1、DCS应用技术,DCS概要,DCS组成,DCS的硬件 DCS的系统软件 DCS的应用,DCS的硬件结构,人机接口 操作员站 和工程师站 控制单元 控制器 I/O模件 电源 网络,工程师站,操作员站,工程师站,操作员站,控制单元结构,DCS的系统软件,人机接口系统软件 人机接口组态工具软件 控制器的系统软件 控制器组态工具软件 维护等工具软件,DCS的发展趋势,向上建立实时数据平台 向下实施现场总线 图像、声音等多媒体技术的应用 建立数字化、信息化电厂,DCS,SIS,建立实时数据平台,MIS,SIS实时信息系统,网络隔离器,网络隔离器,SIS虚网,实时数据库服务器,磁盘阵列,事件服务器,磁带机
2、,MIS虚网,Cisco 6509,实时WEB服务器,SIS客户机,DCS系统,控制器,I/O模件,工程师站,操作员站,整体现场总线,现场总线,工程师站,操作员站,多煤体数据服务器,磁盘阵列,客户机,DCS与图像、声音等多媒体集成一体,数字化、信息化电厂发展趋势,信号源数字化（温度等低成本信号采用智能前端集中处理后数字化） 阀门、挡板、电气开关等被控对象数字化，通过机电一体化的方法提高这些设备的质量和智能化程度，不仅完成常规的设备状态数据采集和开关、启停、定位控制控制，还将提供故障、维护和寿命管理等信息，还将完成局部控制。 DCS的软件发展，现场总线产品的标准化，将使现场总的信号源和被控对象将
3、会像“即插即用”的计算产品哪样使用方便，使设备管理带来革命性发展。 图像、声音等多媒体技术，尤其图像、声音的处理、识别技术的发展将提供监控一个新的空间。 建立与DCS一体化安全可靠的“海量”数据库平台，在这一平台上将会有大量的应用软件，它们将对机组运行的数据进行分析处理，使数据变成有用的信息，提高电厂的运行管理水平。与MIS结合，降低运行成本、维修和检修成本，为公司决策提供依据。,DCS工程实施,用户（设计院）提供PI、初步I/O清单。 双方商定控制功能分配原则。 DCS供货商进行硬件布置。 双方修改和完善I/O清单，硬件冻结。 用户协调机组的设备供货商提高控制系统功能设计输入资料，最好由锅炉
4、、汽机的供货商提供控制策略。 DCS供货商根据用户提供的资料做出控制方案，一般以类似的项目做参考。 双方商定控制方案。 DCS组态，期间用户定期检查，操作画面最好有运行人员参与确认。 DCS功能测试（仿真）、出厂验收。 现场调试和投运。,I/O清单,过程参数信号,压力、流量、液位等的420mA信号 热电偶、热电阻温度信号 压力、流量、液位等开关量信号 其他,二位式阀门、风门对象接口信号,开指令 DO 关指令 DO 开到位 DI 关到位 DI 故障 DI （仅电动门有）故障 开过力矩 DI 关过力矩 DI 过载 DI,辅机对象接口信号,启动（合闸）指令 DO 停止（分闸）指令 DO 运行（合闸）
5、 DI 停止（分闸） DI 合闸回路监视器 DI 分闸回路监视器 DI 保护动作 DI 接地报警 DI 过负荷 DI 功率 AI 电流 AI,I/O清单的属性,TAG名是DCS数据库的关键字段，建议使用KKS等标准 信号描述、信号类型、量程、单位、报警等等 信号DCS侧的物理地址、信号源的地址,I/O清单的交换,以“EXCEL”编写I/O清单 用户（设计院）提供包含TAG名、信号描述、信号类型等基本信息的初步I/O清单 DCS供货商做I/O配置，在I/O清单中增加信号DCS侧的物理地址 同时只能一方修改，逐步完善I/O清单 最终变成一份完整的DCS数据库,控制器功能分配,控制器功能分配的原则,
6、硬件故障对工艺影响相对最小原则，如二台引风机不放在同一控制器中。 控制器的负荷较小，注意控制器的设置周期。 控制器的负荷相近原则。 控制器之间通讯量最小原则，相关设备放在同一控制器。 合适的控制器数量。,控制器按功能分配,DAS MCS FSSS SCS ECS DEH/MEH 其他,控制器按工艺分配,锅炉风烟系统A/B 锅炉汽水系统 锅炉燃烧系统（分组） FSS（或机组保护系统） CCS（机组负荷调节系统，狭义CCS） 汽机侧辅机A/B 汽机侧给水系统 汽机侧凝水系统 DEH（包括汽机本体相关设备）,I/O模件的分配的原则,模件故障对机组影响最小原则，冗余的信号分配在不同的I/O模件中，并列
