DCS調(diào)研

1029402023徐健10電氣DCS簡介DCS定義

DCS：Distributedcontrolsystem的簡稱，集散控制系統(tǒng)為滿足大型工業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的過程控制要求，按照控制分散、管理集中的原則構(gòu)思，微處理器、通信技術(shù)、人機(jī)接口技術(shù)、I/O接口技術(shù)相結(jié)合用于數(shù)據(jù)采集、過程控制和生產(chǎn)管理的綜合控制系統(tǒng)。DCS本質(zhì)DCS是一個分布式計算機(jī)系統(tǒng)DCS是集各種新技術(shù)于一體的新型控制系統(tǒng)DCS是一個實時多任務(wù)系統(tǒng)DCS是一個規(guī)?？纱罂尚∏铱伸`活組態(tài)(Configuration)的通用控制系統(tǒng)。DCS組成過程控制裝置(控制站)操作管理裝置(操作站)

過程控制網(wǎng)絡(luò)工程師站管理計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)層次3層：現(xiàn)場控制層，系統(tǒng)管理層，工廠網(wǎng)絡(luò)層。

現(xiàn)場控制層：信號從端子到I/O卡板到CPU處理，可能包含端子板、I/O卡、CPU、通信卡等。

DCS主體部分，俗稱下位機(jī)。

系統(tǒng)管理層：從各個處理器到工程師站、操作站、打印站、歷史存儲器等，基本以站為單位，

目的是實現(xiàn)“集中管理"。（工程師站、操作站俗稱上位機(jī)）

工廠網(wǎng)絡(luò)層：OPC服務(wù)器、交換機(jī)、遠(yuǎn)端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器等。目的是全場信息化DCS主要產(chǎn)品對比ITEM系統(tǒng)規(guī)模管理網(wǎng)+系統(tǒng)網(wǎng)（控制網(wǎng)）I/O網(wǎng)冗余ABBINFI-907168點(diǎn)RS232C/IEEE488/10Mbps500kbps5種FOXBROI/A40000點(diǎn)寬帶局域網(wǎng)10Mbps+載波帶5Mbps+節(jié)點(diǎn)總線/IEEE802.3/10Mbps/同軸電纜,MAP協(xié)議現(xiàn)場總線/268Kbps5種雷諾MAX100010000以上以太網(wǎng)/TCP//IP/100Mbps/光纖同左5種simensPCS710000以上以太網(wǎng)/TCP//IP/100Mbps/雙絞線Profibus-DP/12Mbps5種橫河CS-300010000以上以太網(wǎng)/TCP//IP/100Mbps+V網(wǎng)/10MbpsRIO網(wǎng)/1Mbps5種霍尼韋爾TPS300010000以上令牌網(wǎng)/5Mbps令牌網(wǎng)/5Mbps5種西屋OVATION10000以上以太網(wǎng)/TCP//IP/100Mbps+10Mbps類似485低速自定遺傳性總線5種新華XDP-40010000以上以太網(wǎng)/TCP//IP/100Mbps/雙絞線以太網(wǎng)/10Mbps5種和利時MACS30000以上以太網(wǎng)/TCP//IP/100Mbps/雙絞線Profibus-DP/12MbpsOP/DPU/IO/NET/POWER浙大JX300X30720點(diǎn)以太網(wǎng)