郭威
摘 要:在實踐應用中,DCS控制系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站等電力系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行的核心關鍵環(huán)節(jié),DCS控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣,在很大程度上直接關乎著整個發(fā)電機組的安全運行狀況。本文重點從DCS改造設計層面出發(fā),簡要探討分析DCS控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的嵌入與應用。
關鍵詞:DCS控制系統(tǒng);電力;改造設計;數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
DCS-(Distributed Control System)是一種分散式的控制系統(tǒng),在我國業(yè)內(nèi),一般將其稱之為“集散控制系統(tǒng)”。在其系統(tǒng)內(nèi)部設備技術構(gòu)造上,包括計算機 -(Computer)、通訊 -(Communication)、顯示(CRT)、控制(Control)等技術,該4C信息技術,集中體現(xiàn)了一種控制思想,簡單一點講就是分散控制、分級管理、集中操作,最終實現(xiàn)靈活配置。DCS控制技術目前被廣泛應用于各工業(yè)生產(chǎn)領域,比如化工廠、電廠等。
1 DCS控制系統(tǒng)的功能
在工業(yè)生產(chǎn)領域應用中,DCS控制系統(tǒng)的功能主要包括四類,分別是DAS功能(數(shù)據(jù)采集控制)、SCS功能(順序控制)、DEH功能(純電液控制)、FSSS功能(爐膛安全監(jiān)視)。其中,DAS控制系統(tǒng)的功能作用主要體現(xiàn)在對數(shù)據(jù)信息的收集、處理,在過程中包括CRT顯示、信號預處理輸入、安全警報、事故順序記錄以及人機遠程聯(lián)系控制等;SCS系統(tǒng)的功能主要作用于汽輪機給水泵層面上,內(nèi)部兩項功能分別是減溫水電動門控制、輔機保護等;DEH系統(tǒng)的功能,重點在于急速掛閘、暖機,或者升速控制等;FSSS的功能,即安全監(jiān)視,包括磨煤機啟動、機組關??刂?、爐膛吹掃等,最主要的是可以快速火檢冷卻、鍋爐報警。
2 實例探究——以北方XX電廠#2機組DCS系統(tǒng)為例
2.1 機組DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)狀
XX電廠#2機組,在2002年A檢時,對整個控制系統(tǒng)進行了重新改造設計。在當時電力控制系統(tǒng)改造設計過程中,最終所選用的控制系統(tǒng)是北京日立華盛控制公司研發(fā)設計出來的HIACS-3000,由于該控制系統(tǒng)屬于20世紀八九十年代研發(fā)的產(chǎn)品,在技術層面上,以及控制思想設計上都比較落后,存在部分技術上的缺陷,因此經(jīng)常出現(xiàn)POC站死機的情況,并且網(wǎng)絡通訊速度相當緩慢。與此同時,該機組包括主控制器、從控制器在內(nèi),設備本身性能上就存在一定的缺陷,并且它們在后續(xù)運行與相互切換的過程中,經(jīng)常發(fā)生內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳輸錯誤或者數(shù)據(jù)跟蹤錯誤、數(shù)據(jù)丟失等情況。除此之外,還包括其他一些問題,比如電源配置結(jié)構(gòu)不完善、控制系統(tǒng)警報設計失靈、系統(tǒng)自動診斷故障的效率與能力較為低下、CRT操作存在失靈情況、H-3000系統(tǒng)控制器可靠性較差。
該機組及相關輔助設備在改造設計前運行情況介紹如下:首先該機組總控制系統(tǒng)選用的為HIACS-3000,同時,該控制系統(tǒng)在日常運行過程中,所選用的控制器為HISECO4-M/F。數(shù)據(jù)處理中最快運算周期為 50ms,網(wǎng)絡配置為雙層,在信息傳輸連接層面,主要是在中間以網(wǎng)絡橋接的形式,通訊速率為 0.5Mbps。
2.2 DCS電力控制系統(tǒng)改造設計
首先,制定并選擇DCS控制方案。在DCS 控制系統(tǒng)改造設計方案選擇中,備選了兩套方案,即兩套DCS控制系統(tǒng),經(jīng)過綜合考慮分析,最終選用了由艾默生過程控制公司研發(fā)設計的控制系統(tǒng)(Ovation)。在#2電力機組DCS控制系統(tǒng)的改造設計當中,本次所選用的系統(tǒng)(Ovation)是一種集合了4C技術的最新型集散控制系統(tǒng),內(nèi)部安裝的奔騰處理器設備。基于技術上的完善化,該控制系統(tǒng)首先解決了之前所存在的網(wǎng)絡通訊問題、數(shù)據(jù)傳輸丟失和錯誤問題,以及容量存儲空間不足等問題,其優(yōu)勢就是高網(wǎng)絡速度、高容量。在站點設計層面,其主要包括有歷史站點、工程師站點、SIS接口站點、智能設備管理站點等。該DCS控制系統(tǒng)的控制站,主要由以下部件來組成,即機柜、I/O模件、電源設備、控制器,其中,每一個機柜內(nèi)部都安裝設計了32個I/O模塊。
其次,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制器、DAS改造設計。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設計層面,DCS控制系統(tǒng)主要采用的是FDDI高速光纖網(wǎng)絡,將其設計為控制級網(wǎng)絡,同時,系統(tǒng)內(nèi)的控制站,其功能處在獨立狀態(tài),與其余各站點建立網(wǎng)格式的協(xié)助關系。詳見圖1.
在基本控制器的設計與使用層面,正如圖1所示,使用的是H-5000M高速控制器,性能穩(wěn)定、運行可靠、數(shù)據(jù)傳輸更加快速,完全可以滿足機組設備運行工作與生產(chǎn)發(fā)電的需要。在編程控制方面,嵌入的是超高性能的 R - 600CH編程處理器,同時選用的CPU嵌入了4C技術。
在DAS(數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng))改造設計層面,#2機組DCS控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過重新改造設計之后,DAS功能包括有顯示功能、記錄功能、歷史數(shù)據(jù)存儲功能、歷史數(shù)據(jù)檢索功能,最為關鍵的一項核心技術則是機組在運行中,實時獲取到的數(shù)據(jù)指標可以在線對其性能進行計算,而DAS系統(tǒng)在線性能計算出來的結(jié)果,能夠在CRT上予以實時顯示出來,并且可以打印記錄。
參考文獻
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