DCS基本知识讲座

DCS基本知识目录第一章DCS系统基础第二章自动控制基础第三章玉环电厂典型逻辑设计思路第一章DCS基础§1.1定义§1.2结构§1.3发展1.1定义分散控制系统，即（DistributedControlSystem）的缩写，又称为集散控制系统，它是以微处理器为核心，实现功能集中、危险分散的控制系统。其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理1.2结构三点一线DPUENGOPR网络玉环电厂DCS结构图TimeSynchronizationOVERVIEWOFSYSTEMARCHITECTUREBack-upSwitchRSwitchRX2X3COMMON1&2CONTROLSYSTEMR1R2Back-upSwitchA

SwitchA

X2&X3B1F1R1B2F2R2UNIT#1CONTROLSYSTEMBack-upSwitchBSwitchBX2&X3Back-upSwitchCSwitchCX2Back-upSwitchDSwitchDX2B1B2Back-upSwitchESwitchEX2UNIT#2CONTROLSYSTEMBack-upSwitchFSwitchFX2&X3Back-upSwitchGSwitchGX2Back-upSwitchHSwitchHX2F1F2Back-upSwitchISwitchIX2ToUnit3&4CoreSwitchTo:Z1玉环电厂网络结构图UNIT-1ECSMCS27

xRedundantController+22xextendedCabinetDASSCSFSSS1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2CLocalRemoteI/OBackupEthernetSwitchB2C2C2C2C2CEthernetSwitchB1C1C1C1C1CTOIPSWITCH1U1C1C1C2C2C2C1UBackupEthernetSwitchC2C2C2C2C2CEthernetSwitchC1C1C1C1C1C1C1C1C2C2C2C1UBackupEthernetSwitchD2C2C2C2C2CEthernetSwitchD1C1C1C1C1C1C1C1C2C2C2CBackupEthernetSwitchE2C2C2C2C2CEthernetSwitchE1C1C1C1C1C1C1C1C2C2C2C1U1C2CIPSwitchLaserPrinterLaserPrinterLaserColorPrinterLaserPrinter2x84”LSDOPR1C2COPR1C2COPR1C2COPR1C2COPR1C2CSS/EWSHistorianEngineerStation400mTOSWITCHU11C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2C1C2COPR1C2COPCStation

FirewallRouter(CISCO2621)DMZSwitchConnectiontoSISSystem,EthernetlinkwithTCP/IPinterface1.3发展4C的产物：Control控制理论Computer计算机Communication通信Crt显示1.4分代第一代单个站，无联系第二代局域网的运用第三代开放式的结构第四代全开放发展方向：FCSFCS简介现场总线控制系统（fieldbuscontrolsystem）的简写。特点：（1）很好的开放性、互操作性和互换性（2）全数字通信。（3）智能化与功能自治性。（4）高度分散性。（5）很强的适用性。FCS的关键要点FCS系统的核心是总线协议，即总线标准。FCS系统的基础是数字智能现场装置FCS系统的本质是信息处理现场化第二章自动控制基础§2.1概述§2.2分类§2.3主要的自动化系统§2.4运用§2.5单元机组的控制方式§2.6CCS控制方式

生产过程自动化是保持生产稳定、降低成本、改进劳动条件、促进文明生产、保证生产安全和提高劳动生产率的重要手段。自动化水平是衡量一个国家的生产技术和科学水平先进与否的一项重要标志。电力工业中电厂热工过程自动化技术相对于其它民用工业部门有较长的历史和较高的自动化水平，电厂热工自动化水平的高低是衡量电厂生产技术的先进与否和企业现代化的重要标志。2.1概述把工业生产过程中的温度、压力、液位、浓度等状态参数作为被控参数的控制系统叫过程控制系统。一、自动控制系统的组成图锅炉汽包水位人工控制示意图

