摘要：主要介紹八鋼熱電廠DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)及網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)安全性設(shè)計(jì)特點(diǎn)，結(jié)合生產(chǎn)過程實(shí)際對(duì)Dcs系統(tǒng)的軟、硬件特性進(jìn)行分析并詳細(xì)介紹了GPS對(duì)時(shí)裝置的工作原理。 關(guān)鍵詞：DCS系統(tǒng)；熱電機(jī)組；GPS [b][align=center]Application of DCS System in Thermoelectric Unit WU Hua[/align][/b] Abstract：The design characteristics of the DCS system and network structure safety of the Heat Power Plant of Xinjiang Bayi Iron & Steel Group Co．, Ltd． were presented．According to actual production process， the properties of software and hardware of the DCS system were analyzed and the work principle of GPS time calibrating device was presented indetail． Key words：DCS system；thermoelectric unit；GPS 1 前言 隨著自動(dòng)控制水平的不斷提高，電廠對(duì)自動(dòng)控制的要求也越來越高。目前電廠的DCS系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的先進(jìn)性，在數(shù)據(jù)處理、傳輸速度和控制的準(zhǔn)確性、安全性上都有了很大的突破。八鋼2×25 MW發(fā)電機(jī)組DCS系統(tǒng)的控制水平在國內(nèi)同等規(guī)模發(fā)電機(jī)組中處于領(lǐng)先水平，在125 MW 以上規(guī)模的發(fā)電機(jī)組中也屬先進(jìn)水平。本文就八鋼熱電的設(shè)計(jì)特點(diǎn)和網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行介紹。并將對(duì)所使用的施耐德Modicon昆騰系列卡件的特殊性能進(jìn)行介紹。 [b]2 熱電DOS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 2．1 熱電DCS系統(tǒng)的設(shè)計(jì)特點(diǎn)[/b] DCS系統(tǒng)中文全稱是集散控制系統(tǒng)。所謂集散控制，意指系統(tǒng)采用危險(xiǎn)分散，控制分散，而操作和管理集中的分層分級(jí)，合作自治的結(jié)構(gòu)形式，適應(yīng)現(xiàn)代的工業(yè)生產(chǎn)和管理要求。八鋼熱電遵循這一設(shè)計(jì)理念，將鍋爐、汽機(jī)等具有較多相互關(guān)聯(lián)難以精確測控的設(shè)備分為12個(gè)不同的現(xiàn)場控制站，將一個(gè)完整的控制系統(tǒng)中存在危險(xiǎn)因素的部分在不同級(jí)別的控制器內(nèi)控制，采用網(wǎng)絡(luò)路由冗余，兩套CPU機(jī)架冗余熱備模式。在這種情況下某一個(gè)控制站因DCS卡件故障、采集元件故障、數(shù)據(jù)傳輸故障或網(wǎng)絡(luò)故障引起的系統(tǒng)故障將不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)DCS系統(tǒng)的崩潰，只要操作人員處理得當(dāng)，維護(hù)人員及時(shí)恢復(fù)，甚至不會(huì)影響到鍋爐和汽機(jī)的運(yùn)行。八鋼熱電DCS系統(tǒng)運(yùn)用SOE事件記錄模塊，并為實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵量SOE記錄時(shí)間的準(zhǔn)確性，特別增加了GPS同步衛(wèi)星對(duì)時(shí)功能。