1.2 计算机控制系统的结构形式及在火电厂的应用
信息与通信计算机控制系统的结构形式及在火电厂的应用PPT课件
北京和利时
• 北京和利时系统工程股份有限公司创业于1993年，已 培育出工业自动化各行业(核电、火电、热电、化工、 石化、水泥、玻璃、制药、造纸等)；轨道交通(城市轻 轨、地铁综合自动化监控系统、铁路信号自动化系统)； 机电产品(数控电机)；电子政务以及电力线载波等管理 系统的专业化设计与实施能力。
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2、机组协调控制系统CCS
• CCS的子系统
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二、大型火电机组过程计算机控制的主要功能 系统
• CAMP • 控制 • 报警 • 监测 • 保护
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1、数据采集系统DAS
数据采集系统对所有模 拟量(包括压力、温度、流 量、料位等)、开关量以及 设备状态和运行方式实时 地进行周期性的扫描采样， 并将采集的信息进行一定 的加工处理。
• SCC＋DDC
人工监管
.给定值
测量值
A/D
生产过程
多路开关
..
检测元件
..
SCC第＋6模页/拟共调54节页器
SCC 管理命令
报告
人工监管
给定值
测量值
.
DDC
A/D
D/A
多路开关
反多路开关
检测元件
. . 生产过程
SCC＋DDC
四、分散控制系统DCS
分散控制系统是一种为满足大型工业生产和日益复杂的 过程控制的要求，从综合自动化的角度出发，按分散控制、 集中操作、分级管理、综合协调的设计原则，以微处理器、 微型计算机技术为核心，与数据通信技术、CRT显示技术、 人机接口技术和输入／输出接口技术相结合，将系统从上 到下分为分散过程控制级、集中操作监控级、综合信息管 理级，具有较高的可靠性，用于生产管理、数据采集和各 种过程控制的新型控制系统。
火电机组智能发电控制系统架构简述
火电机组智能发电控制系统架构简述摘要：目前国内的各个发电厂已在不同程度上完成了数字化和信息化改造，但现在的数字化和信息化发电厂和智能电厂相比还存在一定差距。
火电厂机组控制的先进性、信息化、智能化水平关系到全厂燃煤发电效率，关系到污染物排放达标。
智能发电运行控制平台是以分散控制系统(DCS)为基础，将数字化、信息化、自动化、智能化高度融合，使传统DCS向智能DCS的转型升级。
对智能发电控制系统与传统DCS进行对比分析，阐述了智能发电控制系统架构、特点，以供参考。
关键词：火电机组；智能；发电；控制引言火电厂机组控制的先进性、信息化、智能化水平关系到全厂燃煤发电效率，关系到污染物排放达标。
而传统火电机组的控制系统，不能满足日趋严格的安全生产要求，不能满足复杂工况下运行适应性要求。
因此，迫切需要由传统DCS向智能DCS的转型升级。
1智能发电控制系统与传统DCS对比分析传统分散控制系统(DCS)可实现全厂一体化控制与监控。
智能发电控制系统平台(ICS)在传统DCS基础上可以实现全面、实时、准确的数据服务，实现高效实时信息集成与标准化管理，为各自动化系统和功能的互联互通、生产过程深度分析、运行控制多目标优化与决策支持提供统一的数据基础。
基于PLC的DCS智能控制新机组已经具备了全厂级的管理信息系统和监控信息系统，系统也具备全长设备的信息共享和信息交换功能。
利用各系统之间信息共享的方便，电气自动化控制系统可以实现对全厂设备参数的自动调节和参数自动优化。
因自动化控制系统引入了DCS模块技术、数字电液控制技术、汽轮机危机遮段系统等，DCS系统可以在总线控制的基础上对各个车间的现场设备进行联控自动化控制。
部分电厂还对火电机组的控制系统进行了优化，融入了人工网络神经技术、工业以太网技术等，将部分重要的设备也更换为智能设备。
通过人工智能技术、工业以太网及智能设备的应用，构架起电厂的全过程智能控制与监控系统。
智能控制采用了多种现场协议，方便不同类型的智能设备之间的信息共享及DCS智能控制系统对现场设备执行智能控制。
计算机控制系统及其应用
计算机控制系统及其应用计算机控制系统是一种由计算机控制的系统，该系统可以用于自动化控制各种过程。
与传统的控制系统相比，计算机控制系统具有更高的质量和效率，同时还提高了生产工艺的可重现性和控制精度。
本文将介绍计算机控制系统的概念、分类以及在不同领域的应用。
一、计算机控制系统的概念计算机控制系统是一种集成了计算机技术和控制技术的系统，能够实现对所需过程的自动控制。
该系统由计算机、图形界面、传感器、执行器和控制器等组成。
计算机控制系统可以控制各种工业过程，如自动化制造、机器人应用、温度控制以及数据采集和分析等。
该系统能够提高工业控制系统的工作效率、生产率以及产品质量，并降低成本。
二、计算机控制系统的分类计算机控制系统通常可以分为三类：开环控制系统、闭环控制系统和半闭环控制系统。
1.开环控制系统开环控制系统是指在控制系统中只能对输入进行传递和转换，不能对输出进行反馈调整，只能依靠输入来控制输出。
这种控制系统在很多应用领域中被广泛使用，如测量和参数调节等。
2.闭环控制系统闭环控制系统是一种的行动监控和自适应控制电路，它能够对传感器的反馈信息进行处理，并对输出进行反馈调整。
