电厂DCS控制系统选择

王钦胜

(大庆油田有限责任公司质量节能部,大庆163453)

摘　要:着重介绍国外的几种DCS系统的构成和其性能,同时也确定了电厂的DCS系统的选择方向。

关键词:DCS控制系统

中图分类号:TK28 文献标识码:B 文章编号:1009-3230(2009)03-0042-03 The Selection of Digital Control System(DCS)

in E lectricity F actory

W ANG Qing-sheng

(daqing oilfield limited corporation quantity and energy efficiency department,Daqing163453)

Abstract:The article mainly introduces major ports and functions of several digital control systems in abroad,and at the same time decides the direction of selecting DCS.

K ey w ords:Digital C ontrol System

0　前言

目前,适用于电厂的DCS控制系统种类繁多,由于近期国内的经济发展出现用电紧张的局面,为了保证各行各业的生产正常进行,我国的火电新建项目不断增加,选择一个最佳的DCS系统是保证电厂安全生产的首要问题。

如何选择DCS控制系统呢?

第一、在选择DCS控制系统时要了解DCS在其他电厂使用时是否经常出现硬件损坏问题,如控制站经常脱离网络、开关量卡件经常损坏等缺陷极容易导致机组出现跳闸的可能,所以即使软件或系统功能再好,也不应该列为首选。

第二、系统抗是否具有较强的抗干扰能力。如果一个系统没有较强的抗干扰能力,就会在运行维护中出现信号因外界干扰导致系统误发信号,最终导致停机停炉事故发生。

第三、控制系统是否能够在线维修。现在控制系统一般都要采用冗余方式,采用这种方式的

收稿日期:2009-02-11 修订稿日期:2009-02-18

作者简介:王钦胜(1973～),男,1995年毕业于哈尔滨工业

大学,管理工程专业,现工作于大庆油田有限责

任公司质量节能部。好处在于既保证机组安全稳定运行同时也便于在线检修。冗余一般都是指控制器的单元处理器以及网络通讯冗余,而且冗余的设备之间可以保证实现无扰切换,把机组出现的故障率降到最低。

第四、控制系统软件功能是否强大。控制系统的软件组态的功能块的种类是否能够适用于DCS各种功能的需要。同时也不会因为软件原因出现系统死机问题。

如果我们选择的DCS系统满足了上述四个基本要求,那样DCS系统基本可以列入考虑使用范围之内。下面就各个公司的DCS系统情况来分析和选择DCS系统。

1　国外各分散控制系统功能

111　成本高但功能强大、运行可靠性高的TXP控制系统

说到可靠性高、功能强大的系统我认为是西门子公司的TXP系统(T eleperm-XP分散控制系统),这种控制系统可以应用在多种形式,各种大小的电厂中。而此控制系统采用模块化的结构,使该系统可以适用各种规模机组的不同性能需要。

(1)TXP系统组成

应用能源技术 2009年第3期(总第135期)

TXP系统提供了处理和控制生产过程所必需的自动处理、操作、监视和记录功能。整个控制系统的功能分散于独立的子系统之间,TXP分散控制系统一般由六个子系统组成:AS620过程自动控制系统、OM650操作和监视系统、LAN总线系统、ES680工程管理系统、PG740调试工具及DS 诊断系统。其硬件结构如下:

(2)TXP系统特征

TXP分散系统的硬件布置是开放性的、模块化的,用户根据需要可以进行灵活配置,以达到自身最佳的性能价格化,对于安全要求特别高的电厂或其他重要的系统从控制总线、中央处理器、功能处理卡件、甚至信号采集设备都要求冗余布置,对于一般设备则一套控制设备就可以,但是最基本控制要素,象AS、ES、OM控制总线是必需的。