7、（备用）的设备分配在不同的I/O模件中 。 模件柜的模件数分配相近原则，使电源的电耗比较平均。 工艺系统模件的物理位置相对独立原则。 便于安装和维护原则。 硬件布置对称原则，如油枪、制粉系统、A/B侧风烟系统等完全可以做到布置相同。,DCS应用软件设计和组态,DCS应用软件设计和组态内容,控制和显示基本功能的标准化设计 辅机启动条件 辅机的跳闸原因 设备间的联锁要求 工艺系统启停顺序 调节系统的控制策略 操作画面的设计和组态 控制器的控制逻辑组态,1号高加紧急放水电动门,TRUE,TRUE,#1高加水位H1,FALSE,FALSE,#1高加水位不高,1号高加至2号高加疏水电动门,TRUE,TR
8、UE,FALSE,#2高加水位H2,#2高加水位不高,FALSE,顺控设备控制基本功能的设计,辅机、电动门、电磁阀等二位式对象的基本控制功能、操作显示功能。 阀门等调节对象的基本控制功能、操作显示功能。 重要辅机启动条件显示 辅机跳闸逻辑及首出原因显示,二位式对象的基本控制和操作显示功能,SCS和FSSS中的绝大部分对象是二位制控制，它们是各种电压等级的辅机、电动门、气动门等。每种对象设计了一个标准化的控制功能块，用来完成对象启（开）、停（关）控制。 这些标准化的控制功能块通过硬接线的I/O信号与对象接口，向对象发出启（开）、停（关）指令，并接受对象的状态反馈。 它通过DCS的内部信号与CRT
9、和控制器的其他控制块接口，接受CRT的操作指令或其他控制块控制要求，完成相应控制，并把合成后的状态信息发送给CRT显示或其他控制块。,DCS控制的基本框架,1EAB00303 26212211,1EAB00304 26212212,1EAB00305 26212201,1EAB00306 26212202,引风机A,1EAB00309 26212207,1EAB00107 26212205,1EAB00308 26212206,1EAB00310 26212208,O1251308.HAI,I/O 模 件,启动条件,跳闸,顺序控制,联锁/自启动,引风机A启动条件 引风机A高位润滑油箱油位正常
10、引风机A轴承润滑油箱油位正常 引风机A轴承润滑油压正常 引风机A没故障和跳闸 引风机A动叶及出口档板关闭 引风机A进出口挡板和隔绝门开 炉膛压力正常 引风机A入口隔离挡板1在开位置 引风机A入口隔离挡板2在开位置 风烟通道允许启动引风机A,引风机A跳闸原因 送、引风机全运行时送风机A跳闸 二台送风机全停 引风机A轴承润滑油压低低 引风机A#1轴承温度高75 引风机A#2轴承温度高75 事故吹扫5分钟，炉膛压力超限 引风机A事故跳闸,控制器,CRT,设备,过 程 信 号,引风机A启动条件 引风机A高位润滑油箱油位正常 引风机A轴承润滑油箱油位正常 引风机A轴承润滑油压正常 引风机A没故障和跳闸
11、引风机A动叶及出口档板关闭 引风机A进出口挡板和隔绝门开 炉膛压力正常 引风机A入口隔离挡板1在开位置 引风机A入口隔离挡板2在开位置 风烟通道允许启动引风机A,启动条件显示,顺控操作显示,跳闸原因显示,对象操作面板,动态模拟图状态显示,DCS,辅机控制标准功能块,允许停(关)：只有允许停(关)条件满足，CRT上的停(关)操作和停(关)要求才能产生“停(关)”输出指令。停(关)要求：停(关)要求输入用来接受系统内其他信号，主要完成自动停(关)功能（顺控功能）。它作用和CRT上的停(关)操作相同，在允许停(关)条件满足时如有停(关)要求，发出“停(关)”输出指令。 联锁停(关)：联锁停(关)输入
