華文DCS系統在電廠的應用

摘 要:闡述了金牛能源矸石電廠1#、2#機組進行DCS改造的內容與DCS的配置，系統地介紹了HPCS一3000系統的結構、功能和特點以及ETS與DCS一體化的設計思想。
關鍵詞:金牛能源矸石電廠DCS；在線修改；ETS；一體化
1．概述
　　金牛能源矸石熱電廠對原采用常規控制儀表控制的1號機和2號進行了自動化改造，采用上海華文自動化有限公司的HPCS一3000系統．機組改造后一次性啟動成功，自動控制系統經動態聯調后投入正常運行。
2．系統應用過程
2．1 HPCS一3000在我廠1#、2#號機中的網絡結構

◆實時網
　　HPCS一3000系統的一體化結構中，A網和B網是互為備用的實時數據網。實時網上掛了3個DPU（分散控制單元），3個操作員站，2個工程師站，3對DPU實現過程測量和控制功能。1：1冗余的通訊接口卡設計有傳輸出錯檢測技術，一條網絡故障，系統會自動切換到另一條網絡上進行通訊，保證通訊的可靠性。
◆控制網
　　控制網即I／O 網絡是1：1冗余的高速串行通訊網絡， 采用EIRSA一485規范．通訊速率345K～1Mbps。與眾多的DCS系統不同的是，HPCS一3000控制網中不存在通訊站，數據轉發卡，中繼器等，而是通過總線方式直接與分散控制單元通訊。這就減少了系統的故障點，用戶在考慮備品備件時也就減少此方面的考慮。
2.2 HPCS一3000的軟件系統
　　HPCS一3000軟件分為控制器組態軟件，網絡配置軟件，OPCServer軟件，SOE瀏覽器軟件，仿真控制器軟件，畫面開發及監視軟件包。
2．2．1控制器組態軟件
　　HPCS一3000控制器軟件支持在線修改。許多廠家均承諾自己的DCS系統有在線下載功能，但在實際使用時往往有所保留。也有DCS因在線下載時造成多次Mfrr，使熱工人員不敢使用此功能。而HPCS一3000系統的在線組態功能更大程度上的滿足了現場調試的要求，其功能不僅僅局限在對某些控制參數或者邏輯的修改，還可以在線添加變量，增加卡件．添加程序頁等，給熱工人員調試和修改組態帶來極大便利。但是每個主控制單元同一時刻只允許一個有寫權的連接。
　　機組運行時．為了避免系統的初始化對機組造成的擾動，只能進行在線修改，主控一經在線修改，修改后的控制策略即產生控制作用。此時，副控中的組態與主控不同，為使副控跟蹤主控，在主控組態修改完成后，將組態下載的副控中，在線修改即完成。在整個修改過程中，不影響運行人員的操作和監視，而不象其它DCS系統在修改完成后．須對主控在線下載．在下載過程中總有十幾秒時間內運行人員監視不到被下載控制器的數據。值得注意的是在此在線修改過程中，在對主控哪怕是進行最微小的修改也一定要把最新的組態下載到處于“等待”狀態的控制器中，使得主控和副控的組態同步，副控才能處于實時跟蹤狀態 在主控出現故障時，能無擾動的切換到備用的控制器。HPCS一3000控制器組態定義了8大類100多個預定義功能塊。對一些常用的有特色的功能塊略作介紹。
　　①偏差PID控制功能塊EPID。該功能塊是除了一般的增量PID運算外，還整合了PID控制回路中要求的偏差運算、手動／自動、跟蹤、無擾動切換等功能，組態人員只需一個功能塊，通過對該功能塊的相關參數進行設置，就能實現一般的PID調節回路的組態。另外該功能塊有三個端口分別用來控制比例、積分、微分運算是否作用，由此可以構成更加靈活的PID控制。
　　②數據存盤模塊SAVE。工廠中許多數據如流量累計等通常是以中間變量的形式存在于控制器中，如果控制器重啟，由于變量的初始化，這些變量的數值將恢復為初始值，而生產中往往需要這些數據如做成本核算等。運用SAVE功能塊能將這些數據保存在非易失性媒質上，在系統由于失電，重新啟動等情況下，數據不會丟失，并且在控制器開始正常啟動后．自動恢復該數據。在功能塊第一次運行時，功能塊會從非易失性媒質上讀取最后一次運行的值。
