电厂自动控制ppt 876 42mb

1、电厂自动控制第一章 火电厂DCS控制系统简介来自 中国最大的资料库下载本课程目录第一章 火电厂DCS控制系统简介第二章 基于Matlab的控制系统分析与设计基础第三章 热工自动调节系统的分析与整定第四章 火电厂单元机组控制系统来自 中国最大的资料库下载第一章 火电厂DCS控制系统简介1.1 DCS系统概论1.1.1 DCS系统简介DCS是分散控制系统（Distributed Control System）的简称，国内一般习惯称为集散控制系统。它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机（Computer）、

2、通讯（Communication）、显示（CRT）和控制（Control）等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。来自 中国最大的资料库下载DCS的构成方式DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。来自 中国最大的资料库下载过程控制级处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操

3、作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。来自 中国最大的资料库下载DCS的特点：（1） 高可靠性由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的失效。此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。来自 中国最大的资料库下载DCS的特点：（2） 开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系

4、统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。来自 中国最大的资料库下载DCS的特点：（3） 灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。来自 中国最大的资料库下载DCS的特点：（4） 易于维护功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时， 可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故

5、障。来自 中国最大的资料库下载DCS的特点：（5） 协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。来自 中国最大的资料库下载DCS的特点：（6） 控制功能齐全控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。来自 中国最大的资料库下载8家国外公司垄断电厂DCS过去，国内大型发电机组分散控制系统（DCS）一直是从国口，被原能源部、电力部热工自动化领导小组指定的八家国外公司产品

6、所垄断。来自 中国最大的资料库下载限定的8家DCSABBINFI 90Contronic Procontrol西屋Ovation 西门子 Teleperm 福克斯波罗 I/A 日立HIACS MCSMAX来自 中国最大的资料库下载2002年6月8家限制废止关于撤销原“部热工自动化领导小组”各有关单位：1992年1994年期间，原能源部、电力部热工自动化领导小组根据热工技术的发展趋势对微机分散控制系统（简称DCS）在火电大机组上应用的问题提出了指导性意见， 根据DCS产品的先进性及其在火电厂的应用业绩、工程经验及与国内制造厂家合作等情况，曾先后提出

7、了推荐的DCS产品供工程招标选用。该指导性意见在DCS技术引进初期，对促进其推广应用，规范市场竞争，降低造价，促进技术进步，支持国产化等方面发挥了重要的作用。为适应我国加入WTO后的要求，经公司研究决定撤销原部热工自动化领导小组，原领导小组关于DCS选型的推荐意见也同时废止，各发电企业在今后的DCS招标工作中可根据工程的需要通过公平竞争自行选择适用的产品。国家电力公司办公室2000年6月11日来自 中国最大的资料库下载1.1.2 国产三大DCS系统介绍上海新华控制技术（集团）有限公司北京和利时系统工程股份有限公司浙大中控来自 中国最大的资料库下载

8、上海新华控制技术（集团）有限公司新华公司继上世纪80年代末期成功研制汽轮机数字式电液控制系统DEH，结束了我国大型汽轮机自动控制系统DEH完全依赖进口的历史，使新华公司国产DEH在中国市场的占有率超过60%以后，90年代中期， 新华集团独立开发出拥有自主知识产权的 分散控制系统XDPS-400，并由其控股的新华控制工程有限公司首次用于国内300MW 机组。来自 中国最大的资料库下载上海新华控制技术（集团）有限公司在贵州盘南电厂一期工程4600MW分散 控制系统招标中，新华公司DCS系统在与ABB-BAILEY、WESTINGHOUSE、MAX、北京和利时等DCS的激烈竞

9、争中，一举中标2台600MW机组。新华公司国产DCS系统XDPS-400+中标该项目，标志着国产DCS系统首次进入600MW机组。来自 中国最大的资料库下载上海新华控制技术（集团）有限公司继2002年首次在新建300MW机组应用以来， 截止2003年10月，已有42套国产DCS系统XDPS-400+在新建300MW机组应用。贵州盘南（响水）电厂此次采用新华公司XDPS-400+系统，打破了国内600MW机组DCS市场被进口DCS一统天下的局面，对实现电站自动控制行业重大装备国产化有着积极的意义。来自 中国最大的资料库下载来自 www.2238.c