闭环控制系统通常用于气体和液体处理过程、电力系统、交通系统和电子制造系统等控制领域。
3.半闭环控制系统半闭环控制系统是一种在控制系统中同时采用开环和闭环控制两种技术的控制系统。
开环控制用于对系统进行预先设置，而闭环控制则用于对系统的实时信息进行反馈调整。
这种控制方法通常用于许多高级工业过程的控制领域。
三、计算机控制系统在不同领域的应用计算机控制系统已经应用于许多领域，涉及了从工业制造到医疗保健，再到军事防务的各种应用。
1.工业自动化计算机控制系统是自动化工业的重要组成部分。
自动化工业包括机器人应用、流程控制、光学识别和文本识别等领域。
这些应用都需要高度自动化和可重复性的流程，计算机控制系统在自动化工业的全部过程中起着至关重要的作用。
2.医疗保健计算机控制系统在医疗保健领域中也有着多种应用。
火电厂计算机控制课件
要依据。
火电厂计算机控制系统在节能减排中的应用
01
02
03
能源管理
系统能够对火电厂的能源 使用情况进行实时监控和 管理，优化能源配置，降 低能源消耗。
排放控制
系统能够对火电厂的排放 物进行监测和控制，确保 排放符合环保标准，减少 对环境的污染。
节能技术应用
系统能够支持各种节能技 术的应用，如变频器、永 磁电机等，进一步提高节 能减排效果。
火电厂计算机控制课件
CONTENTS
• 火电厂计算机控制概述 • 火电厂计算机控制系统的主要
构成 • 火电厂计算机控制系统的功能 • 火电厂计算机控制系统的应用
实例 • 火电厂计算机控制系统的未来
发展趋势
01
火电厂计算机控制概述
火电厂计算机控制系统的定义与特点
总结词
火电厂计算机控制系统是指利用计算机技术对火电厂的发电过程进行监测、控制和优化的集成系统。其主要特点 包括自动化、高效、安全和可靠。
提供数据支持。
火电厂计算机控制系统在安全管理中的应用
安全监测
01
系统能够对火电厂的各种安全指标进行实时监测，及时发现安
全隐患，提高安全管理水平。
紧急响应
02
在发生紧急情况时，系统能够快速响应，启动相应的应急预案
，最大程度地减少人员伤亡和财产损失。
事故分析
03
系统能够记录事故发生时的各种数据，为事故原因分析提供重
数据备份
定期备份重要数据，防止数据丢失。
系统故障处理
01
故障诊断
准确判断故障原因，避免误操作 。
紧急处理
02
03
预防措施
在故障发生时采取紧急措施，减 小损失。
火电厂热工自动控制技术及应用知识点总结
自动控制系统基础概论热工对象动态特性常规控制规律PID控制的特点比例控制(P控制)积分控制(I控制)微分控制(D控制)控制规律的选择:单回路控制概述被控对象特性对控制质量的影响:测量元件和变送器特性对控制质量的影响调节机构特性对控制质量的影响单回路系统参数整定串级控制串级控制系统的组成(要求会画控制结构图)串级控制系统的特点串级控制系统的应用范围串级控制系统的设计原则:前馈-反馈控制概述静态前馈,动态前馈前馈-反馈控制前馈-串级控制比值控制分程控制大迟延控制系统补偿纯迟延的常规控制预估补偿控制多变量控制系统耦合程度描述解耦控制系统设计火电厂热工控制系统汽包锅炉蒸汽温度控制系统过热蒸汽温度控制再热蒸汽温度一般控制方案汽包锅炉给水控制系统概述给水流量调节方式给水控制基本方案:给水全程控制:600MW机组给水全程控制实例锅炉燃烧过程控制系统概述被控对象动态特性燃烧过程控制基本方案燃烧控制中的几个问题单元机组协调控制系统概述负荷指令处理回路正常情况下负荷指令处理异常工况下的负荷指令处理负荷指令处理回路原则性方框图机炉主控制器机炉分别控制方式机炉协调控制方式直流锅炉控制系统直流锅炉特点直流锅炉动态特性直流锅炉基本控制方案直流锅炉给水控制系统直流锅炉过热汽温控制系统自动控制系统基础概论1. 控制系统的组成与分类1. 控制系统的组成及术语控制系统的四个组成部分: 被控对象,检测变送单元,控制单元,调节机构.2. 控制系统的分类:按结构分: 单变量控制系统, 多变量控制系统按工艺参数分: 过热汽温控制系统, 主蒸汽压力控制系统按任务分: 比值控制系统, 前馈控制系统按装置分: 常规过程控制系统, 计算机控制系统按闭环分: 开环控制系统, 闭环控制系统按定值的不同分: 定值控制系统, 随动控制系统, 程序控制系统3. 过渡过程: 从扰动发生,经过调节,直到系统重新建立平衡.即系统从一个平衡状态过渡到另一个平衡状态的过程,即为控制系统的过渡过程.2. 控制系统的性能指标1. 衰减比和衰减率: 衡量稳定性2. 最大偏差和超调量: 衡量准确性3. 调节时间: 衡量快速性4. 余差(静态偏差): 衡量静态特性热工对象动态特性1. 有自平衡能力对象1. 一阶惯性环节:2. 一阶惯性环节加纯迟延:3. 高阶惯性环节:4. 高阶惯性环节加纯迟延:2. 无自平衡能力对象1. 积分环节:2. 积分环节加纯迟延:3. 有积分的高阶惯性环节:4. 有纯迟延和积分的高阶惯性环节:常规控制规律PID控制的特点1. 原理简单,使用方便2. 适应性强3. 鲁棒性强比例控制(P控制)1. 控制规律: ; :比例增益:比例带,工程上用来描述控制作用的强弱.比例带越大,偏差越大.2. 控制特点:动作快有差控制积分控制(I控制)1. 控制规律:; :积分时间2. 控制特点:动作不及时无差控制3. PI控制: I控制响应慢,工程上很少有单独使用,一般都是PI控制控制规律:; P控制看作粗调,I控制看作细调.