顺控(SCS)很详细的讲义

第一章概述第一节顺序控制系统概述在生产过程控制中，有两种类型的控制，一种称为模拟量控制，另一种称为开关量控制。

在模拟量控制系统中，被控制量、设定值、控制器的输入及输出均为模拟量。

这种系统将被控制量反馈值与设定值进行比较，然后根据比较的结果，改变控制量，最终使被控制变量维持在设定值，例如水位调节系统、汽温调节系统。

在模拟量控制系统中，由于控制器、被控制对象以及反馈通道构成了一个闭合回路，所以这种系统又称为闭环控制系统(Closed Control System简称CCS)。

在开关量控制系统中，检查、运算和控制信息全部是“存在”或“不存在”两种信息。

系统输入的往往是设备状态信号，如设备的运行或停止、阀门的开或关，系统输出的是启停命令，或开关命令。

例如引风机的启动、停止控制系统。

在这类控制系统中，为了使设备A启动，往往要检测多个其他设备如B、C、D等的状态，判断它们的状态是否满足A 设备启动的要求，若不满足，要由相应的命令控制B、C、D等设备的开关或启停，直到所有条件满足后，再发出命令使A启动。

所以这种控制系统的特点是一个按照预先规定的顺序进行检查、判断(逻辑运算)、控制、再检查、判断、控制的过程。

所以开关控制又称为顺序控制系统(Sequence Control System简称SCS)。

火电厂SCS系统的任务是实现对单元机组的辅机、如各种电动机、阀门挡板的启动或停止、开或关控制。

随着机组容量的增大和参数的提高，辅机数量和辅机系统的复杂程度大大增加，一台300MW的机组约有辅机、电动门、气动门近400台套。

对如此众多且相互间具有复杂联系的辅机设备，靠运行人员进行手工操作是难以胜任的，必须采用安全可靠的自动控制装置，实现对辅机的顺序控制。

随着自动控制技术及计算机技术的发展，特别是可编程控制器(PLC)和微机分散控制系统(DCS)的发展，为实现完善的辅机顺序控制创造了条件。

火电机组辅机实现顺序控制，标志着机组的自动控制达到了一个新的水平。

SCS采用的顺序控制策略是机组及相关设备运行的客观规律的要求，也是长期运行经验的结晶，它相当于将辅机运行规程用一逻辑控制系统来实现。

采用顺序控制后，对于大型辅机，操作人员只需按一个按钮，则与这个辅机有关的附属设备就会按照安全启停规定的顺序和时间间隔自动动作，运行人员只需要监视各程序步骤执行的情况，减少了大量繁琐的操作。

同时又由于顺序控制系统设计中，各个设备的动作都设置了严密的安全联锁条件，无论是自动顺序操作还是单台设备手动操作，只要设备动作条件不满足，设备将被闭锁，从而避免运行人员误操作，保证设备的安全运行。

火电厂SCS的控制范围包括与炉、机、电主设备运行关系密切的所有辅机及阀门和挡板等。

例如，送风机、引风机、空气预热器、电动给水泵、凝结水泵、真空泵、EH油泵、润滑油泵、送风机出口挡板、引风机进、出口挡板、加热器入口门、出口门、旁路门、抽汽截止门、逆止门等。

对于一台300MW机组，SCS系统控制的设备多达400多项。

顺序控制系统将整个辅机系统划分为若干个功能组（Function Group），所谓功能组（或称为子组）就是将属于同一系统的相关联的设备组合在一起，一般是以某一台重要辅机为中心，如引风机功能组就包括了引风机、引风机轴承冷却风机、润滑油泵、引风机进口挡板、出口挡板等。

