火电厂 dcs 系统介绍

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火电厂 DCS 系统介绍. 现场仪表标准之战结束,进入工程实践阶段,多种总线并存的局面已经形成。 FF 基金会现场总线技术主动融入 DCS 系统中,或者称:经过互操作性认证的 DCS 系统是 FF 的主系统。目前已注册的有 11 个公司的 20 个主控系统,涵盖了世界上大部分 DCS 系统。 这种理念已经得到工程实践的考验,而且形 成共识,国内外已有在电厂采用现场总线的 工程业绩。. 与信息技术 (IT) 融合。按照 COTS( 商业现货技术 commerCial off—the-sheIf-Technology) 的原则,采用快速以太网技术 - PowerPoint PPT Presentation

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Page 1: 火电厂 DCS 系统介绍

火电厂火电厂 DCSDCS 系统介系统介绍绍

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现场仪表标准之战结束,进入工程实践阶段,多现场仪表标准之战结束,进入工程实践阶段,多种总线并存的局面已经形成。种总线并存的局面已经形成。 FFFF 基金会现场总线基金会现场总线技术主动融入技术主动融入 DCSDCS 系统中,或者称:经过互操作系统中,或者称:经过互操作性认证的性认证的 DCSDCS 系统是系统是 FFFF 的主系统。目前已注册的主系统。目前已注册的有的有 1111 个公司的个公司的 2020 个主控系统,涵盖了世界上个主控系统,涵盖了世界上大部分大部分 DCSDCS 系统。系统。这种理念已经得到工程实践的考验,而且形这种理念已经得到工程实践的考验,而且形

成共识,国内外已有在电厂采用现场总线的成共识,国内外已有在电厂采用现场总线的 工程业绩。工程业绩。

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与信息技术与信息技术 (IT)(IT) 融合。按照融合。按照 COTS(COTS( 商业现商业现货技术货技术 commerCial off—the-sheIf-TechnolcommerCial off—the-sheIf-Technology)ogy) 的原则,采用快速以太网技术的原则,采用快速以太网技术(( 包括包括 TCPTCP // IPIP 等等 )) 作为厂级系统的主要作为厂级系统的主要网络网络架构。架构。

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系统功能安全技术在实际流程工业的自控系统功能安全技术在实际流程工业的自控工程中已成为不可或缺的一部分,安全工程中已成为不可或缺的一部分,安全

仪表系统仪表系统 (SIS)(SIS) 和流程工业安全完整性等级和流程工业安全完整性等级(SIL)(SIL) 认证体系正在形成。认证体系正在形成。 SISSIS 和和 DCSDCS 融合融合

或或兼容的趋势也逐渐形成。兼容的趋势也逐渐形成。

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EDDLEDDL 设备描述语言和系统集成技术以及在设备描述语言和系统集成技术以及在此基础上形成的设备管理系统此基础上形成的设备管理系统 (AMS)(AMS) 已经已经成为基础自动化不可分割的一部分,而且成为基础自动化不可分割的一部分,而且逐渐扩大资产管理范围,包括设备信息平逐渐扩大资产管理范围,包括设备信息平台、智能设备管理系统、机械设备管理系台、智能设备管理系统、机械设备管理系统、性能检测系统等。目前资产管理系统统、性能检测系统等。目前资产管理系统在世界上已应用了在世界上已应用了 10001000 多套,全生命周期多套,全生命周期的企业资产管理和工程管理的理念正在形的企业资产管理和工程管理的理念正在形成。成。

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管控一体化和仪控、电控一体化正在统一管控一体化和仪控、电控一体化正在统一构架下逐步实施,构架下逐步实施, EPREPR // MESMES // PCSPCS 三三层结构已形成共识,逐步实现基础自动化层结构已形成共识,逐步实现基础自动化与企业信息管理的无缝集成。马达控制中与企业信息管理的无缝集成。马达控制中心心 (MCC)(MCC) 及企业用电的配电系统等在基础及企业用电的配电系统等在基础模块智能化及采用现场总线技术的基础上模块智能化及采用现场总线技术的基础上逐步纳入以温度、压力、流量等信号为主逐步纳入以温度、压力、流量等信号为主的仪控系统中。的仪控系统中。

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火电厂用火电厂用 DCSDCS 的特点的特点

大型火电厂用大型火电厂用 DCSDCS 除去上述趋势共性外,除去上述趋势共性外,还有它固有的个性:汽机、锅炉等控制及还有它固有的个性:汽机、锅炉等控制及安全要求复杂,燃料、水、灰等相关辅助安全要求复杂,燃料、水、灰等相关辅助设施庞大,产生的电能受电网调度要求高设施庞大,产生的电能受电网调度要求高等,造成用于电厂的等,造成用于电厂的 DCSDCS 应具有回路反馈应具有回路反馈控制、顺序控制、混合控制等复杂控制功控制、顺序控制、混合控制等复杂控制功能,具有驱动多种执行机构的要求,完成能,具有驱动多种执行机构的要求,完成复杂计算能力及先进控制复杂计算能力及先进控制 (APC)(APC) 功能。功能。

