华文DCS系统在电厂的应用

摘 要:阐述了金牛能源矸石电厂1#、2#机组进行DCS改造的内容与DCS的配置，系统地介绍了HPCS一3000系统的结构、功能和特点以及ETS与DCS一体化的设计思想。
关键词:金牛能源矸石电厂DCS；在线修改；ETS；一体化
1．概述
　　金牛能源矸石热电厂对原采用常规控制仪表控制的1号机和2号进行了自动化改造，采用上海华文自动化有限公司的HPCS一3000系统．机组改造后一次性启动成功，自动控制系统经动态联调后投入正常运行。
2．系统应用过程
2．1 HPCS一3000在我厂1#、2#号机中的网络结构

◆实时网
　　HPCS一3000系统的一体化结构中，A网和B网是互为备用的实时数据网。实时网上挂了3个DPU（分散控制单元），3个操作员站，2个工程师站，3对DPU实现过程测量和控制功能。1：1冗余的通讯接口卡设计有传输出错检测技术，一条网络故障，系统会自动切换到另一条网络上进行通讯，保证通讯的可靠性。
◆控制网
　　控制网即I／O 网络是1：1冗余的高速串行通讯网络， 采用EIRSA一485规范．通讯速率345K～1Mbps。与众多的DCS系统不同的是，HPCS一3000控制网中不存在通讯站，数据转发卡，中继器等，而是通过总线方式直接与分散控制单元通讯。这就减少了系统的故障点，用户在考虑备品备件时也就减少此方面的考虑。
2.2 HPCS一3000的软件系统
　　HPCS一3000软件分为控制器组态软件，网络配置软件，OPCServer软件，SOE浏览器软件，仿真控制器软件，画面开发及监视软件包。
2．2．1控制器组态软件
　　HPCS一3000控制器软件支持在线修改。许多厂家均承诺自己的DCS系统有在线下载功能，但在实际使用时往往有所保留。也有DCS因在线下载时造成多次Mfrr，使热工人员不敢使用此功能。而HPCS一3000系统的在线组态功能更大程度上的满足了现场调试的要求，其功能不仅仅局限在对某些控制参数或者逻辑的修改，还可以在线添加变量，增加卡件．添加程序页等，给热工人员调试和修改组态带来极大便利。但是每个主控制单元同一时刻只允许一个有写权的连接。
　　机组运行时．为了避免系统的初始化对机组造成的扰动，只能进行在线修改，主控一经在线修改，修改后的控制策略即产生控制作用。此时，副控中的组态与主控不同，为使副控跟踪主控，在主控组态修改完成后，将组态下载的副控中，在线修改即完成。在整个修改过程中，不影响运行人员的操作和监视，而不象其它DCS系统在修改完成后．须对主控在线下载．在下载过程中总有十几秒时间内运行人员监视不到被下载控制器的数据。值得注意的是在此在线修改过程中，在对主控哪怕是进行最微小的修改也一定要把最新的组态下载到处于“等待”状态的控制器中，使得主控和副控的组态同步，副控才能处于实时跟踪状态 在主控出现故障时，能无扰动的切换到备用的控制器。HPCS一3000控制器组态定义了8大类100多个预定义功能块。对一些常用的有特色的功能块略作介绍。
　　①偏差PID控制功能块EPID。该功能块是除了一般的增量PID运算外，还整合了PID控制回路中要求的偏差运算、手动／自动、跟踪、无扰动切换等功能，组态人员只需一个功能块，通过对该功能块的相关参数进行设置，就能实现一般的PID调节回路的组态。另外该功能块有三个端口分别用来控制比例、积分、微分运算是否作用，由此可以构成更加灵活的PID控制。
　　②数据存盘模块SAVE。工厂中许多数据如流量累计等通常是以中间变量的形式存在于控制器中，如果控制器重启，由于变量的初始化，这些变量的数值将恢复为初始值，而生产中往往需要这些数据如做成本核算等。运用SAVE功能块能将这些数据保存在非易失性媒质上，在系统由于失电，重新启动等情况下，数据不会丢失，并且在控制器开始正常启动后．自动恢复该数据。在功能块第一次运行时，功能块会从非易失性媒质上读取最后一次运行的值。