TXP最大的优越性在于此系统不象其他DCS 系统将机组控制分为:DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、旁路控制等,这些系统都有自己独立的硬件和软件,相互之间通信少,因此这些分系统的运行维护也是相对独立的,并且有相当的差别,但TXP、的分散控制系统是不一样的,首先这些分系统界限不十分明确,有的甚至没有界限。DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、旁路控制功能实现都是用相同的软硬件实现,这样便于检修需要和日常维护需要。

(3)系统评价

此系统安全性能非常好,系统可靠性能高, DCS控制部分可以根据用户的需要配置硬件,所以是电厂首选的控制系统,控制系统的通讯符合国际标准,出现网络软瘫的事故较少,并且可以采用冗余控制线路控制方式,硬件出现的较少。

本系统是用于对系统要求较高,维护人员少,就地设备性能高,维护费用较为充裕的电厂。112　性能可靠,功能齐全,价格合理的W DPF系统W DFP系统是美国西屋(Westing house)公司1982年推出的控制系统20世纪80年代后期升级为W DPFⅡ型,有数据通讯网络连接的一系列不同功能单元(站)集合而成,各站的速率之间可以通过W DPF高速据通道(DaT a Highway)自由和快速的进行数据通信。通信速率为2M BΠS,每秒可广播最多16000个离散点(摸你量或数字量)使得分散的全局数据库总处于当前的最新的状态,另外16000个离散点(模拟量或数字量)使得分散的全局数据库总处于当前的最新状态,另外16000点可以提供操作进行监视,网上最多容纳32000点,他能够提供一系列的模拟量控制系统(MSC)、顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)和数据采集系统(DAS)等。

(1)一个典型的W DFP系统组成:

分布处理单元DPU负责完成数据采集和控制(包括模拟和逻辑控制)功能。

操作员站OS用于信息显示和报警,以及操作员监控。

工程师ES用于系统软件编程及调试维护等。

记录站LOG用于对过程数据进行收集、格式化和打印。

历史数据站H DR用于对过程点数据以及手动输入离线数据记录和存档,将存档的数据进行检索以产生历史趋势和自由格式的报告。

历史的存储和检索HSR提供为以后分析之用的全部设备历史数据智能化存储和检索。

VAX机接口(VXI)提供W DPF数据通道和VAX系列计算机之间的高速通道接口,通用可编程控制器接口UP LC能方便、高效地将分立可编程控制器(P LC)融入W DPF系统中。

MIS门路与各种管理信息系统(MIS)相连,并提供过程控制、优化、性能监视、管理报告,站接口单元SI U用作W DPF和其它计算机、设备的网络接口,数据高速公路提供广播全局数据库的高速链路。

(2)硬件结构

W DPF系统由高速数据控制器、各种功能工作站和IΠO卡件等设备构成。

数据高速公路的通讯是由高速数据通道控制器子系统(DHC)提供的,对于所有的站DHC都是相同的。由共享内存、调制解调器和数据库管理器构成。

各功能工作站完成与其所在站相关的特定任务。

过程间的通信是通过内存映象的W DPF IΠO,尤其提供了多种过程卡件用于和工程接口。

(3)通信网络

W DPF网络结构为开放式总线型结构,有两类高速通道:数据高速公路和信息高速公路。数据高速公路的通信方式为广播,W DPF系统的广播技术不需要主控制器,一个站在某一瞬间都是主控制器,并将令牌控制权交于下一个站进行广播。数据高速公路一般为安全起见,都采用双路冗于。

信息高速公路采用E thernet,工作站通过VE M

2009年第3期(总第135期) 应用能源技术

BUS与信息高速公路控制器相连。

W DPFII采用的是国际通行的UNIX系统,使它拥有作为开放式系统的基本条件。

(4)系统评价

由于美国西屋的W DPF分散控制系统由于推出较早,经过了长时间的运行考验,美国西屋对其系统缺陷进行修改和完善,在并且系统硬件方面进行升级工作,终于推出了W DPFII的控制系统。