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由于由于 FSSSFSSS 对作为事件顺序的操作记录的对作为事件顺序的操作记录的要求很高,而且可能是多系统组合来完成要求很高,而且可能是多系统组合来完成该项功能,所以该项功能,所以 SOESOE 的带有时间戳的开关的带有时间戳的开关量输入设备及相关功能是必须具备的。在量输入设备及相关功能是必须具备的。在时间同步方面,除了时间同步方面,除了 DCSDCS 系统内时钟同步系统内时钟同步方式,还有目前正兴起的方式,还有目前正兴起的 GPSGPS 卫星时间同卫星时间同步方式。步方式。

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由于电厂的主要产品“电能”的特殊性及由于电厂的主要产品“电能”的特殊性及电网调度和电业管理的要求,电厂已推行电网调度和电业管理的要求,电厂已推行“火力发电厂厂级监控信息系统技术要“火力发电厂厂级监控信息系统技术要求”(求”( SISSIS ),现在也基本上做到很好和),现在也基本上做到很好和DCSDCS 之间的衔接问题。之间的衔接问题。

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国外国外 DCSDCS 系统现状系统现状DCSDCS 系统进入系统进入 2121 世纪,在通信和信息管世纪,在通信和信息管理技术、集成电路技术的进步以及工艺设理技术、集成电路技术的进步以及工艺设备大型化的影响下,在节能环保和提高生备大型化的影响下,在节能环保和提高生产效率的需求下,形成了新一代的产效率的需求下,形成了新一代的 DCSDCS ,,或称为第四代或称为第四代 DCSDCS 。在电厂方面,我们重。在电厂方面,我们重点介绍点介绍 ABBABB 、西门子、艾默生(、西门子、艾默生( ovatioovationn)) FOXBOROFOXBORO 和日立五家相关产品,这和日立五家相关产品,这五家也是现在电厂五家也是现在电厂 DCSDCS 的主流厂家。的主流厂家。

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ABBABB

ABBABB 在“在“ IndustrialIT”IndustrialIT” 的架构下,由的架构下,由 ABBABB贝利贝利 Infi900penInfi900pen 形成的形成的 SymphonySymphony .系统.系统基础上,进一步开发了基础上,进一步开发了 800800 系列的新产品,系列的新产品,推出推出 IndustriallT SymphonvIndustriallT Symphonv 最新的最新的 DCSDCS系统。系统。其中,其中, 800XA800XA 系统通过了现场总线基金会系统通过了现场总线基金会的互可操作性测试的互可操作性测试 (( 在扩大范围的程序下的在扩大范围的程序下的HISTHIST 测试测试 )) 。。 800XA800XA 已有用于大型电厂的已有用于大型电厂的业绩。业绩。

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ABBABB 系统架构系统架构主要节点类型有现场控制单元主要节点类型有现场控制单元 (HCU)(HCU) ,人机系统,人机系统接口操作站接口操作站 PGP (Power Generation Portal)PGP (Power Generation Portal) ,系,系统组态和维护工具统组态和维护工具 (Composer)(Composer) ,计算机接口,计算机接口 (IC(ICI)I) ,网络接口单元,网络接口单元 (1IL)(1IL) 。网络接口单元。网络接口单元 IILIIL提供提供了多个控制网络间数据交换能力:一个控制器模了多个控制网络间数据交换能力:一个控制器模件可以控制上百个回路,监视上千个过程变量控件可以控制上百个回路,监视上千个过程变量控制层网络以制层网络以 10mbps10mbps 的速度可在的速度可在 6250062500 个节点之个节点之间传递信息,并仍具备“例外报告”等传递形式,间传递信息,并仍具备“例外报告”等传递形式,发挥了智能数据链传输数据的优势:模块化结构发挥了智能数据链传输数据的优势:模块化结构可以按照工艺过程来配置可以按照工艺过程来配置 DCSDCS ,保证被控制对象,保证被控制对象的独立性,完整性;的独立性,完整性;

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系统中最基本的电缆、端子单元、电源模系统中最基本的电缆、端子单元、电源模块,到最高层的控制模件、系统接口、通块,到最高层的控制模件、系统接口、通信网络、都可以冗余配置,使系统具有高信网络、都可以冗余配置,使系统具有高可靠性;系统分层划分合理,控制与可靠性;系统分层划分合理,控制与 II // 00分开的控制方式,提高了系统的可靠性;分开的控制方式,提高了系统的可靠性;有先进而实用的工业控制算法,保留了积有先进而实用的工业控制算法,保留了积累累

多年的多年的 200200 多种功能码:系统设计组态方多种功能码:系统设计组态方便,保留了便,保留了 SAMASAMA 图等方式。图等方式。

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优缺点优缺点优点优点 :: 系统可靠,在中国电力方面用户多达系统可靠,在中国电力方面用户多达200200 多个,新系统和老系统兼容,这有利于多个,新系统和老系统兼容,这有利于以后的设备改造更新。图形化组态 ,方便以后的设备改造更新。图形化组态 ,方便于机组运行中查找维护。于机组运行中查找维护。缺点:不能在软件中进行强制。缺点:不能在软件中进行强制。

