分散控制系统(DCS)介绍

1、分散控制系统(DCS介绍一、系统概况:1. DCS系统的特点DCS系统也称分布式控制系统,其实质是计算机技术对生产过程进行集中监视、操作、管理和分散控制的一捉新型控制技术。其功能特点是:通用性强、系统组态灵活、控制功能完善、数据处理方便、显示操作集中、人机界面友好、安装简单规范化、调试方便、运行安全可靠等。2. 分散控制系统的构成作为一种纵向分层和横向分散的大型综合控制系统,它以多层计算机网络为依托,将分布在全厂范围内的各种控制设备的数据处理设备连接在一起,实现各部分信息的共享的协调工作,共同完成控制、管理及决策功能。1 其硬件设备由管理操作应用工作站、现场控制站和通信网络组成。管理操作应用工

2、作站包括工程师站、操作员站、历史数据站等各种功能服务站。A. 工程师站提供技术人员生成控制系统的人机接口,主要用于系统组态和维护,技术人员也可以通过工程师站对应用系统进行监视。B. 操作员总理提供技术人员与系统数据库的人机交互界面,用于监视可以完成数据的状态值显示和操作员对数据点的操作。C. 历史站保存整个系统的历史数据,供组态软件实现历史趋势显示、报表打印和事故追忆等功能。现场控制站用于现场信号的采集处理,控制策略的实现,并具有可靠的冗余保证、网络通信功能。通信网络连接分散控制系统的各个分布部分,完成数据、指令及其它信息的传递。为保证DCS可靠性,电源、通信网络、过程控制站都采用冗余配置。2

3、 分散控制系统的软件是由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件组成。3 分散控制系统在结构上采用模块化设计方法,通过灵活组态,合理的配置,可以实现火电机组的模似量控制系统(MCS、数据采集系统(DAS、锅炉燃烧控制和炉膛安全系统(FSSS、顺序控制系统(SCS等功能。3. 名词术语解释DCS分散控制系统指控制功能分散、风险分散、操作显示集中、采用分布式结构的智能网络控制系统。DAS数据采集系统指采用数字计算机控制系统对工艺系统和设备的运行参数、状态进行检测,对检测结果进行处理、记录、显示和报警,对机组的运行情况进行运算分析,并提出运行指导的监视系统。MCS模拟

4、量控制系统指通过控制变量自动完成被控制变量调节的回路。CCS协调控制系统指将锅炉-汽轮发电机组作为一个整体进行控制,通过控制回路协调锅炉汽轮机在自动状态下运行给锅炉、汽轮机的自动控制系统发出指令,以适应负荷变化的需要,尽最大可能发挥机组的调频、调峰的能力,它直接作用的执行级是锅炉燃料控制系统和汽轮机控制系统。SCS顺序控制系统指对火电机组的辅机及辅助系统,按照运行规律规定的顺序(输入信号条件顺序、动作顺序或时间顺序实现启动或停止过程的自动控制系统。FSSS炉膛安全监控系统指对锅炉点火和油枪进行程序自动控制,防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压等原因引起炉膛爆炸(内爆或外爆而采取的监视和控制措施的自动

5、系统。其包括燃烧器控制系统BCS和炉膛安全系统FSS。AGC自动发电控制,根据电网对各电厂负荷要求对机组发电功率由电网调度进行自动控制的系统。MFT总燃料跳闸指保护信号指令动作或由人工操作后,快速切断进入炉膛的所有燃料而采取的措施。DEH汽轮机数字式电液控制系统,是按电气原理设计的敏感元件、数字电路以及按液压原理设计的放大元件和液压伺服机构构成的汽轮机控制系统。ATC或ATSC汽轮机自启动,根据汽轮机的运行参数和热应力计算,使汽轮机从盘车开始直到带初负荷按程序实现自启动。OPC超速保护控制功能,是一种抑制超速的控制功能,常见有以下两种:i.当汽轮机转速达到额定转速的103%时,自动关闭中、高压

6、调节汽门;当转速恢复正常时,开户这些汽门以维持额定转速。ii.当汽轮机转速出现加速度时,发出超驰指令,关闭高、中压调速汽门;当加速度为0时由正常转速控制回路维持正常转速。BPC旁路控制系统,是汽轮机旁路系统的自动投入和旁路系统蒸汽压力、温度等自动控制系统的总称。ETS汽轮机的紧急跳闸系统,是在汽轮机的运行过程中,机组重要参数越线等异常工况下,实现紧急停止汽轮机运行的控制系统。MEH给水泵电液调节系统,是采用微型计算机控制和液压执行机构实现控制逻辑,驱动给水泵汽轮机的控制系统。UPS不间断电源RB辅机故障减负荷,是针对机组主要辅机故障采取的控制措施,即当主要辅机(如给水泵、送风机、引风机发生故障