任务：保证锅炉的安全运行，使汽包的水位稳定在一定的范围内。图.人工控制原理图图.汽包水位自动控制系统示意图

用自动化装置代替上述人工操作来完成控制任务，就形成了自动控制系统。自动控制系统可以由以下几个部分组成：

测量变送器：

用来测量被调量，并把被调量转换为与之成比例的某种便于传递和综合的信号。

给定元件：用来设置被调量的给定值或与该给定值对应的电信号。图汽包水位自动控制原理框图

调节器：接受被调量信号和给定值比较后的偏差信号，输出一定规律的控制指令给执行器。执行器：根据调节器送来的控制指令去推动调节机构，改变调节量。调节机构：接受控制作用去改变调节量变化的具体设备。控制对象：被控制的热工生产过程或设备。被调量：表征热工过程是否符合规定工况的物理量。扰动：

生产过程中引起被调量偏离给定值的各种因素。调节量：由控制作用来改变并去控制被调量变化的物理量。1．按控制方式分类

闭环控制系统（也称反馈控制系统）：它的被控量信号反馈到控制设备的输入端，成为控制设备生产控制作用的依据。只要被控量与给定量之间有偏差，控制设备就要对控制对象施加作用，直到被控量符合要求为止。特点:基于偏差，消除偏差，可克服各种扰动对被控量的影响。由于控制作用落后于干扰，因此相对来讲控制不及时。2.2自动控制系统的分类

开环控制系统（也称前馈控制系统）：控制设备和控制对象在信号关系上没有形成闭合回路的控制系统，其被控量没有反馈到控制设备的输入端。特点:按扰动进行控制，结构简单，精度差，只能克服单一扰动。复合控制系统：开环控制和闭环控制组合的一种控制系统。2．按闭合回路的数目分类

单回路控制系统：只有一个被控量信号反馈到控制器的输入端。形成一个闭合回路。图.单回路控制系统的原理框图

多回路控制系统：具有一个以上的闭合回路，控制器(调节器)除接受被控量反馈信号外，还有另外的输出信号直接或间接地反馈到控制器的输入端。例如串级控制系统和导前微分控制系统都是双回路控制系统。图.串级控制系统的原理框图3．按给定值分类

恒值控制系统：给定值保持不变，从而被控量也相应保持不变，主要矛盾是克服扰动对被控量的影响，最终使被控量与给定值相等。主要的热工控制系统，如：给水控制系统、再热汽温控制系统等。

随动控制系统：给定值按预先不能确定的一些随机因素而变化。因而被调量也跟随给定值而随机变化。

如：单元机组负荷控制系统；军事上的火炮跟踪系统；导弹预测拦截系统。程序控制系统：给定值按已知的时间函数变化。控制的任务是使被控量尽快与给定值相等。例如：汽轮机自动启停系统TAS：汽轮机启动过程中，要求汽轮机的转速按一定程序升降等；炉膛吹灰系统等。1.SIS：厂级实时监控信息系统（SupervisoryInformationSysteminPlantLevel，简称SIS）

SIS是发电厂的生产过程自动化和电力市场交易信息网络化的中间环节，是发电企业实现发电生产到市场交易的中间控制层，是实现生产过程控制和生产信息管理一体化的核心，是承上启下实现信息网络的控制枢纽。

♦实现全厂生产过程监控

♦实时处理全厂经济信息和成本核算

♦

竞价上网处理系统

♦

实现机组之间的经济负荷分配

♦

机组运行经济评估及运行操作指导

2.3主要自动化系统2.AGC：自动发电控制系统，（automaticgenerationcontrolSystem，AGC）由于调速器为有差调节，因此对于变化幅度较大、周期较长的变动负荷分量，需要通过改变汽轮发电机组的同步器来实现，即通过平移调速系统的调节静态特性，从而改变汽轮发电机组的出力来达到调频的目的，称为二次调整。当二次调整由由电网调度中心的能量管理系统来实现遥控自动控制时，则称为自动发电控制（AGC）。

3.BPS

旁路控制系统（bypasscontrolsystem，BPS）大型中间再热式机组一般都设置旁路热力系统，其目的是在机组启、停过程中协调机、炉的动作，回收工质，保护再热器等。完备的旁路控制系统是充分发挥旁路系统功能的前提。