PS:PS: 省内电厂使用该系统的有大唐洛河电厂。省内电厂使用该系统的有大唐洛河电厂。

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西门子西门子在全世界已有超过在全世界已有超过 15001500 套控制系统装置,套控制系统装置,是成功的电力和是成功的电力和 I&CI&C 系统供应商。在我国系统供应商。在我国电站中采用西门子的电站中采用西门子的 TelepermTeleperm 系统较多。系统较多。近年在“全集成自动化”的架构下,西门近年在“全集成自动化”的架构下,西门子推出子推出 SPPA—T3000SPPA—T3000 系统,已经在国内系统,已经在国内电厂项目陆续使用。现就电厂项目陆续使用。现就 SPPA—T3000SPPA—T3000系统作一介绍。系统作一介绍。

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SPPA—T3000SPPA—T3000 基于优秀的基于优秀的 SIMATICSIMATIC 平台;平台;遵循全集成自动化理念,可完成过程工业遵循全集成自动化理念,可完成过程工业领域的所有控制任务;通过领域的所有控制任务;通过 PFOFIBUSPFOFIBUS 实实现真正的分散结构,易于与现真正的分散结构,易于与 FFFF 仪表的集成;仪表的集成;非常灵活的可伸缩性,从小型,可控制非常灵活的可伸缩性,从小型,可控制 100100个个 I/OI/O 电的电的 PCS 7 BOXPCS 7 BOX ,一直到控制,一直到控制 100100000000 点,基于客户机点,基于客户机 //服务器架构的大型系服务器架构的大型系统。统。

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优缺点优缺点优点优点 :: 系统可靠,在全世界有系统可靠,在全世界有 15001500 多套的多套的控制设备;图形化组态,方便查找和运行控制设备;图形化组态,方便查找和运行中维护。中维护。缺点:整个网络以服务器为架构基础(以缺点:整个网络以服务器为架构基础(以 22台服务器冗余使用),所有的数据读取都台服务器冗余使用),所有的数据读取都需要通过服务器的来进行。所以服务器需需要通过服务器的来进行。所以服务器需要定时清理内部软件和外部设备清洁,否要定时清理内部软件和外部设备清洁,否则会造成系统变慢。则会造成系统变慢。PS:PS: 省内电厂使用该系统的有国投宣城电厂。省内电厂使用该系统的有国投宣城电厂。

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艾默生(艾默生( ovationovation ))OvationOvation 是其前身西屋过程控制公司于是其前身西屋过程控制公司于 19919977年推出,是年推出,是 WDPFWDPF 的更新换代产品,在的更新换代产品,在电厂获得了广泛的应用。目前电厂获得了广泛的应用。目前 600MW600MW 及以及以上新上机组, 上新上机组, ovationovation占据的市场份额是最占据的市场份额是最大的。大的。

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ovationovation 网络是一个完全确定的实时数据传网络是一个完全确定的实时数据传输网络。采用输网络。采用 COSTCOST 技术,网络相关硬件技术,网络相关硬件极易在市场上购得,不使用特殊网关、接极易在市场上购得,不使用特殊网关、接口、网桥,具有所有网络的特性,如冗余、口、网桥,具有所有网络的特性,如冗余、同同

步、确定和令牌传输,在与以太网、快速步、确定和令牌传输,在与以太网、快速以太网、令牌环或其他拓扑结构相连时,以太网、令牌环或其他拓扑结构相连时,使用使用 TCPTCP // IPIP ,可以构成局域网,可以构成局域网 (LAN)(LAN)和广域网的信息系统。和广域网的信息系统。

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ovationovation 控制器支持控制器支持 FFFF ,, PRofibus-DPPRofibus-DP ,,DeviceNetDeviceNet 三种现场总线标准,每个三种现场总线标准,每个

OvationOvation 控制器最多支持控制器最多支持 2424 个网段个网段 (FFH1(FFH1总线总线 )) ,还可以采用以太网方式连接,还可以采用以太网方式连接 FFFF 智智能现场仪表。另有仿真控制器仿真能现场仪表。另有仿真控制器仿真 II // OO和先进控制器,后者支持多变量控制和先进控制器,后者支持多变量控制 (MP(MPC)C) 等先进控制。等先进控制。

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相应软件系统中,组态建立器相应软件系统中,组态建立器 (Builder)(Builder) 、、控制建立器、图形建立器、安全建立器、控制建立器、图形建立器、安全建立器、测点建立器,高效工具数据库等构成一套测点建立器,高效工具数据库等构成一套高效工具,如安全建立器提供安全保护机高效工具,如安全建立器提供安全保护机制,可就地和远程两种安全保护,允许定制,可就地和远程两种安全保护,允许定义多个级别进入系统,可按用户姓名或设义多个级别进入系统,可按用户姓名或设备功能甚至逐点分别设置安全界面。备功能甚至逐点分别设置安全界面。

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优缺点优缺点优点: 优点: ovationovation 组态完全是基于组态完全是基于 SAMASAMA 图图式的组态,方便查找维护,同时也方便操式的组态,方便查找维护,同时也方便操作。作。缺点:汉化程度不高。缺点:汉化程度不高。PS:PS: 省内电厂使用该系统的有华电宿州电厂、省内电厂使用该系统的有华电宿州电厂、华电芜湖电厂、淮浙沪凤台电厂。华电芜湖电厂、淮浙沪凤台电厂。

