卡件型号单位数量11.开关量输入模件SM321块49212.开关量输出模件SM322块21513.模拟量输入模件SM331-AI块12214.模拟量输入模件(HART) SM331-HART块8315.热电阻输入模件SM331-RTD块5716.热电偶输入模件SM331-TC块5617.模拟量输出模件SM332块4618.脉冲量输入模件FM350-2块1219.SOE输入模件SM321-SOE块4020.现场信号连接模块FIM块1123二 单元机组DCS系统控制柜分类1.主机DCS系统含下列控制柜a. 46个SPPA-TXP3000控制柜b. 1个通讯接口柜CMc. 1个服务器柜OMd. 5个电源柜e. 1个MFT跳闸柜f. 1个接地柜g. 5个ET200M远程I/O柜（循环水系统1个、吹灰器系统4个）2. DEH系统含下列控制柜a. DEH/ETS 1个控制柜b. 2个辅机控制柜c. 1个继电器柜d. 1个电源柜e. 1个服务器柜f. MEH2个控制柜三 公共系统DCS部分1. 公用系统含AP 3 对2. 公用系统有4个SPPA-TXP3000控制柜3.公用系统有1个服务器柜OM4.公用系统有1个电源柜5.公用系统有1个接地柜6.公用系统有3个ET200M远程I/O柜（脱硝、空压机系统、燃油系统各一个）四 各AP柜内的主要逻辑表2-2元机组DCS系统各AP柜内的主要逻辑序号AP柜号机柜数量主要逻辑功能21.AP501 1个机柜机组协调控制机组级顺控燃料主控/给水主控再热器安全门锅炉循环系统22.AP5021个机柜MFT主保护锅炉吹扫油泄漏一次风机 A/火检风机 A23.AP5032个机柜CCOFA SOFA一次风机 B/火检风机 B24.AP505 2个机柜磨煤机A给煤机A燃油系统A煤粉/油燃烧器二次风25.AP507 2个机柜磨煤机B给煤机B燃油系统B煤粉/油燃烧器二次风26.AP509 2个机柜磨煤机C给煤机C燃油系统C煤粉/油燃烧器二次风27.AP511 2个机柜磨煤机D给煤机D燃油系统D煤粉/油燃烧器二次风28.AP513 2个机柜磨煤机E给煤机E燃油系统E煤粉/油燃烧器二次风29.AP515 2个机柜磨煤