4.CCS

单元机组协调控制系统（coordinationcontrolsystem，CCS）协调控制是基于机、炉的动态特性，应用多变量控制理论形成若干不同形式的控制策略，在机、炉控制系统基础上组织的高一级机、炉主控系统。它是单元机组自动控制的核心内容。

5.FSSS

锅炉炉膛安全监控系统（furnacesafeguardsupervisorysystem，FSSS）或称燃烧器管理系统（burnermanagementsystem，BMS）

炉膛安全监视系统包括炉膛火焰监视，炉膛压力监视，炉膛吹扫，自动点火，燃烧器自动切换，紧急情况下的主燃料跳闸等。6.SCS

顺序控制系统（sequencecontrolsystem）

按照生产过程工艺要求预先拟定的顺序，有计划、有步骤、自动地对生产过程进行一系列操作的系统，称之为顺序控制系统。顺序控制也称程序控制，在发电厂中主要用于主机或辅机的自动启停程序控制，以及辅助系统的程序控制。7.DAS

数据采集系统（dataacquisitionsystem）

又称为计算机监控系统，其基本功能是对机组整个生产过程参数进行在线检测，经处理运算后以CRT画面形式提供给运行人员。该系统可进行自动报警，制表打印，性能指标计算，事件顺序记录，历史数据存储以及操作指导等。

8.DEH

汽轮机数字电液控制系统（digitalelectrichydraulicsystem）汽轮机数字电液控制系统是汽轮发电机组的重要组成部分，除完成汽轮机转速、功率及机前压力的控制外，还可实现机组启停过程及故障时的控制和保护。

2.4运用

当前：经典控制论范畴：（PID算法）比例积分微分现代控制论的实际运用：神经元网络、专家系统运用：PROSI、TOP7、IFIT、状态观测器等方向2.5单元机组的控制方式工作模式锅炉主控汽机主控调频基本模式手动手动无锅炉跟随(BF)自动、调压手动、调功无汽机跟随(TF)手动、调功自动、调压无协调(CCS)自动自动有玉环电厂几种方式工作过程：汽机调节器WT1(s)控制输出功率，锅炉调节器WT2(s)控制汽压。当功率给定值N0变化时，通过汽机调节器控制蒸汽调节阀开度uT，改变汽机的进汽量，使输出功率NE符合负荷要求。同时，调节阀开度uT的改变，使机前压力PT发生变化，通过锅炉调节器改变燃料量。

锅炉跟随工作过程：当功率给定值N0变化时，通过锅炉调节器改变燃料量M，同时，给水量和送风量也改变。在使机前压力PT改变后，通过汽机调节器调节蒸汽调节阀开度uT，使汽机功率与负荷要求一致。汽机跟随协调控制方式就是一种较好地解决机组的负荷适应性与运行稳定性这一对矛盾的运行方式。协调控制系统的一个重要设计思想，就在于蓄能的合理利用和补偿：

1）充分利用锅炉的蓄能，又要相应限制这种利用；

2）补偿蓄能，动态超调锅炉的能量输入。

协调控制系统的一个关键控制策略，在于尽可能减少和消除锅炉、汽轮机动作间的相互影响，采用扰动补偿、自治或解耦的控制原则。扰动应由扰动侧的控制回路自行快速消除，而非扰动侧的控制回路应少动或不动，以利于动态过程的稳定。

2.6、协调控制系统

为了提高负荷响应能力，世界上越来越多的CCS设计采用前馈控制技术，使锅炉输入能被控制得很接近于届时要求的量，而不完全依赖于反馈控制的缓慢且往往会引起不稳定的积分过程。