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英维思(英维思( FOXBOROFOXBORO ))英维思公司主要成员英维思公司主要成员 FoxboroFoxboro 从从 19881988年底年底推出第一套推出第一套 II // ASeriesASeries 到到 20042004年年 II // AA已更新至已更新至 V8V8.. OO 版.新系统采用了版.新系统采用了 MeshMesh控制网络结构.具有很强的易伸缩性.通控制网络结构.具有很强的易伸缩性.通过以太网交换机的互联,可运用线形、环过以太网交换机的互联,可运用线形、环形、星形或倒挂树形等网络技术连接各形、星形或倒挂树形等网络技术连接各 II //ASeriesASeries 系统站系统站 (( 最多为最多为 19201920 个站个站 )) .支.支持基持基 lEEE802lEEE802 .. 33 标准的全双工运行标准的全双工运行 (100(100MM // 1Gb1Gb // s)s) 。。

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FoxboroA2FoxboroA2 自动化控制系统更适合于中小自动化控制系统更适合于中小型装置,采用以太网系统架构.符合型装置,采用以太网系统架构.符合 lSOlSO// OSlOSl 标准.传输速率最高为标准.传输速率最高为 100Mb100Mb // ss ,,通信介质为光缆或双绞线,用于连通信介质为光缆或双绞线,用于连 FoxboroFoxboroA2A2 的控制站、工程师站、操作员站,也可的控制站、工程师站、操作员站,也可与多种现场总线相连。模块采用欧陆公司与多种现场总线相连。模块采用欧陆公司的的 25002500 系列和技术,人机界面采系列和技术,人机界面采 WonderWonderwareware 产品和技术。产品和技术。

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优缺点优缺点优点:系统可靠,老版本优点:系统可靠,老版本 ICCICC支持在线下装(指支持在线下装(指的是实际在线下装过程中没有出现过任何问题),的是实际在线下装过程中没有出现过任何问题),功能块功能强大,可以很轻易的实现需要的功能。功能块功能强大,可以很轻易的实现需要的功能。缺点:填表式组态,界面不人性化,不利于正常缺点:填表式组态,界面不人性化,不利于正常生产运行中的维护和操作。对机房环境要求高,生产运行中的维护和操作。对机房环境要求高,曾发生过操作员站集体死机现象。曾发生过操作员站集体死机现象。PS:PS:省内电厂使用该系统的有平圩电厂、华能巢省内电厂使用该系统的有平圩电厂、华能巢湖电厂、皖能合肥电厂等。湖电厂、皖能合肥电厂等。

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日立日立HIACS-5000M HIACS-5000M 系统是日立公司最新推出系统是日立公司最新推出的的 DCSDCS 控制系统,其系统是两级控制结构控制系统,其系统是两级控制结构 ,, 即监视控制级和过程控制级。监视控制级即监视控制级和过程控制级。监视控制级包括操作员站 包括操作员站 (POC) (POC) 、历史数据站、历史数据站 (HDS) (HDS) , , 打印站打印站 (PRS) (PRS) 等设备等设备 ; ; 过程控制级由一过程控制级由一些过程控制站些过程控制站 ( H04-M/CX) ( H04-M/CX) 、数据采集站、数据采集站 ( ( H04-M/CX ) H04-M/CX ) 和工程师站 和工程师站 (EWS) (EWS) 构成。构成。

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系统配置的主要特点系统配置的主要特点

网络结构突破早期系统多环结构配置网络结构突破早期系统多环结构配置 HIACS 250HIACS 25000M 00M 系统的网络结构及前后台间的通信方式与日系统的网络结构及前后台间的通信方式与日立早期的立早期的 DCS DCS 系统相比有了很大的变化。由于系统相比有了很大的变化。由于通信速率与容量不断扩大通信速率与容量不断扩大 ,5000M,5000M 系统突破日立系统突破日立早期系统多环结构的配置早期系统多环结构的配置 , , 首次将所有控制器及首次将所有控制器及操作员站、历史站连在一对操作员站、历史站连在一对 100M100M 的光环上的光环上 , , 从从而消除了原来操作员站与控制器侧可能的通信瓶而消除了原来操作员站与控制器侧可能的通信瓶颈。颈。

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DCS DCS 与与 DEH DEH 采用一体化的硬件配置机炉采用一体化的硬件配置机炉侧的控制采用一体化配置侧的控制采用一体化配置 , , 减少了系统间减少了系统间的通信接口的通信接口 , , 采用同一个数据库采用同一个数据库 , , 便于数便于数据的共享据的共享 , , 系统的稳定性也好系统的稳定性也好 ; ; 对电厂的对电厂的维护有利维护有利 , , 便于备品、备件等的统一。便于备品、备件等的统一。

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人机接口采用人机接口采用 PC PC 平台及平台及 Windows NTWindows NT 系系统统由于高档由于高档 PC PC 机性能的提高机性能的提高 , , 大型机组前大型机组前台采用台采用 PC PC 平台将是一种趋势平台将是一种趋势 , PC , PC 平台的平台的操作较灵活方便操作较灵活方便 , , 对电厂管理信息等网络对电厂管理信息等网络的接入也很便捷。的接入也很便捷。