/TCP//IP/10Mbps/雙絞線SBUS（自定義串口）5種ITEM系統(tǒng)CPU芯片CPU主頻內(nèi)存操作系統(tǒng)SOE/分辨率遠(yuǎn)程I/O站ABBINFI-90M680302MDOS有/1msFOXBROI/A80486100MHZ4M有/1ms雷諾MAX1000166MHZ有/1mssimensPCS7S-414以上有/1ms支持橫河CS-3000486芯片100MHZ8/16M無霍尼韋爾TPS3000M68000有/1ms支持西屋OVATION133MHZ16/32MRTOS有/1ms支持新華XDP-400Pentium233MHZIRMX有/1ms和利時MACSPentiumII/32位233MHZ32M/2MSRAMQNX實時多任務(wù)有/1ms支持浙大ECS10089C51單片機(jī)/16位30MHZ24M無支持ITEM系統(tǒng)操作系統(tǒng)機(jī)型組態(tài)工具漢化ABBINFI-90WinNT/UNIX通用PCFBD/LD/有與C接口部分FOXBROI/AWinNT/UNIX通用PCFBD/LD等部分雷諾MAX1000WinNT通用PC圖形式部分simensPCS7WinNT通用PC圖形式/符合IEC1131-31標(biāo)準(zhǔn)的編程語言（6種）未橫河CS-3000WinNT通用PCSFC/SEBL/FB未霍尼韋爾TPS3000UNIX專用填表式/CL編程語言未西屋OVATIONWinNT/SOLARIS通用PC圖示式用戶界面（GUI）/基于AUTOCAD組態(tài)部分新華XDP-400WinNT通用PC圖形式/符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)中的四種全部和利時MACSWinNT通用PCPIV2.0G符合IEC1131-3標(biāo)準(zhǔn)中的五種：SFC/FBD/LD/ST/IL，可自定義FBD，有VISUALC++應(yīng)用接口，94種函數(shù)功能塊全部浙大JX300XWinNT通用PC只提供自定義語言，PID控制填表形式，只兼容3種全部ITEM系統(tǒng)工程能力售后服務(wù)客戶評價ABBINFI-90較強(qiáng)困難，備品貴電力方面應(yīng)用多，易被用戶認(rèn)可，但開放性差FOXBROI/A較強(qiáng)備品貴基本認(rèn)可，對其卡件的可靠性和DPU的帶負(fù)荷能力評價較高雷諾MAX1000較強(qiáng)較好在電力行業(yè)資格較老，服務(wù)較好simensPCS7一般依靠代理基本認(rèn)可，對其卡件的可靠性和DPU的帶負(fù)荷能力評價較高橫河CS-3000尚可備品貴得到石化行業(yè)的認(rèn)可霍尼韋爾TPS3000一般差，備品貴名氣最大，系統(tǒng)的可靠性得到石化和化工行業(yè)的認(rèn)可，但服務(wù)差西屋OVATION較強(qiáng)依靠代理，備品貴其上一代產(chǎn)品WDPF在國內(nèi)應(yīng)用較多新華XDP-400較強(qiáng)差基本認(rèn)可，高壓抗燃油DEH成熟，和利時MACS較強(qiáng)資源充沛，支持到位基本認(rèn)可，應(yīng)用的行業(yè)廣泛，肯定系統(tǒng)的先進(jìn)性，服務(wù)較好，低壓透平油DEH成熟浙大ECS100在熱電方面較弱尚可電力系統(tǒng)很少考慮，在小項目上可以使用，系統(tǒng)指標(biāo)差國內(nèi)DCS主要供應(yīng)商市場占有率DCS市場分布DCS應(yīng)用實例