控制作用具有: 比例及时作用和积分作用消除偏差的优点.4. 积分饱和及其措施:积分饱和: 积分过量,在单方面偏差信号长时间作用下,其输出达到上下限时,其执行机构无法再增大.措施: 积分分离手段: 当偏差较大时,在控制过程的开始阶段,取消积分作用,控制器按比例动作,等到被调量快要接近给定值时,才能产生积分作用,依靠积分作用消除静态偏差.微分控制(D控制)1. 控制规律: ;2. 控制特点:超前控制3. 实际微分: 为什么采用实际微分控制:理想微分物理上不可能实现避免动作频繁,影响调节元件寿命4. PD控制: 控制规律: ;扰动进入系统的位置离输出(被调量)越远,对系统工作的影响就越小.控制通道的时间常数和迟延时间对控制质量的影响前馈-串级控制的应用场景:分程控制扩大调节阀的可调比大迟延控制系统补偿纯迟延的常规控制1. 微分先行控制方案2. 中间反馈控制方案前馈解耦导前温度: 刚通过减温器之后的蒸汽温度以导前蒸汽温度为副参数,过热蒸汽温度为主参数的串级控制系统3. 过热蒸汽温度分段控制系统:1. 过热蒸汽温度分段控制系统:缺点: 当机组负荷大范围变化时,由于过热器吸热方式不同.一级减温器出口蒸汽温度降低,为保持不变,必须减少一级减温器喷水量;二级减温器出口蒸汽温度升高,因此要增加二级减温器喷水量.造成负荷变化时两级减温器喷水量相差很大,使整个过热器喷水不均匀,恶化二级喷水减温调控能力,导致二级过热器出口温度超温.2. 按温差控制的分段控制系统:与第一种方案的差别在于: 这里以二级减温器前后的温差(-)作为第一段控制系统的被调量信号送入第一段串级的主调节器PI3.当负荷增大时,主调节器PI3的设定值随之减小,这样有(-)>T0,PI3入口偏差值增大,这意味着必须增大一级喷水量才能使下降,从而使温差(-)减小.这样平衡了负荷增加时一级喷水量和二级喷水量.该方案为串级+前馈控制策略. 后屏出口过热器出口蒸汽温度设定值由两部分组成,第一部分由蒸汽流量代表的锅炉负荷经函数发生器后给出基本设定值,第二部分是运行人员可根据机组的实际运行工况在上述基本设定值的基础上手动进行设置.虽然系统是控制后屏过热器出口温度蒸汽,用蒸汽温度信号经过比例器乘以常数K后代表后屏过热器出口蒸汽温度,其原因是蒸汽温度与蒸汽温度变化方向一致;且蒸汽温度信号比蒸汽温度信号动态响应快,能提前反映扰动对蒸汽温度的影响,有利于控制系统快速消除干扰.主调节器PID1的输出与总风量,燃烧器摆角前馈信号组合构成副调节器PID2的设定值,副调节器的测量值为一级减温器出口温度.PID2输出控制一级其控制原理如下:正常情况下即当再热蒸汽温度处于设定值附近变化时,由调节器PID1改变烟气挡板开度来消除再热蒸汽温度的偏差,蒸汽流量D作为负荷前馈信号通过函数模块去直接控制烟气挡板.当的参数整定合适时,能使负荷变化时的再热蒸汽温度保持基本不变或变化很小.反向器-K用以使过热挡板与再热挡板反向动作.喷水减温调节器PID2也是以再热蒸汽温度作为被调信号,但此信号通过比例偏置器±Δ被叠加了一个负偏置信号(它的大小相当于再热蒸汽温度允许的超温限值).这样,当再热蒸汽温度正常时,调节器PID2的入口端始终只有一个负偏差信号,它使喷水阀全关.只有当再热蒸汽温度超过规定的限值时,调节器的入口偏差才会变为正,从而发出喷水减温阀开的指令,这样可防止喷水门过分频繁的动作而降低机组热经济性.2. 采用烟气再循环调节手段的再热蒸汽温度控制系统其控制原理如下:再热蒸汽温度T 在比较器Δ内与设定值(由A 产生)比较,当蒸汽温度低时,偏差值为正信号,此信号进入调节器PID1,其输出经执行器去调节烟气挡板开度,增大烟气再循环量,以控制再热蒸汽温度.在加法器2中引入了送风量信号V 作为前馈控制信号和烟气热量(烟温×烟气流量)修正信号,送风量V 反映了锅炉负荷大小,同时能提前反映蒸汽温度的变化.当V 增加时,蒸汽温度升高,相应的烟气再循环量应减少,故V 按负向送入调节器.函数模块是用来修正风量和再循环烟气量的关系的.通过乘法器由烟温信号调整再循环烟气流量.当再热蒸汽超温时,比较器输出为负值,PID1输出负信号直至关闭烟气再循环挡板,烟气再循环失去调温作用.同时,比较器的输出通过反相器- K 1,比例偏置器±Δ去喷水调节器PID2,开动喷水调节阀去控制再热蒸汽温度,蒸汽温度负偏差信号经反相器-K2去偏差报警器,实现超温报警,同时继电器打开热风门,用热风将循环烟道堵住,防止因高温炉烟倒流入再循环烟道而烧坏设备.当再热蒸汽温度恢复到设定值时,比较器输出为零,PID2关闭喷水门,偏差报警信号通过继电器关闭热风门,烟气再循环系统重新投入工作.3. 采用摆动燃烧器调节手段的再热蒸汽温度控制系统燃烧器上倾可以提高炉膛出口烟气温度,燃烧器下倾可以降低炉膛出口烟气温度.燃烧器控制系统是一个加前馈的单回路控制系统,再热蒸汽温度设定值是主蒸汽流量经函数发生器,再加操作员可调整的偏置量A构成.PID1调节器根据再热器出口蒸汽温度T与再热蒸汽温度设定值偏差来调整燃烧器摆角.为了抑制负荷扰动引起的再热蒸汽温度变化,系统引入了送风量前馈信号,该信号能反映负荷和烟气侧的变化.送风量前馈信号和反馈控制信号经加法器4共同控制燃烧器摆角.A侧再热器出口蒸汽温度和B侧再热器出口蒸汽温度各有两个测量信号,正常情况下选择A,B两侧的平均值作为燃烧器摆角控制的被调量.燃烧器摆角控制为单回路的前馈-反馈控制系统,再热器出口蒸汽温度设定值由运行人员手动给出.