10、n 中国最大的资料库下载上海新华控制技术（集团）有限公司XDPS-400+北京和利时系统工程股份有限公司和利时公司创业于1993年3月，经历了十年的历程。 公司由原来电子部六所的一个事业部发展成一个拥有1500多项工程业绩、员工600人、几类成熟先进产品的现代企业。公司注册资本1亿元人民币。来自 中国最大的资料库下载北京和利时系统工程股份有限公司和利时公司已培育出工业自动化各行 业(核电、火电、热电、化工、石化、水泥、玻璃、制药、造纸等)；轨道交通(城市轻轨、地铁综合自动化监控系统、铁路信号自动化系统)；机电产品 (数控电机)；电子政务以及电力线载波等管理系统的专业化设

11、计与实施能力。来自 中国最大的资料库下载北京和利时系统工程股份有限公司该公司的主要产品：MACS SCADA大型综合监控系统、MACS大型分散控制系统、HOLLiAS第四代分布式控制系统、HOLLiAS-PLC可编程控制器等产品。来自 中国最大的资料库下载北京和利时系统工程股份有限公司HOLLiAS第四代分布式控制系统来自 中国最大的资料库下载浙大中控浙大中控以工业自动化国家工程研究中心、工业自动化国家重点实验室和浙江大学先进控制研究所为依托，自93年成立以来，目前总资产8000多万元，净资产5000多万元，拥有员工400

12、多人，其中具有高级职称或硕士以上学历的占到了总人数的40%。来自 中国最大的资料库下载浙大中控开发出一系列具备国际先进水平的工业自动化新技术、新产品并成功实现了产业化，铸就了“SUPCON”与“浙大中控”这两个国内工控界的著名品牌。来自 中国最大的资料库下载浙大中控浙大中控于93年在国内率先推出了双机热冗余的SUPCON JX-100DCS，填补了国内空白。之后又相继推出了JX-200、JX-300、JX-300X系列DCS。来自 中国最大的资料库下载浙大中控在此基础上，又融合了最新的现场总线技术、嵌入式软件技术、先进控制

13、技术、网络技术等，推出了新一代基于网络技术的控制系统WebField，使工业自动化系统真正实现了网络化、智能化、数字化。来自 中国最大的资料库下载浙大中控目前浙大中控的系统已大量应用于石化集团、福建炼化、广石化、吉化公司等全国29个省市共600多套， 国内市场占有率已达20%以上，在国产系统中市场占有率高达50%以上，居同行业首位。来自 中国最大的资料库下载1.2 西门子DCS控制系统简介1.2.1 西门子TELEPERMXP DCS控制系统来自 中国最大的资料库下载TELEPERM-XP系统概貌系统采用电厂总线、终端总线

14、两级总线结构， 通信介质为光纤。分为3个信息级：(1) 自动控制级，自动控制单元AS620挂于电厂总 线工业以太网上，用以实现过程任务的控制；(2) 过程级，包括组控制和单独控制,信息处理单元(PU)和信息服务单元（SU）位于电厂总线与终 端总线之间，用以处理、协调和储存来自底层的自动控制级及上层操作员级的信息；(3) 操作监视级：操作员终端(OT)以及厂级信息系统接口与终端总线相连。两级总线网通过星型耦合器监视模件中的开断点，实现环形结构。来自 中国最大的资料库下载1.2.1 西门子TELEPERMXP DCS控制系统TELEPERMXP，是西门子公司专门为电厂开发设

15、计的控制系统。该系统主要由五大部分组成： 实现过程自动控制的自动控制系统（AS620）实现操作和监视的中央过程控制和信息处理系统（OM650）具有诊断功能的计算机系统（DS670） 实现系统组态和设计的系统（ES680）还有连接所有AS、OM、DS、ES的SINEC总线系统（Siemens Network Communication）-局域网LAN 以太网来自 中国最大的资料库下载标准机柜机柜灯I I&C监视分配模件屏蔽条SAE机柜接线单元（按需安装）带自动断路器及抑制二极管的输电模件FUM子机架过程电缆槽 电源条屏蔽接线板双AP子机架总线电缆槽带有接入端子的二极管盒用

16、于冗余的24V DC 供电来自 中国最大的资料库下载TXP模块结构，分布型，面向功能OM 650操作和管理系统ES 680工程设计系统DS 670诊断系统SIMATIC NET 工业以太网AS 620自动控制系统CT 675调试工具来自 中国最大的资料库下载TELEPERM XP 系统结构External Network处理级OTOTOTOTOTETDTRouterXUSU/PUESDS成组控制级APAPAPAPAPPROFIBUSAPTS5-AGS5-AG单项控制级FUM-BFUM-BSIM-BSIM-TS5 E/AS5 E/A现场级PROFI