能精確記錄每一毫秒內(nèi)先后到達(dá)的事故信號(hào)，便于故障的發(fā)現(xiàn)和排除，使機(jī)組盡快恢復(fù)正常生產(chǎn)。 2．2 熱電DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的安全性設(shè)計(jì) DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集通過設(shè)置為不同網(wǎng)段上的兩個(gè)交換機(jī)進(jìn)行，由此組成了DCS系統(tǒng)的EDPF高速數(shù)據(jù)公路。EDPF高速數(shù)據(jù)公路采用工業(yè)以太網(wǎng)搭建，化水站、輸煤操作站、循環(huán)水操作站距離主控室較遠(yuǎn)（距離最遠(yuǎn)約為300米），與主控室數(shù)據(jù)交換采用100M光纖，其他操作站均在主廠房內(nèi)，采用雙絞線連接。工業(yè)以太網(wǎng)采用雙網(wǎng)冗余方式，防止一條數(shù)據(jù)鏈路出現(xiàn)物理斷線而導(dǎo)的事故情況。 DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示。 數(shù)據(jù)交換網(wǎng)絡(luò)采用雙網(wǎng)熱備形式，其中各控制站在兩個(gè)網(wǎng)段上又各有2個(gè)熱備以太網(wǎng)通訊模塊。所有控制站的數(shù)據(jù)均由opr81（1#機(jī)爐電）、opr83（與opr81冗余熱備）、opr82（2#機(jī)爐電）、opr84（與opr82冗余熱備）采集到上位監(jiān)控機(jī)。一旦主采集站（opt81或opr82）因某種原因退出工作，備用采集站（opr83或opr84）立即擔(dān)當(dāng)采集工作，無間斷地進(jìn)行下位數(shù)據(jù)的采集工作。12臺(tái)集中放置在主控室的操作站均可互為冗余，即如有一臺(tái)操作站死機(jī)，其他操作站可取代其操作功能。所有的計(jì)算機(jī)操作站均為雙網(wǎng)卡設(shè)計(jì)，通過兩條互為冗余的工業(yè)以太網(wǎng)與EDPF高速數(shù)據(jù)公路相連OPR91（歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器）被設(shè)置為GPS同步衛(wèi)星對(duì)時(shí)接受站，接受GPS信號(hào)更新系統(tǒng)時(shí)鐘，所有工程師站、操作員站、計(jì)算站及歷史站均實(shí)時(shí)刷新本站時(shí)鐘，與GPS時(shí)鐘相吻合。 [b]3 熱電DCS系統(tǒng)的軟、硬件特性 3．1 熱電DGS系統(tǒng)的軟件特性 3．1．1 操作系統(tǒng)[/b] 13個(gè)操作員站和1個(gè)工程師站：Windows NTworkstationV4．0 1個(gè)工程師站：Windows 2000 上位組態(tài)軟件：EDPF_NT V2．0衄態(tài)王6．03 下位機(jī)編程軟件：Concept V2．5 XL EN 3．1．2 Concept軟件特性 Concept符合IEC1 131—3編程語言標(biāo)準(zhǔn)并支持5種IEC標(biāo)準(zhǔn)語言：①梯形圖（LD）②順序功能圖（SVC）③功能塊圖（FBD）④結(jié)構(gòu)化文本（sT）⑤指令表（IL）。 對(duì)于使用Concept編程語言的人來說，Concept最大的優(yōu)點(diǎn)在于其DFB（派生功能塊）的功能。用戶可自定義DFB塊，并在其他的程序中隨意調(diào)用。例如使用電動(dòng)閥DFB塊，在用戶自定義生成命名為閥門的DFB塊后，可在不同的程序中使用此功能塊．對(duì)于簡單的閥門控制單元里，可以沒有的狀態(tài)信號(hào)輸入／輸出端上標(biāo)注為0即可。 3．1-3 Concept功能 （1）離線程序開發(fā) （2）在線程序維護(hù)及修改、下裝 （3）完整的用戶文本 （4）使用I／O Map Zoom進(jìn)行模塊組態(tài) （5）使用DX Zoom進(jìn)行功能塊組態(tài) （6）UO模塊正常和狀態(tài)監(jiān)視 （7）過程，機(jī)器診斷 3．1．4 EDPF_NT軟件特性 EDPF—NT系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想．