再热器出口蒸汽温度设定值和实际值的偏差经PID调节器后加上前馈信号分别作为燃烧器摆角的控制指令.前馈信号由蒸汽流量经函数发生器后给出.当再热蒸汽温度偏低时,燃烧器摆角向上动作;当再热蒸汽温度偏高时,燃烧器摆角向下动作. 2. 再热蒸汽温度喷水减温控制系统汽包锅炉给水控制系统给水控制任务: 使锅炉的给水量适应锅炉的蒸发量,维持汽包水位在规定的范围内,同时保持稳定的给水流量.对象特性: 给水流量扰动的三个体现方面:4. 虚假水位现象: 当锅炉蒸发量突然增加时,汽包水下面的气泡容积也迅速增大,即锅炉的蒸发强度增强,从而使水位升高.给水控制基本方案:1. 单冲量给水控制系统: 汽包水位和水位给定值调节的反馈控制系统某600MW发电机组给水热力系统示意图,机组配三台给水泵,其中一台容量为额定容量30%的电动给水泵,两台容量各为额定容量50%的汽动给水泵.电动给水泵一般是作为启动泵和备用泵,正常运行时用两台汽动给水泵,两台汽动给水泵由小汽轮机驱动,其转速控制由独立的小汽轮机电液控制系统(micro-electro hydraulic control system,MEH)完成,MEH系统的转速给定值是由给水控制系统设置,MEH 系统只相当于给水控制系统的执行机构.在高压加热器与省煤器之间有主给水电动截止阀、给水旁路截止阀和约15%容量的给水旁路调节阀.2. 给水控制系统1. 水位控制系统汽包水位控制系统如图所示,它是单冲量和串级三冲量两套控制系统构成,汽包水位设定值由运行人员在操作台面上手动设定.当锅炉启动或负荷小于15%额定负荷阶段,控制系统是通过调节器PID1调节给水旁路的调节阀开度来控制给水量以维持汽包水位,而此时切换器T2接Y端,通过调节器PID5调节电动给水泵的转速来维持给水泵出口母管压力与汽包压力之差.当旁路调节阀开到80%时,由SCS (Sequence control system, 顺序控制系统)完成开主给水电动阀,关旁路截止阀.当负荷在15%额定负荷以上,但小于30%额定负荷时,切换器T1接Y端,切换器T2接N端,这时汽包水位设定值的偏差经调节器PID2,并经调节器PID6控制给水泵转速来调节给水流量达到维持汽包水位目的.同时当机组负荷升至20%额定负荷时,第一台给水泵开始冲转升速.当负荷大于30%额定负荷,切换器T1接N端,给水控制切换为三冲量给水控制.汽包水位控制指令由两个串级调节器PID3和PID4根据汽包水位偏差、主给水流量和主蒸汽流量三个信号形成.水位设定值与汽包水位偏差经调节器PID3 后,加主蒸汽流量信号作为副回路PID4的设定值,副回路副参数为主给水流量,经PID运算后作为给水泵控制的设定值.当负荷大于30%额定负荷时,第一台汽动给水泵并入给水系统.当负荷达40%额定负荷时,第二台汽动给水泵开始冲转升速.当负荷达60%额定负荷时,第二台汽动给水泵并入给水系统,撤出电动给水泵,将其投入热备用.机组正常时,是通过改变两台汽动给水泵的转速来调节给水量.由于给水泵的工作特性不完全相同,为稳定各台给水泵的并列运行特性,避免发生负荷不平衡现象,设计了各给水泵出口流量调节回路,将各给水泵的出口流量和转速指令的偏差送入各给水泵调节器(PID6、 PID7 和PID8)的入口,以实现多台给水泵的输出同步功能.GAIN CHANGER & BALANCER作用是根据给水泵投入自动的数量,调整控制信号的大小.拇入自动数目越大,控制信号越小.2. 给水泵最小流量控制汽机跟随控制方式:控制特点: 锅炉侧调负荷,汽机侧调汽压. 在保证主蒸汽压力稳定的情况下,汽轮机跟随锅炉而动作.优点: 在运行中主蒸汽压力相对稳定,有利于发电机组的安全经济运行.机炉协调控制方式控制特点: 在负荷调节动态过程中,机炉协调控制可以使汽压在允许的范围内波动,这样可以充分利用锅炉蓄热,使单元机组较快适应负荷变化,同时主蒸汽压力p T的变动范围也不大,因而机组的运行工况比较稳定.调节燃料量M控制主蒸汽压力p T(或机组负荷) 调节送风量V控制过剩空气系数(烟气含氧量) 调节引风量V控制炉膛压力p汽轮机控制系统为工频电液控制系统时:另一种送风控制系统方案. 锅炉指令BD经过函数发生器f2(x)后形成一个风量指令,氧量调节器输出σ对锅炉指令BD进行修正.3. 引风控制系统: 引风控制系统的任务是保证一定的炉膛压力. 由引风量改变到炉膛压力变化其动态响应快,测量也容易,因此一般采用单回路即可.3. 燃烧控制系统基本方案锅炉指令BD作为给定值送到燃料控制系统和送风控制系统,使燃料量和送风量同时改变,使燃烧率与机组要求的燃烧率相适应,保证风量与燃料量比例变化; 同时送风量作为前馈信号通过引到引风调节器PI4,改变引风量以平衡送风量的变化,使炉膛压力p s不变或变化很小.由于所有调节器都采用PI控制规律,因此,调节过程结束时,主蒸汽压力P T,燃烧经济性指标O2和炉膛压力p s,都稳定在给定值上;而锅炉的燃料量M,送风量V和引风量V都改变到与要求的燃烧率相适应的新数值上.总燃料量(总发热量)的构成形式为其中: O为燃油量,k o为燃油发热系数,M c为总煤量,k MQ为煤发热系数.当M c不变,而煤种变化造成发热量增加时,刚开始M也不变,但随着炉膛发热量的增加,D Q增大,D Q>M,由积分器正向积分增大k MQ,使M增大,直至M=D Q3. 增益自动调整乘法器为燃料调节对象的一部分,选择合适的函数,则可以做到不管给煤机投入的台数如何,都可以保持燃料调节对象增益不变,这样就不必调整燃料调节器的控制参数了.