17、BUS-DPDP/PAET200MElectric. actuatorsMSIMO CODEMDP/ASiPROFIBUS-PAMAS-interface来自 中国最大的资料库下载什么是S5，S7？西门子公司的可编程控制器产品序列来自 中国最大的资料库下载可编程序控制器（PLC）可编程序控制器是一种以微处理器为基础 的数字控制装置，一般包括以下几个部分： 中央处理器，存贮器及扩展板，I/O接口， 通口，扩展接口，编程器。PLC作为一种很有特色和很有发展前途的控制设备，就目前的应用特点来看，主要用于有大量开关量和少数模拟量的控制系统中。来自 www

18、.2238.cn 中国最大的资料库下载AS620自动控制系统AS620自动控制系统担负基本的自动化控制任务。它从过程中采集测量值和状态值， 完成开环和闭环控制，并把产生的命令送往过程。AS620是T-XP系统与过程的接口：它将OM650过程控制及管理系统所需信息从过程传送到操作及监视级，并把OM650所发出的命令传送给过程。来自 中国最大的资料库下载AS 620 B 集中或分布的基本型自动系统电厂总线机柜总线APPROFIBUS-DP利用FUM进行信号采集，开闭环控制所有的部件及FUM可以以冗余方式运行FUM-B.冗余的机柜总线及FUM接口利用SIM进行信号输入输出FU

19、M-BSIMSIM集中式应用分布式应用来自 中国最大的资料库下载FUM- B 的功能冗余模件AS 620 BFUM-B - 类AS 620 FFUM-F - 类驱动控制步进闭环控制 开关量信号处理连续闭环控制模拟量信号处理（20mA） 热电偶热电阻模拟量信号耦合I/O 开关量信号耦合 I/OFUM 210FUM 210FUM 210FUM 280FUM 230FUM 232FUM 232FUM 531FUM 511最多8 最多4 最多28 最多2 最多16 最多28 最多14 最多4/4最多16/16FUM 360FUM 310FUM 330FUM 531FUM 511

20、最多24 最多16 最多4最多4/4 最多16/16来自 中国最大的资料库下载AS 620 B TELEPERM XP的结构电厂总线Automation- processorAutomation- processorAutomation- processorFUMFUMPROFIBUS-DPTrunc cable现场总线PROFIBUS-DP现场总线配电柜接线架SIM远程子配线盒I/O ET 200ET 200远程I/O ET 200智能现场设备驱动器传感器DP/PA DP/ASiMFUM = 功能模件MMMMMMMSIM = 信号模件来自 中国

21、最大的资料库下载AS 620 B非冗余AP及功能模件的配置(FUM-B)电厂总线I MI MC PC P U非冗余 AP 架(SIMATIC CPU)机柜总线I MFUM-BI MFUM-B11.机架I MFUM-BI MFUM-B19个插槽.44来自 中国最大的资料库下载AS 620 B 冗余AP及功能模件的配置(FUM-B)电厂总线IMC PC P UIMC PC P U冗余 AP 架(SIMATIC CPU）机柜总线FUM-BIMIM机架I MI MFUM-B19个插槽Max. 6 FUM-B racks interconnected来自

22、中国最大的资料库下载传感器信号热电偶及热电阻信处理号#PIDFUM 232AS 620 B种类很少却可提供各种功能的FUM模件FUM 210M驱动控制步进控制状态信号处理FUM 230FUM 280连续型闭环控制传感器信号模拟量信号处理 来自 中国最大的资料库下载AS 620 B非冗余AP及信号模件的配置 (SIM)电厂信号C PI M.I MC P U非冗余 AP 架(SIMATIC CPU)现场总线1. 5PROFIBUS-DPSIMI MSIMI M分布外设单元 ET200来自 中国最大的资料库下载AS 620 B具有 PROFIBUS 接

23、口的现场设备的分布式控制带冗余PROFIBUS主站的冗余AP冗余现场设备DPPROFIBUS-C C I C C I P P M P P M UU带冗余现场总线接口的现场设备非冗余现场总线具有现场总线接口的现场设备ET 200MPPROFIBUS- DET 200U / MSIPOS 5DP/PA-LinkPROFIBUS- PAY-SwitchPPROFIBUS- D SIMO- COD EY-SwitchDP/AS-i LinkAS-iSensors来自 中国最大的资料库下载AS 620 T用于汽轮机的快速闭环控制ES通过AP与OM通讯OMPlant busAPAP