7、机组不能带满负荷时,快速降低机组负荷的一种措施。4. 分散控制系统的运行维护的主要内容包括系统在投运前应做好必要项目的检查,检查合格且一切准备就绪后系统上电,按照相关步骤启动系统,并验收系统各部分正常后,投入在线运行。系统正常运行后,做好日常维护工作,发现问题及时查明原因解决处理,并根据热控系统的运行工况决定热控设备的投入与退出。5. 分散控制系统常见故障1 通信网络类故障,主要有节点总线故障、就地总线故障、地址标识的错误。2 硬件故障,主要有人机接口故障、过程通道故障。3 人为故障,在系统维护或故障处理时的误操作现象。4 电源故障5 SOE工作不正常6 干扰造成的故障。主要有系统的接地情况、

8、电源质量、过程控制处理机主/备处理机之间的切换、大功率无线通信设备等。6. 分散控制系统的试验1 模拟量控制系统扰动试验投入运行的模拟量控制系统应定期进行扰动试验,其分为内扰和外扰试验。A. 内扰试验(包括定值扰动:要求在70%负荷进行,扰动量为被调介质满量程的10%B. 外扰试验(负荷扰动:机组负荷在70%以上时可进行负荷扰动试验,负荷变化按快、中、慢三种工况进行。主要的试验有:机组燃料调节系统(BCS扰动试验条件:A 汽包水位调整到合适位置,负荷保持不变B 炉膛负压调节系统和送风量调节系统处于自动状态C 稳定工况下,主汽压力应保持在给定值的0.2MPa范围内D 给粉机运行正常,将中层给粉机

9、投入自动调节手动给粉机的转速在450500 rpm左右E 试验时应有司炉和工作负责人以上岗位进行操作F 主控班技术员、生产部专工、热工专工、炉运专工现场监护指导改变主汽压力定值扰动试验条件同上机组送风调节系统AFSC扰动试验条件:A汽包水位调整到合适位置,负荷保持不变B 氧量及风量变送器指示准确C 炉膛负压调节系统在自动状态D 送风机挡板有一定的调节余量E稳定工况下,主汽压力应保持在给定值的0.2MPa范围内F 试验时应有司炉和工作负责人以上岗位进行操作G 主控班技术员、生产部专工、热工专工、炉运专工现场监护指导机组协调控制系统CCS扰动试验条件:A 汽包水位调整到合适位置,负荷保持不变B 炉

10、膛负压调节系统、燃料调节系统和送风量调节系统处于自动状态C 稳定工况下,主汽压力应保持在给定值的0.2MPa范围内D 试验时应有司炉和工作负责人以上岗位进行操作E 主控班技术员、生产部专工、热工专工、炉运专工现场监护指导2 控制其它功能试验机组RB试验试验条件:A. CCS、FSSS的单系统RB冷态试验及两个系统联调时的RB冷态试验已做且成功;热工其它系统及机炉电等相关专业的冷、热态试验都已完成。B. 机组满负荷的情况下,下列自动系统已运行:协调控制系统。可以正常运行,且TF方式正常工作除氧器水位控制系统炉膛负压控制系统送风控制系统主燃料控制系统给水控制系统中的汽泵三冲量控制系统进热汽温控制系

11、统再热汽温控制系统DEH在协调方式下运行正常FSSS的机炉大联锁试验成功,RB的动作逻辑正常TF方式的调节符合要求“机组负荷摆动试验”已完成,控制性能满足机组运行要求主、辅机设备均无重大缺陷DEH系统TPC功能试验成功,减负荷速率能满足要求试验简介:(送风机RB当机组负荷180MW以上时进行。动作过程:负荷大于180MW,一台送风机跳闸后,CCS将控制方式自动由协调转为 TF，中止 ADS（远方自动调度方式），将主汽压力设定值锁定在 合适位置，CCS 侧汽机控制自动切为 TF，以防止压力下降太多，炉侧 FSSS 切两层给粉机余两 层手动，同时，LDC（负荷指令计算机）的输出减负荷到 180MW

12、 并以此作为送风量、氧量校正 信号，并向 FSSS 发跳闸给粉机，最终保留两层。 AGC 试验。检查机组适应负荷指令要求变化能力，使机组能够在一定范围内， 按一定速率跟踪中调要求的负荷指令出力。 机组甩负荷试验。汽轮机调节系统的品质。 3 保护联锁试验 锅炉保护联锁试验 风机联锁试验 磨组联锁试验 锅炉所有阀门的调试 机、炉、电大联锁 大修中变更的保护联锁试验 运行中出现异常的保护联锁试验 7. DCS 系统故障紧急处理措施基本原则 1 DCS 系统紧急处理措施 当全部操作员站出现故障时（所有上位机黑屏或死机），若主要后备硬手操及监视仪 表可用且暂时能够维持机组正常运行，则转为后备操作方式，同