增益调整与平衡器,就是完成该功能.4. 风煤交叉限制在机组增减负荷动态过程中,为了使燃料得到充分燃烧,需要保持一定的过量空气系数. 因此,在机组增负荷时,就要求先加风后加煤;在机组减负荷时,就要求先减煤后减风.这样就存在一个风煤交叉限制.锅炉指令BD经函数器f1(x)后转换为所需的风量,风量经函数器f2(x)转换为相应风量下的最大燃料量,燃料量经函数器后转换为该燃料量下的最小风量.当增加负荷时,锅炉指令BD增大,在原风量未变化前,低值选择器输出为原风量下的最大燃料量指令,即仍为原来锅炉指令BD.在风量侧,锅炉指令BD增大,则其对应的风量指令增大,大于原燃料量所需最小风量,经高值选择后作为给定值送至送风控制系统以增大风量.只有待风量增加后,锅炉燃料的给定值才随之增加,直到与锅炉指令BD一致.由此可见,由于高值选择器的作用,风量控制系统先于燃料控制系统动作.由于低值选择器的作用,使燃料给定值受到风量的限制,燃料控制系统要等风量增加后再增加燃料量.同理,减负荷时,由于低值选择器的作用,燃料给定值先减少.由于高值选择器的作用,使风量给定值受到燃料量限制,风量控制系统要等待燃料量降低后再减少风量.上图为煤粉锅炉燃料系统的一般控制方案.其中虚框1的功能是完成总燃料量(发热量)的测量与修正.虚框2的功能是燃料侧的风煤交叉限制.5. 风机调节本节下略单元机组协调控制系统概述1. 单元机组协调控制系统的基本组成2. 机组负荷控制系统被控对象动态特性3. 机组负荷控制系统被控对象动态特性1. 单元机组动态特性:当汽轮机调门开度动作时,被调量p E和p T的响应都很快,即热惯性小.当锅炉燃烧率改变时,被调量p E和p T的响应都很快,即热惯性小.2. 负荷控制系统被控对象动态特性1. 机组主机,主要辅机或设备的故障原因有两类跳闸或切除,这类故障的来源是明确的,可根据切投状况加以确定工作异常,其故障来源是不明确的,无法直接确定,只能通过测量有关运行参数的偏差间接确定.2. 对机组实际负荷指令的处理方法有四种: 负荷返回RB, 快速负荷切断FCB, 负荷闭锁增/减BI/BD, 负荷迫升/迫降RU/RD. 其中,负荷返回RB和快速负荷切断FCB是处理第一类故障的;负荷闭锁增/减BI/BD 和负荷迫升/迫降RU/RD是处理第二类故障的.1. 负荷返回RB负荷返回回路具有两个主要功能: 计算机组的最大可能出力值;规定机组的负荷返回速率.发电机组负荷返回回路的设计方案: 该机组主要选择送风机,引风机,一次风机,汽动给水泵,电动给水泵及空气预热器为负荷返回监测设备.当其中设备因故跳闸,则发出负荷返回请求,同时计算出负荷返回速率.RB目标值和RB返回速率送到如图13-9所示的负荷指令处理回路中去.2. 负荷快速切断FCB当机组突然与电网解列,或发电机,汽轮机跳闸时,快速切断负荷指令,实现机组快速甩负荷.主机跳闸的负荷快速切断通常考虑两种情况: 一种是送电负荷跳闸,机组仍维持厂用电运行,即不停机不停炉; 另一种是发电机跳闸,汽轮机跳闸,由旁路系统维持锅炉继续运行,即停机不停炉.负荷指令应快速切到0（锅炉仍维持最小负荷运行).负荷快速切断回路的功能与实现和负荷返回回路相似.只不过减负荷的速率要大得多.3. 负荷闭锁增/减BI/BD当机组在运行过程中,如果出现下述任一种情况:任一主要辅机已工作在极限状态,比如给风机等工作在最大极限状态燃料量,空气量,给水流量等任一运行参数与其给定值的偏差已超出规定限值.认为设备工作异常,出现故障.该回路就对实际负荷指令加以限制,即不让机组实际负荷指令朝着超越工作极限或扩大偏差的方向进一步变化,直至偏差回到规定限值内才解除闭锁.4. 负荷迫升/迫降RU/RD对于第二类故障,采取负荷闭锁增/减BI/BD措施是机组安全运行的第一道防线.当采用BI/BD措施后,监测的燃料量,空气量,给水流量等运行参数中的任一参数依然偏差增大,这样需采取进一步措施,使负荷实际负荷指令减小/增大,直到偏差回到允许范围内.从而达到缩小故障危害的目的.这就是实际负荷指令的迫升/迫降RU/RD,负荷迫升/迫降是机组安全运行的第二道防线.负荷指令处理回路原则性方框图该负荷指令处理回路功能的1原则性框图,是在正常工况下符合指令处理原则性方案上,添加了异常工况下相应负荷指令处理功能.锅炉跟随方式在大型单元机组负荷控制中只是作为一种辅助运行方式.一般当锅炉侧正常,机组输出电功率因汽轮机侧的原因而受到限制时,如汽轮机侧的主、辅机或控制系统故障,汽轮机控制系统处2. 汽轮机跟随方式机组负荷响应速度慢,不利于带变动负荷和参加电网调频.这种负荷控制方式适用于带基本负荷的单为了克服正反馈,应以汽轮机的能量需求信号而不是实际的消耗能量信号作为对锅炉的能量要求信号,即应以蒸汽流量的需求（称为目标蒸汽流量）而不是实际蒸汽流量作为锅炉的前馈控制信号.为此必须对p1进行修正,以形成目标蒸汽流量信号.直流锅炉控制系统上面两种控制方案均没有考虑过热汽温对燃料量和给水流量的动态响应时间差异,,会造成燃水比的动态不匹配,使得过热汽温波动大.为此提出一种燃料-给水控制原则性方案:可以选择锅炉受热面中间位置某点蒸汽温度(又称为中间点温度或微过热温度)作为燃水比是否适当的信号.这是一个前馈-串级调节系统,副调节器PID2输出为给水流量控制指令,通过控制给水泵的转速使得锅炉总给水流量等于给水给定值,以保持合适的燃水比.