24、 TSIMADYN 处理单元用于快速闭环控制（位置控制：燃汽轮机及蒸汽轮机时为6 ms）SIM T快速信号处理（1ms）SIM-TSIM-T闭环控制采取2取1冗余来自 中国最大的资料库下载OM650过程控制和管理系统OM650过程控制和管理系统是功能强大的人机接口，它是对过程进行操作和监视的窗口。来自 中国最大的资料库下载OM 650提供过程控制及管理的网络配置1. . .41. . .4外部OT.网络OTXU-OMRouterOT.终端总线SU.PUPU电厂总线来自 中国最大的资料库下载路由器(Router)当两个不同类

25、型的网络彼此相连时，必须使用路由器。例如LAN A是Token Ring，LAN B是Ethernet， 这时你就可用路由器将这两个网络连接在一起。如图所示。来自 中国最大的资料库下载OM 650紧凑型配置用作OM或OM/ES以满足各类需求mMT-TerminalmMT-Terminal*CU-OM电厂总线来自 中国最大的资料库下载OM 650通过现代软件结构实现高度的运行性能及模块化人机接口统一的人机接口过程管理过程信息过程控制全网络的功能分配通讯系统图形系统数据库管理系统全网络的数据分配UNIX来自 中国最大的资料库下

26、载OM 650过程控制对电厂数据的直接存取分层显示结构电厂模拟图过程显示曲线棒图动态特性操作窗、指示窗、细节窗动态功能图电视实况显示报警处理/ 故障检测报表报警/报表运行报表状态报表来自 中国最大的资料库下载OM 650过程信息所有的数据存取于一个系统长期存档性能计算锅炉部件寿命监视和应力估算电厂统计事故追忆电厂部件维护/ 服务操作次数及记数笔记本数据输入/ 输出，编程接口环境监视来自 中国最大的资料库下载OM 650过程管理优化电厂运行给水加热器：温差比，利用率给水泵：热力效率/ 能量平衡蒸汽发生器：效率计算空预器：效率、温差比、利用率、泄漏率

27、蒸汽轮机：效率、轴输出功率冷凝器：温差比、利用率、污秽情况热力函数：蒸汽熵 / 蒸汽焓，水焓，蒸汽及水量日热效率锅炉部件寿命及寿命耗损来自 中国最大的资料库下载OM 650电厂画面屏幕眉标电厂画面标题电厂画面画面选择图符模拟量开关量屏幕底标来自 中国最大的资料库下载OM 650大屏幕显示单幅显示与操作画面四幅显示与操作画面/ 多屏显示来自 中国最大的资料库下载OM 650实况显示窗来自 中国最大的资料库下载OM 650数据存贮短期存档PU中全部数据的短期存档（信号、状态、计算量和报警）OTTermi

28、nal busPUPlant busAS短期存档环状存贮器可调整600 000信号开关量与模拟量短期存档设计为环状存贮的RAM结构所有信号的存贮量约为12小时每20秒存入长期存档库一次来自 中国最大的资料库下载OM 650数据存贮长期存档OTTerminal busPUSUPlant bus长期存档环状存贮器120 x 106 信号可扩充MOD以与短期存档相同的密度长期存档所有的数据长期存档设计为环状存贮的硬盘结构所有信号的存贮容量约为8天转存数据至光盘光盘的存贮容量约为24天直接访问光盘上所有的数据AS来自 中国最大的资料库下载OM 650与外

29、系统的通讯外系统外部网络OTOT终端总线XU-OM数据输出 / 输入XU-OM通过 SQL访问短期、长期存档库PUPUSU.电厂总线ASAS.来自 中国最大的资料库下载在公共服务器上进行电厂画面和过程画面的仿真OM 650通过ISDN与外系统通讯非TXP产品1. . .4ISDN- BrouterISDN-BrouterOTOT.PUXU-OM.终端总线PUSU来自 中国最大的资料库下载OM 650通过OPC服务器从办公访问非TXP产品1. . .4OT.OT外 部 l NetzwerkOPC-服务器rPU.终端总线PUSU来自 www.2238