　　③数字手操器DEVICE。该模块是HPCS一3000系统组态软件中最常用的块 DEVICE块可以接受上一级顺控指令或由操作人员CRT上的操作指令完成不同类型设备基本的控制和联锁保护逻辑。DEVICE1主要是对单向电机．单向电磁阀类的控制。DEVICE2主要用于双向电机，双向电磁阀的控制。
　　④逻辑组合功能块MDIG。该功能块可以对16个开关量输入进行组合判断输出。通过对NUM 的设置，将该功能块灵活的设置为多个开关量“相与”或“相或”。另外该功能块能够记录l6个开关量中第一个或最后一个从“0”变为.1’的输入。在做“首出”的判逻辑断中非常方便。
　　因为HPCS一3000DPU组态软件有许多集成较好的预定义功能块，所以HPCS一3000DPU组态文件看起来简单明了，外部设备虽不同，但其组态文件却有很大程度的通用性，一般热工人员只要看懂了一种设备的组态方法，就能举一反三理解其他设备的组态原理。
　　HPCS一3000型DCS系统组态灵活方便，均可在线进行的优点给热控系统维护带来了很大的方便．但正是由于它在线修改的灵活性，即所见即所得，若操作不严谨或管理不完善，就可能会给机组的安全运行带来危险。这就对热控维修人员提出r更高的要求，一方面要提高DCS系统维护人员的技术水平和操作的严谨性， 同时要加强对DCS系统的管理．建立严格的分级授权管理、严格的操作和审批制度，只有这样才能更好地发挥HPCS一3000型DCS系统的优越性。
◆HPCS网络配置软件
　　该软件可以察看与本地计算机相连的。定义在HPCS系统网络上的网络节点，包括HMI和控制站。如果网络链路正常，则可以通过该软件浏览所有在系统网络上活动的网络节点。热工人员根据显示的节点的信息，来判断某节点通讯是否正常。对于控制站，可以在这里配置控制器的信息．如网络地址，节点号．同步地址，描述等。但值得注意的是修改控制器的配置，会使控制器重新启动，因此必须选择合适的时机来修改。一般地，系统投入运行后，不会再修改控制器的配置，但了解这一点．对避免维护中的误操作是很有必要的。
◆仿真控制器软件
　　利用该软件，可以在线仿真组态，在修改控制器中的逻辑之前，可以用此软件验证逻辑的正确与否。由于仿真界面与真实的控制器在线界面基本一直．可以通过该软件学习HPCS控制器的组态。
◆ETS系统与DCS的通讯
　　本次DCS改造中的一显著特点是DCS与ETS的一体化设计．最初的保护系统通常由电磁继电器组成，随着自动化水平的不断提高，ETS系统一般由PLC完成，其运行独立于DCS系统．它与DCS的通讯仪为监视用，通讯中断或DES故障均不影响ETS系统的正常运行，从而可靠保证汽轮机的安全运行。
　　在实际应用中，因DCS与PLC往往为不同的厂家，这样在进行DCS改造时，必须购买DCS和PLC两个系统，投资较高，系统缺乏整体性，不便于事故的分析和系统维护，系统出现软故障有时会联系两个厂家，给El常维护和故障分析带来许多不便，于是针对1#、2#机改造时，我们引进了华文HPCS一3000系统的逻辑保护LPC卡，两台机组的2套ETS均由专用的逻辑保护LPC卡实现。
　　LPC其逻辑为硬逻辑，由可编程电子电路实现，这样保证了动作保护输出的快速性和可靠性。另一方面，该卡能将卡上的输入信号和一处理结果，以通信的方式向主控单元及各人机接口站（MMI）传送。热工人员可以通过控制器组态软件在线观察LPC每个通道的实时值．同时LPS卡每个通道具有SOE功能 可以通过专用的SOE软件读取每个通道状态值的变化和跳变时间，便于热工人员分析事故原因。
3．结论
　　随着工业自动化水平的日益进步，DCS产品更加成熟可靠．DCS结构上危险分散，界面友好的特点，使得DCS在电厂的覆盖也更加广泛。本次1#、2#机改造后，画面直观，操作简便，保护与监控独立，体现了DCS的集中管理．危险分散特点。大大地提高了机组的自动化水平，为机组的安全、稳定、经济运行提供了可靠的保证。