主调节器PID1以中间点温度为被调量,其输出按锅炉指令BD形成的给水流量基本指令进行校正,以控制锅炉中间点汽温在适当范围内.控制系统可分同负荷下的分离器出口焓值给定值.焓值给定值加上PID1输出的校正信号构成给定值SP2,由分离器出口压力和温度经焓值计算模块算出分离器出口焓值,该出口焓值与给定值SP2的偏差经调节器PID2 进行PID运算后,作为校正信号,对给水基本指令进行燃水比校正. 调节器PID3的给定值SP3是由,锅炉指令BD指令给出的给水流量基本指令加上调节器PID2输出的校正信号构成.调节器PID3根据锅炉总给水流最与流量给定值SP3的偏差进行PID运算,输出作为给水流量控制指令调节给水泵转速来满足机组负荷变化对锅炉总给水流量的需求.3. 采用焓增信号的给水控制方案在上图所示的给水控制系统中,由调节器PID3根据给定值SP3与省煤器入口给水流量(锅炉给水流量)的偏差向给水泵控制回路发出给水流量控制指令,在给水泵控制回路中,通过调节给水泵转速来实现调节给水流量的要求.在此重点分析给水流量给定值SP3的形成.当锅炉负荷在35%~ 100%MCR范围内,没有循环水流量和省煤器入口最小流量限制时,省煤器入口给水流量(锅炉给水流量)给定值SP3为水吸收的热量焓增焓增修正其中的水吸收的热量和焓增如图所示给出.。
分散控制系统及其在火电厂中的运用
分散控制系统及其在火电厂中的运用摘要：集散控制系（Distributedcontrolsystem），是以多个微处理机为基础利用现代网络技术、现代控制技术、图形显示技术和冗余技术等实现对分散控制对象的调节、监视管理的控制技术。
其特点是以分散的控制适应分散的控制对象，以集中的监视和操作达到掌握全局的目的。
系统具有较高的稳定性、可靠性和可扩展性。
该系统将若干台微机分散应用于过程控制，全部信息通过通信网络由上位管理计算机监控，实现最优化控制，整个装置继承了常规仪表分散控制和计算机集中控制的优点，克服了常规仪表功能单一，人机联系差以及单台微型计算机控制系统危险性高度集中的缺点，既实现了在管理、操作和显示三方面集中，又实现了在功能、负荷和危险性三方面的分散。
DCS系统在现代化生产过程控制中起着重要的作用。
其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。
关键词：分散控制；操作员站；工程师站；现场控制站；DEH1、DCS特点1.1高可靠性由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现，系统结构采用容错设计，因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失。
此外，由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一，可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机，从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
1.2开放性DCS采用开放式、标准化、模块化和系列化设计，系统中各台计算机采用局域网方式通信，实现信息传输，当需要改变或扩充系统功能时，可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下，几乎不影响系统其他计算机的工作。
1.3灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成所需的控制系统。
1.4易于维护功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障。
计算机控制系统在火电厂中的应用
计算机自动控制系统在火电厂中的应用2007-11-23 8:03:00 来源：中国自动化网电力是现代人类文明社会的必需品, 而火力发电是电力消费的主要组成部分, 火力发电是指使用化石燃料(即煤炭、石油、天然气)通过燃烧释放出热能加热工质, 再通过热力原动机驱动发电机的发电方式，原动机主要是锅炉和汽轮机, 燃汽轮机或内燃机。
中国电力行业截止到2000 年底，全国发电装机总容量达31600 万千瓦，其中火电装机容量23680 万千瓦，占74.94%；水电装机容量7680 万千瓦，占24.3%；核电及其它装机容量240 万千瓦，占0.76%，火电仍为电力行业的首要组成部分。
目前，中国的电力消费才能已居世界第二，但人均占有发电量却排位靠后。
随着中国经济的高速开展，中国电力工业开展仍有相当大的潜力和市场，但面对越来越竞争剧烈的市场，越来越严格的环境保护的要求，电力消费自动化程度的进步和管理程度的不断进步将越来越重要。
一、火电厂主控系统火电厂主控系统是保证火电厂平安、稳定消费的关键，随着控制技术、网络技术、计算机技术和Web技术的飞跃开展，火电厂主控系统的控制程度和工程方案也在不断进步，火电厂的管理信息系统和主控系统的一体化无缝连接必将成为将来火电厂管控系统的开展趋势，传统火电厂的DCS系统也必将向这一趋势靠拢。
火电厂主控系统以控制方式分类可分为：DAS、MCS、SCS、BMS及DEH等系统。
下面分别加以阐述：※数据采集系统-DAS：火电厂的主控系统中的DAS(数据采集系统)主要是连续采集和处理机组工艺模拟量信号和设备状态的开关量信号，并实时监视,保证机组平安可靠地运行。