此控制系统容量大,适合大型机组,它虽然能够提供一系列的模拟量或数字量控制系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)、燃烧管理系统系统(BMS)和数据采集系统(DAS)等控制功能,但是很多电厂都不把DEH和ETS系统加入其中,这样W DPF系统与DEH分开控制机、炉,DEH系统和W DPF系统系统联系不应该通过网络连接,主要应该通过硬接线连接,虽然硬点增加,但对W DPF 高容量系统来讲独立的系统不会造成任何影响。113　系统稳定性好、价格合理、可靠性高的系统H ONEY WE LL系统

H ONEY WE LL系统是美国H ONEY WE LL公司生产的DCS系统。主要用于石油化工产业,以其优秀的控制逻辑功能和优良的硬件性能受到广大用户的好评。

(1)H ONEY WE LL系统组成

H ONEY WE LL控制系统TPS系统主要构成:

局部控制网络LC N(LOC A L C ONTRO L NET2 W ORK)是H ONEY WE LL系统主干网络,它连接操作站(G US)、应用管理器(AM)、历史站和通用网络(UC N)。

UC N通用网络主要连接就地控制器,如:高性能管理器(HPM),安全管理器(FSC)等分散控制器。

高性能管理器(HPM)主要用于模拟量控制系统(MSC)、数据采集系统(DAS),是DCS核心。

而安全管理器(FSC)主要用于顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)。安全管理器(FSC)不是H ONEY WE LL公司的产品,是H ONEY2 WE LL公司购买的技术,因为安全管理器(FSC)反应快,安全性高,所以用于顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)。

G US站的操作系统都是给予WI NDOWS NT 技术,具有很强的可操作性。

(2)通信网络

通信网络是按照国际802.3协议完成,通信网络采用冗于技术保证了系统安全性和可靠性。

(3)系统评价

它和W DPF系统能够提供一系列的模拟量或数字量控制系统(MCS)、顺序控制系统(SCS)、燃烧管理系统系统(BMS)和数据采集系统(DAS)等控制功能,但是很多电厂都不把DEH和ETS系统加入其中,但是随H ONEY WE LL系统在电厂的广泛应用。DEH完全可以做入随H ONEY WE LL 系统。

H ONEY WE LL系统可以容纳16000多点,适合大中小型电厂。

2　电厂DCS系统的选择方向

211　通信网络

通信网络的可通信距离尽可能的长,这样可靠性高,通信的速率为10M BΠS为佳。通信网络必须采用冗余方式,保证通信网络可以在线维修。212　容量大

电厂控制系统的IΠO点在3500～4500多点,现在所有DCS系统都可以完成各种逻辑功能并容量大,所以DCS系统不但可以实现控制器冗余,为了更安全起见,重要的IΠO点可以采用冗余,所以电厂控制系统的IΠO点为6000点最佳。213　性能可靠性高

现在成熟的DCS系统其性能的都是复合要求的,一般只是硬件可能存在质量问题,但是软件都是很过关的,所以死机现象很少,性能稳定可靠。

214　性价比高

如果是一个规模较小的电厂,并且投资较小,选用上述的DCS系统未免过于奢侈,国内的DCS 系统日臻成熟,如新华电站的X DPS系统,其设计方面有很独到的一面,新华电站的DEH系统在国内使用多年,其技术人员根据多年经验,所生产的X DPS系统,也受到用户好评,有很高的性价比。

如果是大中型机组建议使用上述的TXP系统、W DPF系统、H ONEY WE LL控制系统TPS等控制系统。

3　结束语

我国电力事业的发展促进了对DCS系统的更高要求,所以我们相信在不久的将来,我国自己生产的DCS控制系统更加成熟,在我国乃至世界市场得到更广泛应用。

参考文献

[1]　凌志浩.DCS与现场总线控制系统[J].华东理工大

学出版社出版,2008-9-1.

[2]　何衍庆.X DPS分散控制系统[M].北京:化学工业出

版社,2002.

应用能源技术 2009年第3期(总第135期)