華能玉環(huán)電廠4×1000MW超超臨界直流爐機(jī)組DCS控制系統(tǒng)設(shè)計

華能玉環(huán)電廠一、二期工程為4×1000MW國產(chǎn)化超超臨界燃煤機(jī)組。鍋爐為哈爾濱鍋爐廠引進(jìn)日本三菱技術(shù)制造的超超臨界參數(shù)變壓運(yùn)行直管水冷壁直流爐，單爐膛、一次中間再熱、采用八角雙切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)Π型鍋爐、露天布置燃煤鍋爐。為保證發(fā)電廠安全、高效地運(yùn)行，對于超臨界直流鍋爐而言，啟動系統(tǒng)的控制及水燃比控制是有別于亞臨界汽包爐的控制回路。所以運(yùn)用DCS對這兩個過程進(jìn)行了改造。鍋爐運(yùn)行方式：帶基本負(fù)荷并參與調(diào)峰。鍋爐采用無分隔墻的八角反向雙火焰切圓燃燒方式。每臺鍋爐共設(shè)有48只直流燃燒器，燃燒器共分6層，每層設(shè)8只燃燒器，每層燃燒器由同一臺磨煤機(jī)供給煤粉。鍋爐采用二級點(diǎn)火方式：高能電火花點(diǎn)火器－主油槍－煤粉燃燒器。油燃燒器的總輸入熱量按30%B-MCR計算。制粉系統(tǒng)型式：采用中速磨煤機(jī)冷一次風(fēng)機(jī)正壓直吹式制粉系統(tǒng)，每臺爐配6臺中速磨煤機(jī)，燃燒設(shè)計煤種時，5臺運(yùn)行，1臺備用。給水系統(tǒng)采用單元制。系統(tǒng)配2×3臺50%容量的雙列高壓加熱器。每列高加分別設(shè)給水大旁路。系統(tǒng)設(shè)置兩臺50%容量的汽動給水泵，一臺25%BMCR容量、帶液力耦合器的調(diào)速電動啟動/備用給水泵。汽機(jī)由上海汽輪機(jī)有限公司生產(chǎn)，超超臨界、一次中間再熱、單軸、四缸四排汽、雙背壓、凝汽式、八級回?zé)岢槠?。汽輪機(jī)旁路系統(tǒng)：暫定30%容量高低壓二級串聯(lián)旁路。汽輪機(jī)具有八級非調(diào)整抽汽。一、二、三級抽汽供三臺高壓加熱器；四級抽汽供除氧器、給水泵驅(qū)動汽輪機(jī)和輔助蒸汽系統(tǒng)；五、六、七、八級抽汽分別向5號、6號、7號、8號低壓加熱器供汽。給水、主蒸汽、再熱蒸汽系統(tǒng)、循環(huán)水系統(tǒng)均為單元制。機(jī)組的DCS系統(tǒng)采用上海西屋控制系統(tǒng)有限公司OVATION控制系統(tǒng)。其單元機(jī)組配有27對控制器、公用系統(tǒng)配有7對控制器?？刂品秶w了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）及各公用系統(tǒng)的控制。一.啟動系統(tǒng)分離器控制回路簡述1.1噴射水流量控制在濕態(tài)方式下，從主給水有一路水通過噴射水流量閥保持一定的噴射水流量以冷卻BCP，通過該調(diào)節(jié)閥維持1~3%的噴水量。在干態(tài)運(yùn)行期間，當(dāng)噴射水流量閥關(guān)時，水從一并列的孔板流過以冷卻BCP。經(jīng)過溫度修正的噴射水流量和設(shè)定值的偏差來調(diào)節(jié)噴射水流量閥開度。當(dāng)BCP停時，噴射水流量閥強(qiáng)制關(guān)到0。1.2分離器水位控制分離器水位控制回路根據(jù)分離器的水位給出分離器疏水閥A、B和C的開度。各個閥門的開啟都正比于分離器水位。隨著分離器水位的上升，先開A閥，再開B、C閥。隨著分離器水位的升高，A閥首先開啟。隨著分離器水位的再升高，B、C閥第二個開啟。疏水閥A、B和C在濕態(tài)方式為鍋爐循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)閥的緊急備用，在干態(tài)方式為過熱器噴水減溫旁路調(diào)節(jié)閥的緊急備用。當(dāng)WDC的各出口閥關(guān)，疏水閥A、B和C強(qiáng)制關(guān)到0。1.3過熱器噴水減溫旁路調(diào)節(jié)閥控制在干態(tài)時，BCP停，從省煤器入口有一路水經(jīng)BCP反流到過熱器對BCP進(jìn)行暖泵。在超臨界狀態(tài)時，分離器出口壓力＞120kg，此閥保持固定開度40%。在干態(tài)到超臨界時分離器出口壓力＜120kg，根據(jù)分離器的水位給出過熱器噴水減溫旁路調(diào)節(jié)閥的開度。此閥僅在干態(tài)方式下才能開，在濕態(tài)方式下強(qiáng)制關(guān)到0。1.4再循環(huán)流量控制汽水混合物進(jìn)入分離器容器，蒸汽流向過熱器，水流向儲水箱。在負(fù)荷非常低時，水沒有被蒸發(fā)而全部進(jìn)入儲水箱，然后利用一臺循環(huán)泵把水打回到省煤器入口。改變循環(huán)流量可調(diào)節(jié)儲水箱液位。在啟動期間，水膨脹在儲水箱里會造成很高的液位，靠兩個排放閥的連續(xù)排放，排掉一些水。