热控DCS培训资料

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 Symphony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dSymphony与其

2、它系统的接口e远程I/O1.1现场控制单元 HCU (Harmony Control Unit1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cI/O 模件及 SOE 模件d电源系统控制机柜分配单元机组控制机柜的分配按汽机、锅炉分

3、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的就地控制室内。本项目Symphony控制机柜的具体分配及数量

4、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: 2 公用系统: 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:

5、1 单元机组: 注:主要功能码处理时间的比较(单位 s 微秒 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

6、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

7、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

8、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。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: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

9、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±10µsec;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

10、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。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

11、,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

12、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。1.2中控室设备、大屏幕接口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C

13、onductor 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: 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 CRT 21"hCRT 分辨率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

14、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。 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 256MBytesO-Net 工业TV 信号2工业TV 信号窗口信号1d硬盘容量20GByteseCD-ROM 48Xf软驱 1.

15、44"gCRT 21"hCRT 分辨率1280X1024 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。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

16、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。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。1.3网络通讯系统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。

17、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1.4Symphony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。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Symp

18、hony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。提供信息监控系统SIS与机组DCS网络之间的接口。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。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。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

19、用环路上的电气模件柜中。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。1.5Symphony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

20、,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

21、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

22、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

23、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/

24、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。1.6Symphony远程站系统配置及与国产远程I/O系统的接口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

25、/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

26、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: 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

27、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DASDAS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

28、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

29、 历史数据存储和检索7 过程性能计算2.1 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

30、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

31、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

32、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。

33、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。2.2 过程趋势显示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

34、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

35、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。2.3 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

36、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

37、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。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

38、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。2.4 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

39、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。2.5 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

40、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(SOE1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

41、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。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

42、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

43、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。2.6 历史数据的归档与检索基于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

44、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

45、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。2.7 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

46、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。2.8 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

47、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。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

48、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

49、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。2.9 Symphony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,

50、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。从传统的报警灯、报警继电器、报警蜂鸣器、报警光字牌结构开始,就力求对所发生的报警有一个直观的显示,以及对操作员产生具有一定强度的震撼力。而今天数字化的报警系统不仅有效地继承了典型报警系统的多种优点,而且还在报警信息的处理,报警

51、数据的利用,报警信息的追忆和分析上,更有着独到的长处。现在提供的数字化报警系统或称之为结构,就是当今各种信息处理技术有效结合的一个产物。它不仅充分体现了传统报警的功能,而且注重人员使用的灵活性,提升了报警结构的整体环境。当然,今天的数字化报警系统,也同样必须遵守DCS的基本原则,即采用分散的数据采集和甄别,以及数据的集中管理等成功的模式。Symphony不仅是一个成功的分布式控制系统,也是一个数字化报警系统。它所具有的功能给我们完成过程控制和处理各种报警提供了强有力的支持。在Symphony系统中,对生产过程或系统异常所产生报警的管理,由一系列系统设备共同完成。它们既是分散的独立设备结构,又是

52、功能集成的环境整体,由数据流带动了整个系统的合理运行。现场控制单元HCU是系统就地的分散数据采集和控制设备。它承担着与现场的物理连接和相应的数据采集及处理任务。当过程状态出现异常时,又由它完成异常的判别,以及在确定异常后发出相应的报警。现场控制单元的核心是具有CPU的多功能处理器。对其进行组态后,它就具有了对现场数据的采集及是否发生异常的判别能力。一旦确定为出现异常,处理器不仅产生相应的报告,而且还同时向其它系统设备通报已出现的报警信息。这些执行着不同功能分区的现场控制单元连接着不同的I/O,完成着不同的数据采集及判别,把整个过程相应的各种数据准确地引入系统,建立起分散的现场数据和报警信息资源