对于相对独立的子系统，如输煤、除灰、化水、吹灰等，一般都另作设计，所以一般也不包括在电厂SCS 系统中进行介绍。

第二节顺序控制系统的构成顺序控制系统由三部分构成：状态检测设备、控制设备、驱动设备。

1，状态检测设备。

检测被控设备的状态，如设备是否运行，是否全开或全关。

这些检测设备包括继电器触点、位置开关、压力开关、温度开关等。

2，控制设备。

用来实现状态检查、逻辑判断(即进行逻辑运算)、产生控制命令。

控制设备有下列几种：1) 机电型：机械突轮式时序控制器。

2) 继电器型：由继电器构成。

3) 固态逻辑型：由半导体分立元件和集成电路构成。

4) 矩阵电路型：由二极管矩阵电路组成。

5) PLC型：由可编程控制器组成。

6) DCS型：由微机分散控制系统构成。

在这六种类型中，目前在电厂顺序控制中用得最多的是继电器型、PLC型和DCS型。

在继电器型中，由于是由一个个继电器组成的装置，所以接线较复杂，适用于简单的、独立的、小规模的顺序控制。

由于继电器型的触点较多，可靠性低，逻辑修改困难，维护工作量大，目前大型的、复杂的顺序控制系统中已很少再采用。

可编程控制器具有可靠性高，逻辑修改方便，维护工作量小等优点，大小规模的顺序控制系统均可使用。

例如，北仑港电厂600MW机组、吴泾电厂300MW机组的SCS系统均采用美国哥德公司的984可编程控制器实现，再通过门路与MOD 300微机分散控制系统进行通讯。

马鞍山第二发电厂300MW机组的SCS也采用PLC实现。

目前电站中输煤、除灰、化水等顺序控制系统一般均采用PLC实现。

当电厂采用微机分散控制系统时，SCS系统可以直接采用微机分散控制系统实现，作为整个分散控制系统的一部分。

微机分散控制系统不仅具备可编程序控制器的所有优点，而且可以与数据采集系统、模拟量控制系统有机结合起来，实现数据共享，从而节省大量的检测元件和信号转换装置。

目前在国内大部分采用微机分散控制系统的机组上，SCS都直接采用分散控制系统实现。

3，驱动设备。

如马达的驱动及控制电路，电动头驱动的阀门/挡板的驱动及控制电路，电磁阀。

第三节顺序控制系统的自动化水平目前单元机组的顺序控制一般分为三级，即系统级、功能组级和设备级。

系统级是较高级的顺序控制，也称为功能组自动方式。

它能在少量人工干预下自动实现一个较大的系统的启停甚至整台机组的启停。

SCS系统级程序在接受系统启动指令后，可以按照一定的顺序，将一个系统(例如风烟通道系统)中的若干台设备安全地启动；在系统级顺序控制的基础上，还可实现整台机组的顺序控制，即在发出机组顺序启动指令后，可以将机组从起始状态带到某个负荷，甚至100％负荷，中间只有少量断点，需要由运行人员按一下按钮，程序将继续进行下去。