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组态工具组态工具

5000M 5000M 系统的逻辑组态采用了直观的图形组态方系统的逻辑组态采用了直观的图形组态方式式 , , 提供了方便的逻辑生成、逻辑编译、逻辑下提供了方便的逻辑生成、逻辑编译、逻辑下载、逻辑在线监视、逻辑组态备份等功能载、逻辑在线监视、逻辑组态备份等功能 , , 具备具备在线组态与下载的功能在线组态与下载的功能 , , 日立日立 5000M 5000M 系列的逻系列的逻辑组态工具的功能较前期版本有了很大的提高。辑组态工具的功能较前期版本有了很大的提高。数据库、画面、报表等的组态基于数据库、画面、报表等的组态基于 WINDOWS NWINDOWS NT T 平台平台 , , 使用了一些通用的工具使用了一些通用的工具 ,,使用较为灵活使用较为灵活 , , 如前台数据库采用如前台数据库采用 ACCESS ACCESS 数据库数据库 , , 报表工具报表工具采用采用 EXCELEXCEL 。比较而言。比较而言 , , 前台组态工具不如控前台组态工具不如控制器逻辑组态工具优秀制器逻辑组态工具优秀 , , 组态集成度不够组态集成度不够 , , 需要需要组态工程师定义的内容过多。组态工程师定义的内容过多。

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Page 37: 火电厂 DCS 系统介绍

优缺点优缺点优点:系统界面友好,操作简单,汉化后优点:系统界面友好,操作简单,汉化后的图形化组态操作维护方便。的图形化组态操作维护方便。缺点:我们在调试过程中缺点:我们在调试过程中 HIACS-5000M HIACS-5000M 系统多次出现过操作员站死机现象,系统系统多次出现过操作员站死机现象,系统不够稳定。不够稳定。PS:PS: 省内电厂使用该系统的有华润阜阳电厂。省内电厂使用该系统的有华润阜阳电厂。

Page 38: 火电厂 DCS 系统介绍

国内国内 DCSDCS 系统现状系统现状近近 2020年来,国内在原来年来,国内在原来 DDCDDC 直接数字控直接数字控制技术自行研发和工控机应用的基础上,制技术自行研发和工控机应用的基础上,在对国外在对国外 DCSDCS 的工程应用及技术引进的基的工程应用及技术引进的基础上,逐渐形成了独立自主的础上,逐渐形成了独立自主的 DCSDCS 产业,产业,特别是在大型火力发电厂中的应用国产特别是在大型火力发电厂中的应用国产 DCDCSS

已取得了可喜的业绩。其中大家熟悉的有已取得了可喜的业绩。其中大家熟悉的有新华、上自仪新华、上自仪 MAXDNA MAXDNA 、国电智深、和、国电智深、和利时、浙大中控和南京科远等。利时、浙大中控和南京科远等。

Page 39: 火电厂 DCS 系统介绍

现在有现在有 600MW600MW 及以上火电厂业绩的有国电及以上火电厂业绩的有国电智深、和利时以及上自仪智深、和利时以及上自仪 MAXDNA,MAXDNA, 所以所以在这里介绍下这三家的系统。在这里介绍下这三家的系统。

Page 40: 火电厂 DCS 系统介绍

国电智深国电智深国电智深——在多年国电智深——在多年 DCSDCS 应用实践经验的应用实践经验的基础上,在技术引进的基础上,形成了具基础上,在技术引进的基础上,形成了具有自主知识产权的有自主知识产权的 EDPF—NTEDPF—NT 、、 EDPF—EDPF—NT+ NT+ 、 、 EDPF—BAEDPF—BA 的的 EDPFEDPF 系列产品。系列产品。其中其中 EDPF—BAEDPF—BA 在传统的在传统的 DCSDCS 框架下进框架下进一步融合一步融合 PLCPLC 的特点。现以火电厂应用较的特点。现以火电厂应用较广的广的 EDPF—NTEDPF—NT 进行阐述。进行阐述。

Page 41: 火电厂 DCS 系统介绍

EDPF—NTEDPF—NT 系统网络采用系统网络采用 100Mbps100Mbps 或或 1001000Mbps0Mbps 交换式工业以太网,拓扑结构为星交换式工业以太网,拓扑结构为星形/环形/树形,可实现多重化冗余。形/环形/树形,可实现多重化冗余。 DCDCSS 为环形网络,公用为环形网络,公用 DCSDCS 为星形网络,其为星形网络,其之间通过专用网络路由器实现隔离。这样之间通过专用网络路由器实现隔离。这样可以保持网络的相对独立,又可保证两台可以保持网络的相对独立,又可保证两台单元机组之间操作备用和操作互锁。网络单元机组之间操作备用和操作互锁。网络负荷负荷 <10<10%,提高了通信的可靠性。%,提高了通信的可靠性。

Page 42: 火电厂 DCS 系统介绍

采用专用路由器公用系统方案的多广播域采用专用路由器公用系统方案的多广播域技术,可达技术,可达 250250 个域个域 ×250×250 个站,做到不增个站,做到不增加网络负荷率。加网络负荷率。控制器采用控制器采用 Pentium400MHzCPUPentium400MHzCPU ,为独,为独有的模块式设计,冗余配置,最快处理周有的模块式设计,冗余配置,最快处理周期期 50ms50ms ,控制处理能力为,控制处理能力为 999999 个控制页。个控制页。