30、.cn 中国最大的资料库下载什么是OPC？OPC全称是OLE for Process Control，它的出现为基于Windows的应用程序和现场过程控制应 用建立了桥梁。在过去，为了存取现场设备的数据信息，每一个 应用软件开发商都需要编写专用的接口函数。由 于现场设备的种类繁多，且产品的不断升级，往 往给用户和软件开发商带来了巨大的工作负担。通常这样也不能满足工作的实际需要，系统集成 商和开发商急切需要一种具有高效性、可靠性、 开放性、可互操作性的即插即用的设备驱动程序。在这种情况下，OPC标准应运而生。来自 中国最大的资料库下载什么是OPC？OPC标准以微软公司的O

31、LE技术为基础， 它的制定是通过提供一套标准的OLE/COM 接口完成的，在OPC技术中使用的是OLE 2技术，OLE标准允许多台微机之间交换文档、图形等对象。OPC现已成为工业界系统互联的缺省方案， 为工业监控编程带来了便利，用户不用为 通讯协议的难题而苦恼。来自 中国最大的资料库下载OM 650利用监控终端总线监控多台机组Unit 1OTOTOT监控终端总线网桥Unit 2OT.网桥Unit n.OTSU终端总线PUPU终端总线PUPUSU.SU电厂总线AS.AS电厂总线AS. AS来自 中国最大的资料库下载什么时候用网桥？当两种相同类型但又

32、使用不同通信协议的网络进行互连时，就需要使用桥接器，也就是通常所说的网桥。如图所示。网桥对应OSI参考模型的第二层（包括物理层与链路层）。因此网桥只能连接同一类型的网络（如以太网与以太网）。来自 中国最大的资料库下载OM 650终端总线级多台机组间的通讯Unit 1Unit 2OTOTOTOTBridge终结总线终结总线PUPUSUPUPUSU电厂总线ASAS.电厂总线ASAS.来自 中国最大的资料库下载ES 680服务于全TELEPERM XP系统的工程布置图拓扑结构图子机架布置机柜布置过程操作过程信息近程管理逻辑图接线图 转接盒布置CP CP

33、CPOT OTCPCPSUPUT TMTTCP1P&CPAS 620电厂总线ES 680DS 670OM 650来自 中国最大的资料库下载ES 680分阶段工程设计大电厂工程采用强大的网络方案OESM终端总线紧缩方案DSCU-OM /ESESDSPUSUSIMATIC电厂总线AS 620 BAS 620 BAS 620 T网关来自 中国最大的资料库下载ES 680 OM 650人机接口设计图符库画面设计 F B F B标准图符库 F BF BF B通过拖拉方式布置标准图符, 画面设计方便F B自动安排操作窗/ 细节窗和标准图符A W F0.00d

34、imension来自 中国最大的资料库下载DS670诊断系统DS670诊断系统是提供信息和诊断功能的工具，它能作详细的系统状态评 估和系统分析。它显示所有自动化系 统的故障报警，包括故障部件的信息。来自 中国最大的资料库下载电厂总线：工业以太局域网SINEC在T-XP系统中，AS620、OM650、ES680、DS670子系统之间的通讯任务由电厂总线SINEC来承担。在T-XP 系统中采用的总线是一种符合国际标准的工业以太局域网络。来自 中国最大的资料库下载LAN采用工业以太局域网，无通讯限制网桥OMESWANDS网关CP

35、CPCPCP网关CS 275工业以太网工业以太网CPCPASSIMATIC S5来自 中国最大的资料库下载什么时候用网关？当连接两个完全不同结构的网络时，必须使用网关。例如Ethernet网与一大型电脑主机网络（例如IBM SNA）相连，必须用网关来完成这项工作。如图所 示。网关工作在OSI模型的最高层（应用层），在转 换信息包格式时，必须将各层协议一一转换。来自 中国最大的资料库下载LAN用作终端总线电厂总线光纤电缆 (FO)虚拟环星型耦合器星型耦合型星型耦合型FOOMASASCPCPAPCPPUAPCPCP来自 中国最大的资料库下载LAN全DCS系统的时钟同步TETOTOTOT/DOT/PUSU终端总线DS电厂总线时间发送器秒ES每101次 时钟GPS/DCFASASCTTrans- mitter来自 中国最大的资料库下载PCS71.2.2 西门子新一代过程控制系统来自 中国最大的资料库下载PCS7随着工业自动化过程控制理论和计算机技术的迅猛发展，以及对工业自动化过程控