实行系统级控制时，各功能组均处在自动方式，每个功能组程序执行完毕时，则向系统级程序发出完成信号，系统级程序再发出指令启动下一个功能组。

功能组级，亦称为功能组手动方式。

操作人员发出功能组启动指令后，同一功能组的有关设备将按预定的操作顺序和时间间隔自动启动。

功能组级控制是将相关连的一些设备相对集中地进行启动或停止的顺序控制。

它以某一台重要的辅机为中心进行顺控。

如某台引风机的功能组级顺控，该功能组就包括了引风机及其相对应的冷却风机、烟风道挡板等设备，并按预先设计好的程序，在启动或停止时，自动地完成整个启动或停止过程。

又如电动泵的功能级顺控，就包括电动泵、辅助润滑油泵、电动泵出口门、电动泵进口门等的控制。

一个完整的功能组，可包含三种操作：第一种操作是功能组启、停和自动/手动切换，在用功能组级控制时，应将开关先切换到“手动”位置，然后再进行启停操作。

第二种操作是“暂停HALT”和“释放RELEASE”操作。

当将控制顺序置于“释放”状态时，可对功能组随意进行启、停操作。

当功能组在执行启、停指令时，若将控制方式置于“暂停”状态时，则控制程序停止执行。

第三种操作是有二台以上的冗余设备时，选择某一台设备作为启动操作的“首台设备”，并有自动/手动切换开关。

一般说来，当选择好“首台设备”之后，应将开关切换到“自动”位置。

这样，当第一台设备启动完成之后，便会自动选择第二台设备作为“首台设备”为备用设备启动作好准备。

设备级是SCS的基础级。

操作人员通过CRT键盘或BTG盘上的按钮对各台设备分别进行操作，实现单台设备的启停。

我国近几年成套引进的采用微机分散控制系统的机组，大多设计有机组级顺控，但实际投入运行的不多，使用较少。

因此针对机组可控性水平实际情况，顺序控制系统一般只设计功能组级顺控和设备级控制两种模式。

淮北二电厂引进型300MW机组SCS系统设计了这两种控制方式。

当系统置于功能组级顺控时，运行人员启动功能组程序后，系统即按设计好的顺序自动地控制各项设备的运行。

在运行过程中各步序的回报信号和各步序的运行时间信号都能在CRT画面上受到监视，当收到正确的回报信号以后，程序就进入下一步，如果在预定的时间内没有收到正确的回报信号，则认为该步有故障，并发出报警信号，要求操作员进行干预，直到故障排除以后程序仍按原步序进行。

当系统于设备级控制时，操作员可通过操作员站的CRT画面，完成每一个驱动级设备的单独操作。

例如美国BAILEY公司为每个顺序控制系统设计了两幅画面，第一种画面为系统流程模拟图画面，第二种画面为文字形式的画面。

第一种画面表示了工艺参数和各被控设备的符号、编号、操作人员可以通过CRT画面激活需要操作的被控对象，然后通过键盘上的操作键对设备进行启、停或开、关的操作，画面中各设备符号的颜色随着设备状态的不同而不同，当电动机处于启动状态或电动门、电磁阀处于打开状态时，设备符号呈红色、当电动机处于停止状态或电动门、电磁阀处于关闭状态时，设备符号呈绿色，当电动机、电动门、电磁阀在动作过程中故障时，设备符号呈桔色并闪光。

当电动机状态和操作指令不对应时，设备符号呈红色闪光或绿色闪光。

当电动阀门在关闭过程中，设备符号呈蓝色。

画面的右上角有该机组的实发功率显示，以及顺序启/停状态顺序的步序号和步序时间的显示。

步序时间的显示表示了本步序的运行时间还剩多少，如果在规定时间内顺序不能完成，就会发出故障信号。

画面的下方有相关画面编号的提示。

当被控对象或顺序控制被激活以后，画面的右下角将出现被控对象或顺序控制回报信号显示画面。

第二种表示了某一功能组启动程序及停止程序的步序表、各步的执行条件以及各步序的执行情况，该画面主要提供操作员操时的指导，画面的右上角有顺序状态、步序号及步序时间的显示，画面的下方有相关画面编号的提示。

第二章顺序控制系统中的现场设备在顺序控制系统中，顺序控制装置根据开关量变送器提供的信息和运行人员发出的操作指令，经过逻辑运算，然后根据运算结果驱动执行机构，完成特定的控制任务。

顺序控制系统的现场设备是提供开关量信息的检测变送器以接受并执行开关量命令的执行机构及其控制电路。

第一节开关量变送器开关量变送器指的是直接把热工参量或机械量转化为开关量电信号输出的测量设备。

它为顺序控制装置提供操作条件和回报信号。

开关量变送器的基本工作原理是，将被测参数的限定值转换触点信号，并按顺序控制系统的要求给出规定电平(也可由顺序控制装置的输入部分转换为规定电平)，其电源通常由顺序控制装置供给。

开关量变送器检测的是压力、温度等物理量，输出是开关量电平信号，一般来说，变送器的触点闭合或断开是在瞬间完成的，具有继电特性，因此也可称它为继电器，如压力继电器、温度继电器等。