Page 43: 火电厂 DCS 系统介绍

各级供电电源采用冗余电源及配电装置。各级供电电源采用冗余电源及配电装置。人机界面为全中文,画面刷新时间人机界面为全中文,画面刷新时间 <1S<1S 。。操作响应时间操作响应时间 <2s<2s ,画面数据刷新时间,画面数据刷新时间 <0<0..5s5s 。。实时数据库容量实时数据库容量 250X5120250X5120 点,可做到不点,可做到不同控制器点名可重名。同控制器点名可重名。 1010万点数据更新占万点数据更新占CPU2CPU2 %的负荷以下,%的负荷以下, 44万点检索占万点检索占 CPU8CPU8%负荷以下。%负荷以下。

Page 44: 火电厂 DCS 系统介绍

控制算法做到跟踪状态、串级跟踪、低选控制算法做到跟踪状态、串级跟踪、低选跟踪、高选跟踪、升禁止,降禁止,到达跟踪、高选跟踪、升禁止,降禁止,到达高限,到达低限等高限,到达低限等 88 种约束状态的动态判种约束状态的动态判断及在这些约束状态下的快速返回,提高断及在这些约束状态下的快速返回,提高了控制回路的响应速度,可满足超临界机了控制回路的响应速度,可满足超临界机组对控制快速性的要求。组对控制快速性的要求。

Page 45: 火电厂 DCS 系统介绍

EDPF-NTEDPF-NT 的的 DEHDEH 系统控制周期可小于系统控制周期可小于 1010mSmS ,系统控制精度高,智能型的伺服、功,系统控制精度高,智能型的伺服、功放功能合一的模块,使系统简洁可靠,和放功能合一的模块,使系统简洁可靠,和整个整个 DOSDOS 系统同在一个高速数据公路上,系统同在一个高速数据公路上,实现系统级上的一体化。实现系统级上的一体化。可靠性:可利用率可靠性:可利用率 >99>99.. 9595%,网络、控%,网络、控制器、电源、重要制器、电源、重要 II // 00卡均可冗余。卡均可冗余。

Page 46: 火电厂 DCS 系统介绍

批准

设计

绘图

审核

项目经理

图号

工程名称

项目号

版本

页号

9 1087654321

7 8 9 10654321

A

B

C

D

EE

D

C

B

A

SS-2006-127

FAT

站号

齐祥柏

邓淙仁

邓淙仁

2008-1

2008-1

2008-1

陈建

叶敏

2008-1

2008-1

皖能合肥1×600MW机组DCS系统

SEL3AllAlm

AnyAlm

DevAlm

A B C

AlgStOut

TE TE TE

P S

D

Kddt

A I

f(x)

I A T

T

N

Y

T

N

Y

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TEFT

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T

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×In1 In2

K

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Σ

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T

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A

A

A

f(x)

20

50

20 100

48

80

60 100

f(x)

Σ

A I

Σ

I A T

T

N

Y

T

N

YA

A

f(x)

给煤总操指令FA59

磨煤机A入口一次风流量

A磨煤机入口一次风温度

60

100

60 100

给煤机A变频器控制指令

磨煤机A进口热一次风挡板门指令

磨煤机A进口冷一次风挡板门指令

502AO:YK0301A.OUT

502AO:YK0304A.OUT

ZT

0%

100%

强关

强开

切手动

ZT

ZT

502AI:ZT0301A.PNT

0%强关热风档板

切手动 AC62

GP62

GN62

AH62

GE62

GD62

GB62

A

QC

MP70

HLOSP HISP

L

MA62

A磨燃料控制

HA-MCS-038 10

61

MB62

OT62

502AI:FT0303A_SP.RO02 502AI:TE0620A.PNT

502AO:YK0605A.OUT

502AI:ZT0605A.PNT

T

N

Y

AND

FSSS来暖磨

A I

f(x)

强降给煤机转速

FSSS使给煤机在最小转速

给煤机手动

AA △

HLOSP HISP

L

CA62

QC

LLOSP

502AI:TE0601A.PNT

A磨煤机出口风粉混合物温度

502AI:TE0602A.PNT 502AI:TE0603A.PNT

给煤机A转速反馈

502AI:ZT0304A.PNT

:FULMLG :HTPA :CLPALG

:MA

RI01 RI02

RO03

RI03

BI01

M10

M11

BI02

M01

RO01

:CO

:FX_HTPA1

:FX_HTPA2

RI04 RI05

RI01 RI03RI02

RO02

RO03

RO04

RI01

FXPA

M05

M13

RI02 BI01

M02

:MA

RI04

:HTPALG

M04

RI06

M05

M07

BI02

BI03

BI07

RO01

:FX_CLPA1

:FX_CLPA2

:MPAT

:MA

BI01

BI02

M01

M02

RI03

M03

RO01

:BIAS

5MFULE:FULM.RO01

FF

f(x)

RO01

LAGLEAD

BIAS

LLAGPA

LAGLEAD

Σ

f(x)