工作过程：功率偏差信号和汽压偏差信号同时送到汽机调节器和锅炉调节器。稳态时，实发功率NE等于给定值N0，机前压力PT等于给定值P0；暂态时，当功率给定值N0增大时，ΔN=N0-NE增大，通过汽机调节器WT1(s)开大调节阀开度uT，同时通过锅炉调节器WT2(s)增大燃料量和蒸汽流量，使输出功率NE增大。这时，PT减小，ΔP=P0-PT减小，使汽机调节器WT1(s)关小调节阀uT，通过调节器WT2(s)增大PT，使PT达到正常值，而ΔN继续使NE达到N0，机组达到新的稳态。协调的基本要求：

机组负荷不时，保持为给定值，机组负荷变动时，在给定值附近范围内变化。具体而言控制2个参数，即：外部参数(Pe)要求,输出电功率(Pe)，反映机组对外能量的输出量，要求能迅速适应负荷变化的需要。内部参数(Pt),机前压力(Pt)，反映炉机之间产汽和用汽的能量是否平衡以及机组蓄能的大小。是机组是否协调的一个主要指标，要求(Pt)在设计曲线附近变化。单元机组协调控制原理图原则性方框图非线性元件的目的①提高机组对外界负荷变化初始响应能力（当P0变化时，让PT在一定范围内变化，充分利用机炉间的相互作用—利用非线性元件的死区；②限制PT在动态过程中的过大变化—利用非线性元件的输出负荷管理中心（LMCC）回路LMCC作用LMCC（drop2sh010）包含2个回路负荷指令运算回路：负荷指令形成，把阶跃指令变为斜坡指令。和负荷指令限制回路：负荷上下限（及速率）、返航RB（drop2sh018、三大风机、空预器、磨、给泵）、闭锁增减、迫升、迫降（无），FCB（快速甩负荷）。闭锁的区别第三章我厂典型逻辑的设计思路

§3.1SCS典型逻辑

§3.2MCS典型逻辑

§3.3其它典型逻辑

3.1SCS部分

开关量驱动级设计：驱动级是针对具体设备所进行的监视与控制，主要有启动操作、状态指示、故障报警和设备的连锁保护等功能。基本上按照三级结构：功能组级、子功能组级、驱动级结构。主要有3种：旋转设备、电动门（含双指令电磁阀）、气动门马达驱动级：KKS后缀意义总结：特点规范化画面和逻辑接口形式，驱动级广泛应用打包点。启动和停止指令输出都采用短信号的形式，持续时间2秒，指令互相闭锁接至驱动级的跳闸信号一般采用短信号。故障信号屏蔽启动/停止允许例外：1、drop4sh118（一次风机）循泵drop23sh307/308①连锁信号为长信号②连锁停不受限制特殊驱动级：1有急停：例：drop11sh536磨旋转分离器有急启动：例：drop22sh184投备用方可急启，交流密封油泵、定子冷却水泵变频器：①给煤机drop11sh558没有区别②旋风分离器drop11sh536I、启动和马达一样，启动信号为长信号，利用触发器。即：实质为单指令驱动级。II、停就是对启动进行复位注：停指令信号已经取消，所以这条复位条件应该不对。③凝结水泵Adrop17sh168利用阀门的驱动级修改而来，参见drop18sh168注：（个人见解）1、6KV马达连锁停不应该并入允许条件，保护设备，除个别辅助设备：如风机油泵等。2、把不存在跳闸信号作为启动许可条件，避免误启动设备和条件考虑不周到。（电泵等少数有）3、应该设计操作确认，即组合按钮，防止误操作4、可考虑长信号，避免存在跳闸条件而启动。5、故障信号不要屏蔽停止允许，一般就地有保护。例如凝结水变频泵阀门驱动级

1、双指令（电动门、双控电磁阀）例如：drop17sh266各位代表意义KKS后缀意义特点：规范化画面和逻辑接口形式，驱动级广泛应用打包点。开和关指令输出都采用长信号的形式，指令互相闭锁接至驱动级的连锁信号一般采用短信号。故障信号屏蔽开/关允许预留中停接口注：（个人见解）1、故障信号不应该并入允许条件，作为报警即可。阀门有自身的保护，有的故障是报警而