　　③數字手操器DEVICE。該模塊是HPCS一3000系統組態軟件中最常用的塊 DEVICE塊可以接受上一級順控指令或由操作人員CRT上的操作指令完成不同類型設備基本的控制和聯鎖保護邏輯。DEVICE1主要是對單向電機．單向電磁閥類的控制。DEVICE2主要用于雙向電機，雙向電磁閥的控制。
　　④邏輯組合功能塊MDIG。該功能塊可以對16個開關量輸入進行組合判斷輸出。通過對NUM 的設置，將該功能塊靈活的設置為多個開關量“相與”或“相或”。另外該功能塊能夠記錄l6個開關量中第一個或最后一個從“0”變為.1’的輸入。在做“首出”的判邏輯斷中非常方便。
　　因為HPCS一3000DPU組態軟件有許多集成較好的預定義功能塊，所以HPCS一3000DPU組態文件看起來簡單明了，外部設備雖不同，但其組態文件卻有很大程度的通用性，一般熱工人員只要看懂了一種設備的組態方法，就能舉一反三理解其他設備的組態原理。
　　HPCS一3000型DCS系統組態靈活方便，均可在線進行的優點給熱控系統維護帶來了很大的方便．但正是由于它在線修改的靈活性，即所見即所得，若操作不嚴謹或管理不完善，就可能會給機組的安全運行帶來危險。這就對熱控維修人員提出r更高的要求，一方面要提高DCS系統維護人員的技術水平和操作的嚴謹性， 同時要加強對DCS系統的管理．建立嚴格的分級授權管理、嚴格的操作和審批制度，只有這樣才能更好地發揮HPCS一3000型DCS系統的優越性。
◆HPCS網絡配置軟件
　　該軟件可以察看與本地計算機相連的。定義在HPCS系統網絡上的網絡節點，包括HMI和控制站。如果網絡鏈路正常，則可以通過該軟件瀏覽所有在系統網絡上活動的網絡節點。熱工人員根據顯示的節點的信息，來判斷某節點通訊是否正常。對于控制站，可以在這里配置控制器的信息．如網絡地址，節點號．同步地址，描述等。但值得注意的是修改控制器的配置，會使控制器重新啟動，因此必須選擇合適的時機來修改。一般地，系統投入運行后，不會再修改控制器的配置，但了解這一點．對避免維護中的誤操作是很有必要的。
◆仿真控制器軟件
　　利用該軟件，可以在線仿真組態，在修改控制器中的邏輯之前，可以用此軟件驗證邏輯的正確與否。由于仿真界面與真實的控制器在線界面基本一直．可以通過該軟件學習HPCS控制器的組態。
◆ETS系統與DCS的通訊
　　本次DCS改造中的一顯著特點是DCS與ETS的一體化設計．最初的保護系統通常由電磁繼電器組成，隨著自動化水平的不斷提高，ETS系統一般由PLC完成，其運行獨立于DCS系統．它與DCS的通訊儀為監視用，通訊中斷或DES故障均不影響ETS系統的正常運行，從而可靠保證汽輪機的安全運行。
　　在實際應用中，因DCS與PLC往往為不同的廠家，這樣在進行DCS改造時，必須購買DCS和PLC兩個系統，投資較高，系統缺乏整體性，不便于事故的分析和系統維護，系統出現軟故障有時會聯系兩個廠家，給El常維護和故障分析帶來許多不便，于是針對1#、2#機改造時，我們引進了華文HPCS一3000系統的邏輯保護LPC卡，兩臺機組的2套ETS均由專用的邏輯保護LPC卡實現。
　　LPC其邏輯為硬邏輯，由可編程電子電路實現，這樣保證了動作保護輸出的快速性和可靠性。另一方面，該卡能將卡上的輸入信號和一處理結果，以通信的方式向主控單元及各人機接口站（MMI）傳送。熱工人員可以通過控制器組態軟件在線觀察LPC每個通道的實時值．同時LPS卡每個通道具有SOE功能 可以通過專用的SOE軟件讀取每個通道狀態值的變化和跳變時間，便于熱工人員分析事故原因。
3．結論
　　隨著工業自動化水平的日益進步，DCS產品更加成熟可靠．DCS結構上危險分散，界面友好的特點，使得DCS在電廠的覆蓋也更加廣泛。本次1#、2#機改造后，畫面直觀，操作簡便，保護與監控獨立，體現了DCS的集中管理．危險分散特點。大大地提高了機組的自動化水平，為機組的安全、穩定、經濟運行提供了可靠的保證。