LLAGHTPA

FXHTPA

RI06RI07

RO02

RI08

FF

Page 47: 火电厂 DCS 系统介绍

优缺点优缺点优点优点 ::人机界面友好,在人机界面友好,在 VISIOVISIO 下进行组态,下进行组态,方便简单,适合中国人习惯。硬件可靠,方便简单,适合中国人习惯。硬件可靠,在蚌埠电厂调试整个过程中基本没有出现在蚌埠电厂调试整个过程中基本没有出现过硬件问题。过硬件问题。缺点:属于新开发系统,很多细节需要完缺点:属于新开发系统,很多细节需要完善,比如 :功能块功能不够全面,历史趋善,比如 :功能块功能不够全面,历史趋势时间长度不能精确调整等。势时间长度不能精确调整等。PS:PS: 省内电厂使用该系统的有国电蚌埠电厂。省内电厂使用该系统的有国电蚌埠电厂。

Page 48: 火电厂 DCS 系统介绍

上自仪上自仪 MAXDNAMAXDNA

上海自动化仪表股份有限公司经历了上海自动化仪表股份有限公司经历了 100100年的历史积淀和年的历史积淀和 1616年的创新发展,成为国年的创新发展,成为国内首家自动化仪表行业的上市公司,而且内首家自动化仪表行业的上市公司,而且成为上海电气集团的一部分。与国家核电成为上海电气集团的一部分。与国家核电共同组建了国核自仪系统工程有限公司,共同组建了国核自仪系统工程有限公司,逐步做到具备核电工程仪控系统设计、控逐步做到具备核电工程仪控系统设计、控制系统集成、核电仪控设备成套供应等的制系统集成、核电仪控设备成套供应等的能力,并拥有自主知识产权,形成较大规能力,并拥有自主知识产权,形成较大规模批量化建设中国品牌核电站的能力。模批量化建设中国品牌核电站的能力。

Page 49: 火电厂 DCS 系统介绍

大型火电站采用大型火电站采用 MAXDNAMAXDNA 的的 DCSDCS 于于 20072007年年 55月完成湖北襄樊电厂月完成湖北襄樊电厂 2X600MW2X600MW 超临超临界机组自控工程投入商业运行,至此,跻界机组自控工程投入商业运行,至此,跻身于国产身于国产 DCSDCS 应用于大型火电站的行列。应用于大型火电站的行列。0808年省内的国电铜陵电厂和大唐马三厂的年省内的国电铜陵电厂和大唐马三厂的DCSDCS 系统均是系统均是 MAXDNA.MAXDNA.

Page 50: 火电厂 DCS 系统介绍

上自仪上自仪 DCSDCS 产业起源于产业起源于 19911991年,作为国年,作为国家家 DCSDCS 产业的布点项目,在当时的经贸委、产业的布点项目,在当时的经贸委、机械部、电力部的主导和推进下,技术引机械部、电力部的主导和推进下,技术引进美国利诺进美国利诺 (Leeds(Leeds && Northup)Northup) 公司的公司的 MAMAXl000Xl000 分散型控制系统及其工程技术分散型控制系统及其工程技术 ..

上自仪开发了具有自主知识产权的上自仪开发了具有自主知识产权的 SUPMASUPMAX500X500 ,, SUPMAX800SUPMAX800 ,尔后又完成,尔后又完成 SUPSUPMA×1000(MA×1000( 升级为升级为 MAXDNA).MAXDNA).

Page 51: 火电厂 DCS 系统介绍

DEB(DEB( 直接能量平衡直接能量平衡 )) 能够最大限度地利用能够最大限度地利用锅炉的储存能量,驱动汽机调解法,从而锅炉的储存能量,驱动汽机调解法,从而在最大变化率下获得负荷需求的线性响应,在最大变化率下获得负荷需求的线性响应,协调锅炉和汽机运行,提供限制和甩负荷协调锅炉和汽机运行,提供限制和甩负荷动作,确保发电机组的安全性,在设备受动作,确保发电机组的安全性,在设备受到限制或不能响应时限制其变化率,仍继到限制或不能响应时限制其变化率,仍继续能保持机组的运行。续能保持机组的运行。

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Page 53: 火电厂 DCS 系统介绍

优缺点优缺点优点:系统可靠,功能块功能强大,可以优点:系统可靠,功能块功能强大,可以很轻易的实现需要的功能。很轻易的实现需要的功能。缺点:填表式组态,界面不人性化,不利缺点:填表式组态,界面不人性化,不利于正常生产运行中的维护和操作。于正常生产运行中的维护和操作。PS:PS: 省内电厂使用该系统的有大唐田家庵电省内电厂使用该系统的有大唐田家庵电厂、国电铜陵电厂、大唐马三电厂等。厂、国电铜陵电厂、大唐马三电厂等。

Page 54: 火电厂 DCS 系统介绍

和利时和利时自自 9090年代以来,历经了年代以来,历经了 HS—DCSHS—DCS 。。 10010000 、、 HSHS ,, 20002000 、、 MACSMACS 直至现今主推的直至现今主推的HOLLIASHOLLIAS 系统,在大型火电厂中主要使用系统,在大型火电厂中主要使用HOLLHOLL 【【 AS—MACS—SAS—MACS—S ,有符合汽轮机,有符合汽轮机控制要求的控制要求的 HOLLlASDEH(HOLLlASDEH( 汽轮机数字式汽轮机数字式电液控制系统电液控制系统 )~[IETS()~[IETS( 汽轮机紧急跳闸系汽轮机紧急跳闸系统统 )) ,, ~I]HOLLIAS—MACS~I]HOLLIAS—MACS 构成一体,满构成一体,满足大型电厂控制和安全保护的要求。足大型电厂控制和安全保护的要求。