■ 数据采集：对现场的模拟量、开关量的实时数据采集、扫描、处理。
■ 信息显示：包括工艺系统的模拟图和设备状态显示、实时数据显示、棒图显示、历史趋势显示、报警显示等。
■ 事件记录和报表制作/ 打印：包括SOE 顺序事件记录、工艺数据信息记录、设备运行记录、报警记录与查询等。
火电厂计算机控制考试资料
1电厂信息化总体结构：第一层DSS（决策支持系统）第二层VMS（视频监控系统），MIS（管理信息系统）第三层SIMU（仿真研究系统），SIS（厂级监控信息系统）第四层DCS/PLC（过程控制系统）2、什么是计算机控制系统：以自动控制理论和计算机为基础，采用计算机对生产过程进行数据采集、运行监督、数字控制盒操作管理系统。
3、计算机控制系统的组成：采样器、A/D转换、保持器、D/A转换4、DCS和FCS的区别：（1）干一样的活，设计和技术水平上的差异（2）结构不同（3）通信协议不同(独家通信协议和开放式标准通信协议)(4)成本不同（投资，安装，调试FCS成本均低）（5）服务对象不同（DCS为机组级自动化服务，SIS为全厂综合优化服务）（6）主要功能不同（DCS主要功能是监控，SIS则是管理和优化）（7）系统目标不同（DCS以稳定和安全为目标，SIS以优化运行为目标）5、SIS和MIS的区别：（1）服务范畴不同（SIS属于实时生产过程管理，MIS属于企业管理现代化范畴）（2）实时性要求不同6、大型火电机组热工自动化主要着重于：控制C，报警A，监测M，保护P7、为达到上述目标，需要投入的系统：数据采集系统DAS、机组协调控制系统CCS、顺序控制系统SCS、锅炉炉膛安全监控系统FSSS、汽轮机数字电液控制系统DEH、旁路控制系统BPS、汽轮机监视仪表TSI、汽轮机紧急跳闸系统ETS、电气控制系统ECS8、过程控制计算机硬件由主机、通用外部设备、过程输入/输出设备、人机联系设备和通信设备组成。
软件由系统软件和应用软件组成。
9、计算机控制系统的结构形式：①数据采集系统DAS，功能：不仅具有数据采集和处理的功能，还能为操作人员提供反映生产过程工况的各种数据，并相应的给出操作指导信息供操作人员参考。
特点：结构简单，控制灵活和安全，但是要由人工操作，速度受到限制，不能控制多个对象②直接数字控制系统DDC，功能：除了能够实现PID调节规律外，还能实现多回路串级控制、前馈控制、纯滞后补偿控制、多变量解耦控制等复杂的控制规律。
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信号传输成本低、互连性好
《计算机控制系统》 第一章
概述
沈阳工程学院动力系 崔长春
4、FCS的现状
应用模式
与现有的DCS兼容；
利用现场总线系列模块形成现场总线控制系统；
发展趋势
在石化行业FCS已经获得成功应用；
在火电厂自动化方面，目前仍然以DCS为主；
国内外科研机构大力攻关
，在局部系统中已有现场
国外公司垄断电厂DCS
过去，国内大型发电机组分散控制系统一直是从国外 进口，被原能源部、电力部热工自动化领导小组指定 的八种国外产品所垄断。
日立 西门子
ABB
INFI 90
Contronic Procontrol
HIACS Teleperm
Foxboro
西屋
I/A
Ovation
MCS
MAX
《计算机控制系统》 第一章
控制计 算机
操作员站
高速现场总线 现场总线桥路 低速现场总线 现场传感器和执 行器
现场总 线信关
小型PLC
设备级网络
《计算机控制系统》 第一章
3、FCS与DCS比较概述
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三层结构 “操作站—控制站—现场仪表
两层结构 “工作站—现场总线智能仪
信号传输成本较高、互连性差ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ表”
成熟阶段
现场总线控制系统
总线智能仪表的应用；
《计算机控制系统》 第一章
概述
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本节重点及难点
1、数据采集与处理系统DAS的特点； 2、直接数字控制系统DDC的特点； 3、监督控制系统SCC的特点； 4、分散控制系统DCS的特点； 5、现场总线控制系统FCS的特点，与DCS的异同？
《计算机控制系统》 第一章
《计算机控制系统》 第一章
概述
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北京和利时系统工程股份有限公司HOLLiAS第四代分布式控制系统
《计算机控制系统》 第一章
概述
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DAS、DDC、SCC、DCS系统之间的关系
以上分类方法带有主观性，事实上，每个处于后面的系 统都包含了前一类系统的一部分或全部。 DAS：数据采集与处理 DDC：直接控制生产过程 SCC：实现生产过程的优化 DCS：对系统进行分级管理
报告
SCC＋模拟调节器 SCC＋DDC
SCC 管理命令
人工监管 给定值
报告 人工监管 给定值 测量值 测量值
.
.
DDC A/D D/A 多路开关
A/D
多路开关
..
检测元件 生产过程
反多路开关 检测元件
..
生产过程
..