12、用来接受系统内其他信号，主要完成联锁停(关)和重要辅机的跳闸功能。它具有最高优先级停(关)控制，如有联锁停(关)时，将旁路允许停(关)条件，发出“停(关)”输出指令。对于重要辅机设计了跳闸的首出原因功能，当出现危及设备运行的原因时，对有关辅机实施跳闸动作，并在CRT上显示该辅机跳闸的首出原因。,允许启：只有允许启条件满足，CRT上的启操作和启要求才能产生“启”输出指令。对于重要辅机，设计了防止误操作启动条件，当所有启动条件满足时，在CRT上显示每一个启动条件的状态。 启要求：启要求输入用来接受系统内其他信号，主要完成自动启功能（顺控功能）。它作用和CRT上的启操作相同，在允许启条件满足时如有启
13、要求，发出“启”输出指令。 联锁启：联锁启输入用来接受系统内其他信号，主要完成联锁启功能。它具有最高优先级启控制，如有联锁启时，将旁路允许启条件，发出“启”输出指令。,手/自动方式切换,试验方式,挂牌,辅机状态输出标准功能块,运行/停止状态判断,启故障（跳闸）：非正常停,停故障：非正常启,电气故障,F,引风机A电气故障 保护动作 过负荷 接地 合闸回路故障 分闸回路故障,辅机状态显示标准功能块,O01,O02,。,O31,O32,布尔数转换成整型,状态显示,辅机启动条件标准功能块,P,引风机A启动条件 引风机A高位润滑油箱油位正常 引风机A轴承润滑油箱油位正常 引风机A轴承润滑油压正常 引风机
14、A没故障和跳闸 引风机A动叶及出口档板关闭 引风机A进出口挡板和隔绝门开 炉膛压力正常 引风机A入口隔离挡板1在开位置 引风机A入口隔离挡板2在开位置 风烟通道允许启动引风机A,允许启动,辅机跳闸原因标准功能块,T,引风机A跳闸原因 送、引风机全运行时送风机A跳闸 二台送风机全停 引风机A轴承润滑油压低低 引风机A#1轴承温度高75 引风机A#2轴承温度高75 事故吹扫5分钟，炉膛压力超限 引风机A事故跳闸,二位式电动门状态显示标准功能块,O01,O02,。,O31,O32,布尔数转换成整型,状态显示,中间停电动门控制标准功能块,中间停电动门状态显示标准功能块,O01,O02,。,O31,O3
15、2,布尔数转换成整型,状态显示,调节对象的控制和操作显示,PI,I/O模件,强关,强开,位反,切手动,A/M,调节对象,闭减,闭增,切自动,过程被调量,过程信号,运行人员操作接口：进行手、自动切换，手动方式时可进行输出指令的操作，自动方式时，操作定值或偏置等。显示定值、被调量、输出，自动、手动、跟踪等方式。 切手动：当调节系统出现故障时，通过“切手动”输入端切到手动方式。 切自动：用于自动程度较高的项目。 手/自动无扰动切换 闭增、闭减、强开、强关,提高机组保护及联锁功能的可靠性,保护功能的可靠性分析,保护误动、保护拒动的概念。 当保护系统任一环节故障，一种情况是状态变化，则保护误动；另一种情
16、况是状态不会变化，则保护会出现拒动的可能。 保护动作的正逻辑和反逻辑：在保护系统出现故障时，一般情况下，正逻辑将出现保护拒动替在的危险；反会引起保护误动。 由硬件故障引起的保护误动或拒动：测量元件故障、接线松动、雨水引起的短路、电源故障、维护不当等。 减少串联的硬件环节，适当冗余。 保护功能设置不当引起的误动或拒动。 通过合适的保护判断逻辑，提高保护的准确性。 保护解除功能（软压板）设置？,保护系统的硬件分析,测量元件,输入模件,控制器,输出模件,保护执行回路,冗余的测量元件 如三个元件测同 一信号,冗余的控制器 合适可行判断 逻辑，如2/3,冗余的输入模件 如三重化输入,设置可靠的冗余输出回路 如硬接线的2/3,保护判断逻辑,标准3选2：三个输入测量的是同一参数，进行3选2逻辑判断，任一信号故障仍能保证保护功能正确。,2/3,输入1,输出,输入2,输入3,2/3,高加水位H3,高加切除,高加水位H2,高加水位,H/,2/3,运行,运行状态,停止,电流,H/,NOT,相关点组成的3选2判断,保护判断逻辑,信号故障判断,DON 3s,