13、时排除故障并转入操作员站 运行方式，否则应立即停机、停炉。 当全部操作员站出现故障时（所有上位机黑屏或死机），对无可靠后备硬手操及监视 仪表的机组，应立即采取紧急停机、停炉。 当分散控制系统通信网络发生故障时，造成所有数据不能进行刷新（死机），按上条 措施执行。 当主要模拟量控制 MCS 系统通信网络故障或主、副控制单元 DPU 均出现故障（死机或 失电）时，对无可靠后备硬手操及监视仪表的机组，在无法维持机组的安全可靠运行时，应 立即采取停机、停炉。 当 FSSS 系统通信网络发生故障或主、副控制单元 DPU 均出现故障（死机或失电）时， 对无可靠后备硬手操及监视仪表的机组，在无法维持机组的安

14、全可靠运行时，应立即采取停 机、停炉。 2 DCS 系统各功能故障紧急处理措施 当部分操作员站故障时，只有少数操作员站可监视和操作时，应由可用操作员站继续 维持机组稳定运行，但此时应停止重大操作，并做好事故预想，联系检修人员处理。 DEH 失电造成汽轮机跳闸时，应按汽轮机跳闸处理。若未造成汽轮机跳闸时，将 DEH 切至硬手操，继续维持机组稳定运行，但此时无特殊情况应停止操作，并做好事故预想，立 即联系检修人员处理。 FSSS（或 CCS）失电后 MFT 保护应及时动作，否则应手动停机停炉。若手动 MFT 按钮 无效，则应立即采取同时“停止甲乙排粉机、磨煤机、给煤机电源，给粉机工作及备用电源”

15、措施，同时关闭进油速断阀、回油再循环阀。 辅机程控失电后，运行人员尽量稳定机组运行，加强监视，立即联系检修处理，不能 维持运行时（运行设备跳闸，备用设备无法启动），应采取紧急停止机组运行的措施。 3 一对 DPU 同时离线的紧急处理措施 当 DCS 系统控制单元 DPU 的一对主、副 DPU 均离线故障后，无须进行停机，立即联系 检修人员处理。 检修维护人员应检查哪些点被其他系统调用， 并参与了保护或联锁， （DPU） 在 升为主控前，应该将保护或联锁进行暂时解除。 当 ECS 系统控制单元（DPU）的一对主、副 DPU 均发生离线故障后无须进行停机，立即 联系检修维护人员处理，电气专业根据机

16、组实际运行情况，做好相应安全措施后，进行在线 更换 DPU。 当一般 MCS 系统控制单元（DPU）的一对主、副 DPU 均发生离线故障后，根据机 组运行情况 ，若运行参数达到停机停炉时，应采取紧急停止机组运行的措施。 当 SCS 系统控制单元 （DPU） 的一对主、 DPU 均发生离线故障后， 副 尽量稳定机组运行， 运行人员加强监视，立即联系检修人员处理。不能维持设备运行（运行设备跳闸，备用设备 无法启动）时，应采取紧急停止机组运行的措施。 当 FSSS 系统控制单元（DPU）的一对主、副 DPU 均发生离线故障后，应采取紧急停止 机组运行的措施，苦手动 MFT 按钮无效，则应立即采取多种

17、形式同时停止甲乙排粉机电源、 甲乙磨煤机电源 、甲级乙给煤机电源 、给粉机工作和备用电源的措施，同时关闭进油速断阀、回油再 循环阀。 当 IDAS 系统（小数据采集系统）控制单元（DPU ）发生离线故障后，无须进行 停机，立即联系检修维护人员处理，进行在线更换 DPU。 当 DEH 系统控制单元 （DPU） 的一对主、 DPU 均发生离线故障后， 副 将切 DEH 至硬手操， DEH 切至硬手操， 将 继续维持机组稳定运行，但此时无特殊情况应停止操作，并做好机组事故预想，同时立即联 系检修维护人员处理，进行在线更换 DPU。 4 单 DPU 离线的紧急处理措施 无论哪个系统控制单元 （DPU）

18、的单 DPU 离线故障后，运行应及时 联系检修人 员处理，进行在线更换 若系统控制单元（DPU）的单 DPU 运行且发生离线故障后，按上述两个 DPU 均离 线时的安全措施处理。 5 组态文件丢失的紧急处理措施 当 DAS 系统、ECS 系统、DEH 系统控制单元（DPU）的一对主、副 DPU 的组态文件发现 丢失时，运行人员应及时联系检修人员处理。检修维护人员应进行如下处理：下装组态文件 至副控状态的 DPU，根据测点调用情况，确认哪些点需要进行强制，在强制完毕后，将副控 DPU 升为主控。 当 MCS 系统控制单元（DPU）的一对主、副 DPU 的组态文件发现丢失时，运行人员应及 时联系检修维护人员处理。根据组态文件丢失或后备硬手操及监视仪表设置的实际情况，决 定是否打闸停机停炉，检修维护人员应按下列处理步骤：通过对副控 DPU 下装完整组态，在 升为主控之前检查组态文件，确认组态文件，确认组态文件无误，对可能引起扰动的设备， 其 AO 输出应根据现场设备的实际反馈值进行置值，全部确认无误再将副控 DPU