Page 55: 火电厂 DCS 系统介绍

在管控一体化方面,在管控一体化方面, HOLLIASHOLLIAS 具有具有 MESMES功能,在开放的实时/关系数据库基础上,功能,在开放的实时/关系数据库基础上,有子系统模块,可以满足电站信息化的需有子系统模块,可以满足电站信息化的需求。求。

Page 56: 火电厂 DCS 系统介绍

DCSDCS 分析比较的结论分析比较的结论

上述综述,可以看出国产上述综述,可以看出国产 DCSDCS 已经达到或已经达到或接近国际先进水平。接近国际先进水平。反映水平的技术指标具体是指网络结构、反映水平的技术指标具体是指网络结构、硬件体系、软件体系及系统容量、系统实硬件体系、软件体系及系统容量、系统实时性、系统人机界面、系统现场接口、系时性、系统人机界面、系统现场接口、系统控制功能、系统精确度、系统灵活性和统控制功能、系统精确度、系统灵活性和可扩展性、系统可靠性、可用性、可维护可扩展性、系统可靠性、可用性、可维护性、系统稳定性和系统安全性等。性、系统稳定性和系统安全性等。

Page 57: 火电厂 DCS 系统介绍

国产国产 DCSDCS 的性价比高,适合在的性价比高,适合在 300MW300MW 以以下机组中选用,在下机组中选用,在 600MW600MW 以上机组可逐步以上机组可逐步扩大应用范围。国内扩大应用范围。国内 DCSDCS 企业对大型电厂企业对大型电厂的工程能力有待在实际工程锻炼中进一步的工程能力有待在实际工程锻炼中进一步提高。提高。

Page 58: 火电厂 DCS 系统介绍

DCSDCS 应用中存在的问题应用中存在的问题选用国产选用国产 DCSDCS , 由于价格上的优势,应该在配, 由于价格上的优势,应该在配置上非常充裕,但实际情况并非如此。大多数机置上非常充裕,但实际情况并非如此。大多数机组在完成改造后组在完成改造后 DCSDCS 的的 II // 0 0 余量不够,资源配余量不够,资源配置偏紧,置偏紧, DPU(Distributed Processing UnitDPU(Distributed Processing Unit ,分,分散处理单元散处理单元 )) 和通讯负荷率偏高。这主要有两个和通讯负荷率偏高。这主要有两个原因:原因:DCSDCS 厂商在激烈的商业竞争中尽量减少配置降低厂商在激烈的商业竞争中尽量减少配置降低成本。成本。设计过程中的变更,增加设计过程中的变更,增加 II // 00 点太多。点太多。由于由于 DCSDCS各自有不同的特点,招标文件不可能具各自有不同的特点,招标文件不可能具体到对控制器的对数作出规定。体到对控制器的对数作出规定。

Page 59: 火电厂 DCS 系统介绍

无论是国产还是进口无论是国产还是进口 DCSDCS ,其硬件的可靠性均存,其硬件的可靠性均存在一些问题,有些在一些问题,有些 DCSDCS 在一段时间里模件损坏率在一段时间里模件损坏率较高,较高, DPUDPU故障频繁,甚至导致机组故障频繁,甚至导致机组 MFTMFT ,总,总燃料跳闸燃料跳闸 )) 。对于。对于 DPU DPU 和电源模件损坏,一般认和电源模件损坏,一般认为是硬件故障。为是硬件故障。但分析认为:不能简单认为是硬件质量问题, 如但分析认为:不能简单认为是硬件质量问题, 如果在短时间内发生大量的模件损坏,而且是不同果在短时间内发生大量的模件损坏,而且是不同批次的器件,其损坏的原因应从软件故障去考虑,批次的器件,其损坏的原因应从软件故障去考虑,如如 DPUDPU负荷率过高会导致功耗增加,通讯负荷率负荷率过高会导致功耗增加,通讯负荷率过高会增加电源系统的平均负载等。过高会增加电源系统的平均负载等。

Page 60: 火电厂 DCS 系统介绍

在某些工程中,在某些工程中, DCS DCS 主干通讯网络使用了主干通讯网络使用了较多的非屏蔽双绞线,如某改造机组电子较多的非屏蔽双绞线,如某改造机组电子室至工程师室使用非屏蔽双绞线室至工程师室使用非屏蔽双绞线 (UTP)(UTP) 达达60m 60m 以上,很可能这是导致通讯故障的主以上,很可能这是导致通讯故障的主要原因。要原因。

Page 61: 火电厂 DCS 系统介绍

某些某些 DCSDCS 软件需要完善,减少通讯故障和软件需要完善,减少通讯故障和死机;增强自诊断功能,提高系统的可维死机;增强自诊断功能,提高系统的可维护性;某些护性;某些 DCSDCS 软件在线修改下载功能不软件在线修改下载功能不强;某些强;某些 DCSDCS 缺少正确的负荷率测试的手缺少正确的负荷率测试的手段和工具;某些段和工具;某些 DCSDCS 响应速度较慢等问题响应速度较慢等问题也经常在也经常在 DCSDCS 应用中出现。应用中出现。

Page 62: 火电厂 DCS 系统介绍

谢谢!谢谢!