隨著負(fù)荷的增加，更多的水轉(zhuǎn)化成蒸汽，儲水箱的液位將降低。這個過程通過減少循環(huán)流量來相互配合，直到液位低時水泵跳閘為止。在本生負(fù)荷點(diǎn)以上，所有水都轉(zhuǎn)化成蒸汽。循環(huán)流量設(shè)定值為儲水箱水位的函數(shù)，有三種設(shè)定值函數(shù)：1.4.1濕態(tài)方式下為正常設(shè)定值。1.4.2當(dāng)鍋爐點(diǎn)火時，會出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，分離器水位會先高再降低，通過降低設(shè)定值以減少分離器水位的快速下降。1.4.3當(dāng)省煤器出口溫度高，降低設(shè)定值，以增加給水流量，防止省煤器汽化。當(dāng)鍋爐循環(huán)泵停，鍋爐循環(huán)泵出口調(diào)節(jié)閥強(qiáng)制關(guān)到0。圖2啟動系統(tǒng)分離器控制SAMA圖二.水燃比控制回路簡述水/燃料比率（WFR）指令是通過下列方法發(fā)出的。當(dāng)鍋爐處于濕態(tài)運(yùn)行方式時，主蒸汽壓力由燃料量控制（同汽包爐）。因此，在這種情況下，調(diào)整水/燃料比率指令來控制主蒸汽壓力。當(dāng)鍋爐處于干態(tài)運(yùn)行方式時，水/燃料比率指令控制水分離器入口蒸汽的過熱度，使主蒸汽溫度控制始終處于最佳位置（也就是，當(dāng)超出某一負(fù)荷時，在穩(wěn)定狀態(tài)條件下噴水），以快速響應(yīng)溫度擾動。另外，為了協(xié)助主蒸汽溫度的控制，把每一部分的溫度偏差加起來作為比例控制信號。上游溫度偏差（也就是，分離器出口蒸汽溫度，一級過熱器出口溫度）加在主蒸汽溫度控制回路上作為前饋指令。在圖中有一TR功能塊，它是根據(jù)三菱鍋爐的具體保護(hù)要求來實現(xiàn)下列功能：1.當(dāng)過熱器受熱面金屬溫度過高時，在當(dāng)前的水煤比基礎(chǔ)上逐步下降至一定值，當(dāng)現(xiàn)象消失后，再恢復(fù)正常。2.當(dāng)過熱器受熱面金屬溫度過高高時，在當(dāng)前的水煤比基礎(chǔ)上下降至一定值,當(dāng)現(xiàn)象消失后，再恢復(fù)正常。3.當(dāng)一過出口溫度過高時，當(dāng)前的水煤比直接降至最小值，當(dāng)現(xiàn)象消失后，再恢復(fù)正常。圖圖3水燃比控制SAMADCS在火電廠的普遍應(yīng)用使機(jī)組的自動化水平明顯的提高。提高DCS1000MW超超臨界機(jī)組的控制水平，完善的控制系統(tǒng)設(shè)計是機(jī)組安全運(yùn)行的關(guān)鍵。完善和提高控制設(shè)計水平，使DCS在電廠的應(yīng)用達(dá)到新的水平。DCS發(fā)展趨勢當(dāng)前工控機(jī)仍以大系統(tǒng)、分散對象、連續(xù)生產(chǎn)過程(如：冶金、石化、電力)為主，采用分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的分散型控制系統(tǒng)仍在發(fā)展。由于開放結(jié)構(gòu)和集成技術(shù)的發(fā)展，促使大型分散型控制系統(tǒng)銷售增加。(1)向綜合方向發(fā)展由于標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)通信線路和通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，將各種單(多)回路調(diào)節(jié)器、PLC、工業(yè)比、NC等工控設(shè)備構(gòu)成大系統(tǒng)，以滿足工廠自動化要求，并適應(yīng)開放化的大趨勢。（2）向智能化方向發(fā)展由于數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)、推理機(jī)能等的發(fā)展，尤其是知識庫系統(tǒng)(KBS)和專家系統(tǒng)(ES)的應(yīng)用，如自學(xué)習(xí)控制、遠(yuǎn)距離診斷和自尋優(yōu)等，人工智能會在DCS各級實現(xiàn)。和FF現(xiàn)場總線類似，以微處理器為基礎(chǔ)的智能設(shè)備，如智能I/O智能PID控制、智能傳感器、變送器、執(zhí)行器、智能人接口及可編程調(diào)節(jié)器相繼出現(xiàn)。(3)工業(yè)PC化由于鞏組成此S成為一大趨勢，PC作為DCS的操作站或節(jié)點(diǎn)機(jī)已經(jīng)很普遍.PC—PLC、PC—S，19、Pc—Nc等就是Pc—Dcs先驅(qū)。(4)專業(yè)化DCS為更適合各相應(yīng)領(lǐng)域的應(yīng)用，就要進(jìn)一步了解這個專業(yè)的