53、库。人系统接口HSI是系统中央控制室的核心设备。它承担着系统窗口和操作界面,以及汇集和处理现场数据、系统状态数据的任务。在接到HCU所发出的报警报告后,由它完成报警数据的汇总、排序、分类、保存,以及支持操作员的操作等。人系统接口的CRT为操作员提供了最好的显示窗口,使操作员能够借助它了解过程及所发生的报警。人系统接口的多种媒体的存储器及数据输出设备为系统管理,保存现场和系统数据提供了强有力的手段。人系统接口的操作界面如:各种显示画面,操作员使用的操作设备等,使操作员尽快进入系统,改变异常状态提供了有效的支持。经过标签数据库和画面组态的人系统接口,成为向操作员提供完整的现场和系统状态数据,以及报

54、警信息的管理结构。现场控制单元是一个采用模件化结构的就地设备。它包括了安装结构、通讯结构、控制结构、与现场的连接结构、电源结构等。现场控制单元可支持三种类型的模件即:通讯模件、多功能处理器模件和I/O模件等。现场控制单元内置了以传送控制数据为主体的控制通道,以及以支持多功能处理器获得接口的扩展总线。这两级总线及相应的设备,就把现场控制单元变成了系统的一个节点。向整个系统提供它所连接I/O的数据信息和状态。现场控制单元的核心是多功能处理器。它当然必须经过组态。组态就使多功能处理器具有了报警数据分散采集和甄别的能力。对现场控制单元多功能处理器的组态,需使用一系列由系统提供的标准算法即功能码。功能码

55、 Function Code(FC驻留在控制器的内存内,一旦确定了地址后,就成为了功能块。当把这些功能块按照需要建立起功能块的逻辑关系后,经过编译控制器的组态就可以装入相应的存储器内,形成完整的控制策略。在功能码系列中包括了一定数量具有报告数据特性的功能码,如:适于常规模拟量数据采集的FC30模拟量例外报告功能码;适于常规数字量数据采集的FC45数字量例外报告功能码;在人系统接口上有控制面板,并可改变操作特性及参数的FC80模拟量站功能码;在人系统接口上有控制面板,并可改变状态的FC62数字驱动功能码,等;在系统中共驻留了10多个具有报告特征的功能码。它们可以承担起数据采集及报警判别的功能。功

56、能码的组态过程,需经过选择对位的功能码,设定相应的功能码规格参数,以及建立完整的功能码逻辑关系和块地址。这一组态过程可在系统工具Composer内以图形方式直观地进行。以FC30功能码为例,说明一个模拟量采集数据的报警判别。FC30具有一个供工程师组态使用的图标。该图标不仅能够使工程师一目了然地知道功能码的特性,而且还可以通过它所具有的输出(N,规格参数(S,得到功能特性,以及使用连线的方式进行功能码间逻辑关系的确定。FC30的图标 FC30具有的规格参数(S1-S7 其中:规格参数S5:描述了该模拟量采集值的高报警限;规格参数S6:描述了该模拟量采集值的低报警限;当采集的模拟量超过以上参数设

57、置的值时,就会在输出端(N处得到一个以例外报告方式出现的报警报告。请注意该两项参数是可调的。就是说,在人系统接口上可进行这两项参数的修改,而且不会中断控制器的工作,改变操作方式(执行方式。FC30的块输出(N(该块仅有一个块输出 该输出是一个具有质量标志的实数。它将向其它系统设备通报这一模拟量的数据,即例外报告或称之为报警报告。当控制器的CPU执行在该功能块时,它会把从其它功能块传送来的模拟计数值加以相应的报警判别。如果认为该值超过参数设置的范围,即在(N端得到报警报告。反之将不会得到相应的报告。它的判别就如同下图给出的过程一样。FC30报告产生的示意图 请注意:在该图中标有、的点,均产生了例外报告即报警报告。这些报警报告会自动进入控制器的存储器,并按照网络采集报告的节奏,进入相应的例外报告数据库,并形成该节点的信息包传递至其它节点如人系统接口设备等。另外,除FC30功能码外,还有FC177是一个增强型模拟量数据采集功能码。它还可向系统提供多级及偏差报警等能力。在对控制器的组态中,还应不失时机地使用具有改变操作特性及相关参数的功能码,如在人系统接口上具有控制面板的模拟量控制站FC80站功能码