SCC＋模拟调节器
SCC＋DDC
《计算机控制系统》 第一章
概述
沈阳工程学院动力系 崔长春
《计算机控制系统》 第一章
概述
沈阳工程学院动力系 崔长春
3、4C技术
分散控制系统是在现代大型工业生产复杂的过程控制需 求推动下，在总结和吸取常规模拟仪表控制和早期计算机控
制的优点的基础上，综合现代科技成果而发展形成的。是
“4C”技术的结晶。 计算机技术—Computer 控制技术—Control
通信技术—Communication
及与国内制造厂家合作等情况，曾先后提出了推荐的DCS产品供工程招标选用。
该指导性意见在DCS技术引进初期，对促进其推广应用，规范市场竞争，降低
造价，促进技术进步，支持国产化等方面发挥了重要的作用。 为适应我国加入WTO后的要求，经公司研究决定撤销原部热工自动化领导
小组，原领导小组关于DCS选型的推荐意见也同时废止，各发电企业在今后的
很多很长的监控仪表盘、台和多人 监控，难实现复杂的控制任务。 只能进行数据处理、安全监视， 不能实现控制功能。 由一台计算机负担多项任务，处理 信息多，负荷重，危险集中，实时 性差,需要冗余设备，投资大。 使用多台计算机，危险分散、 功能齐全；使用灵活。
《计算机控制系统》 第一章
概述
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制的新型控制系统。
《计算机控制系统》 第一章
概述
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1、名称
分散控制系统:
(Distributed Control System),简称DCS
集散控制系统:
(Total Distributed System),简称TDCS或TDC 分布式计算机控制系统: (Distributed Computer Control System),简称DCCS
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二、直接数字控制系统DDC
3、采用双机冗余（热备用）或
管理命令 报告
常规仪表+DDC并行运行；
4、必须采用抗干扰措施； 5、由多回路控制向单回路 控制发展； 6、一般选用单片机或微型机；
反多路开关 D/A
人工监管 给定值 测量值
DDC微型机 A/D
计算机控制系统的结构形式 计算机控制系统在火电厂中的应用和发展
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概述
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第二节 计算机控制系统的结构形式
一、数据采集与处理系统DAS 二、直接数字控制系统DDC 三、监督控制系统SCC 四、分散控制系统DCS 五、现场总线控制系统FCS
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概述
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2、 “分散”的含义
地理位置分散：各生产设备的地理位置是分散的，系统
的相应的控制设备在地理位置上也是分散的；
控制系统功能分散：计算机控制系统的数据采集、过程
控制、运行显示、监控操作等按功能分散； 危险分散：功能上的分散意味着危险性的分散，这是分 散控制的主要内涵。 在分散的基础上，操作管理集中。
概述
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第三节 计算机控制系统在火电厂中的 应用和发展
一、计算机控制系统在火电厂中的应用历史
二、大型火电机组应用过程计算机控制的主要功能系统
三、火电厂计算机控制的发展趋势
沈阳工程学院动力系 崔长春 《计算机控制系统》 第一章 概述 一、计算机控制系统在火电厂中的应用
模拟控制系统 1958-1962 开环计算机系统 1962-1975 集中型计算机控制系统 1975分散型计算机控制系统
DAS DDC SCS DCS
《计算机控制系统》 第一章 概述 五、现场总线控制系统FCS
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检测控制仪表的发展历史
年代 20世纪50年代 20世纪60-70年代 20世纪80年代现场仪表类型 基地式气动仪表 电动单元组合仪表 以微处理器为核心的智能 化现场仪表 信号类型 20.68-103.41kPa气动标准信号 4-20mA(DC)信号 数字信号
监
显示终端
DDC计算机 或模拟/数 字调节器
输入通道 （AI、DI） 工
督
计
打印机 报警
算 机
输出通道 （AO、DO）
业 对 象
输入通道（AI、DI） 操作台 图1-7 监督控制系统原理框图
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概述
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三、监督控制系统SCC
4、两种结构：
SCC 管理命令
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概述
过程输入/ 输出设备 沈阳工程学院动力系 崔长春 用于工业生产过程控制的计算机，它除
主
机
上节重点及难点 通用外部设备 产过程，与被控制的对象直接交流信息。
通信设备
了同人交流信息外，还要自动地控制生
1、计算机控制系统的原理方框图； 人机联系设备
2、过程控制计算机的特点，与普通计算机有何异同； •实时：是指信号的输入、计算和输
备用DDC 或常规控 制仪表
多路开关
检测元件
生产过程
《计算机控制系统》 第一章
概述 三、监督控制系统SCC
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1、两级控制
DDC或调节器——直接控制生产过程； SCC监督计算机——实现生产过程优化，开环控制；
2、DDC或SCC故障时
不影响执行控制
任务； 3、一般选用高档微 型机或小型机
DCS招标工作中可根据工程的需要通过公平竞争自行选择适用的产品。
国家电力公司办公室 2000年6月11日
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概述
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国产DCS技术的应用
浙大中控：在化工控制等方面业绩突出。
北京和利时：在核电、热电、化工、水泥、 制药以及造纸等方面取得了 优异的业绩。
上海新华：在火力发电方面取得显著成绩。
应用 推广 阶段
80年代 中后期
新建的300MW以上机组均采用 DCS ，老的中小电厂也在进行 DCS改造
由国外8家 垄断到国内 技术逐渐成 熟
由仅限于机、 几乎全部 炉到能覆盖 取消了硬 机、炉、电、 手操与模 辅 拟仪表
取得 理想 的效 果
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概述
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3、实时与在线； 出都要在一定的时间范围内完成。
•在线：是指计算机控制系统与生产
4、过程控制计算机的硬件及软件。 设备直接相连。
•一个在线系统不一定是实时系统； 一个实时系统必定是在线系统。
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概述
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第一章 概述
第一节
第二节 第三节
计算机控制系统的组成
沈阳工程学院动力系 崔长春 概述 DCS在600MW及以上容量机组上的部分应用情况