可由多套計(jì)算機(jī)組成。系統(tǒng)可最多配置254個(gè)站。系統(tǒng)可按功能劃分為：工程師站、操作員站、DPU站、歷史站、制表站、計(jì)算站、通訊站。各站之間采用高速以太網(wǎng)雙數(shù)據(jù)總線。同時(shí)，在計(jì)算機(jī)負(fù)荷允許的情況下。有的站可以合并，以減少計(jì)算機(jī)的臺(tái)數(shù)。真正實(shí)現(xiàn)了功能分散，危險(xiǎn)分散。 EDPF—NT采用硬盤鏡像方式安裝，無需授權(quán)。系統(tǒng)的運(yùn)行平臺(tái)是Microsoft NT4．0。各站還裝有專業(yè)版的Office97。歷史站安裝Microsoft SQL Server7．0標(biāo)準(zhǔn)版。每臺(tái)計(jì)算機(jī)硬盤都分有三個(gè)分區(qū)。通常情況下，C盤分區(qū)為FAT分區(qū)，安裝系統(tǒng)文件。EDPFNT系統(tǒng)安裝在D或E盤上。目錄名稱為EDPFNT。對(duì)于作為歷史站的硬盤數(shù)據(jù)庫存放分區(qū)應(yīng)留有10G左右的空間，用于存貯歷史記錄信息。 3．1．5 EDPF_ NT功能 （1）系統(tǒng)組態(tài)，使用系統(tǒng)圖庫建立人機(jī)界面 （2）可實(shí)現(xiàn)對(duì)Modicon Quantum PLC IO系統(tǒng)、893網(wǎng)絡(luò)DAS系統(tǒng)、DEH 接口系統(tǒng)、與電氣監(jiān)控系統(tǒng)ACS的RS232通訊以及通用第三方接口系統(tǒng)等的集成。 （3）軟件光字牌，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)語音報(bào)警、報(bào)警確認(rèn)等功能。 （4）歷史趨勢(shì)的記錄及打印，歷史紀(jì)錄無點(diǎn)數(shù)限制 （5）實(shí)時(shí)趨勢(shì)的記錄及打印 （6）報(bào)表的定時(shí)打印 （7）GPS對(duì)時(shí)功能 [b]3．2 熱電DCS系統(tǒng)硬件特性 3．2．1 硬件技術(shù)特性[/b] （1）DPU可擴(kuò)展性高： 本地I／O（主底板）最大I／O字，64入和64出 最大I／O的架數(shù)：1 遠(yuǎn)程I／O：每個(gè)分站最大I／O字，64入和64出 最大遠(yuǎn)程分站數(shù)：3 1 （2）ERT85410：SOE模塊提供不大于1ms的分辨率，實(shí)時(shí)記錄所有事故順序的輸入狀態(tài)改變，精確至毫秒的狀態(tài)改變時(shí)刻值。并按照狀態(tài)跳變時(shí)間順序?qū)⑦@些事件信息排隊(duì)存儲(chǔ)至SOE數(shù)據(jù)緩沖區(qū)。形成開關(guān)量狀態(tài)跳變順序表。在程序處理時(shí)將這些快速讀人的信息以堆棧方式儲(chǔ)存在內(nèi)部寄存器中，當(dāng)操作人員查看時(shí)，可根據(jù)時(shí)間段的不同調(diào)出信息進(jìn)行事故分析。 （3）EHC 10500：高速計(jì)數(shù)器模塊具有5個(gè)計(jì)數(shù)器輸入，8個(gè)數(shù)字量輸入和8個(gè)數(shù)字量輸出。技術(shù)頻率100 kHz（5 VDC）／35 kHz（24 VDC）。該模塊作為電量記錄模塊，根據(jù)計(jì)數(shù)器采集得頻率周期進(jìn)行記錄。在內(nèi)部程序中采用特殊的累加器功能塊 （FBC），將讀取的數(shù)據(jù)累加后得到發(fā)電量或使用的電量數(shù)值。 （4）GPS接受裝置工作原理 GPS同步衛(wèi)星對(duì)時(shí)裝置是由一個(gè)外形類似鼠標(biāo)的GPS接收器和一個(gè)外形類似模塊現(xiàn)場控制器的GPS信號(hào)接收轉(zhuǎn)換模塊組成。GPS接收器根據(jù)要求安裝在主廠房汽機(jī)間頂部空間開闊處。用于接收同步衛(wèi)星的時(shí)間信號(hào)。GPS信號(hào)接收轉(zhuǎn)換模塊通過專用電纜與GPS接收器連接，將接收到的信號(hào)經(jīng)過轉(zhuǎn)換發(fā)送到歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器和SOE事件記錄模塊。GPS信號(hào)接收轉(zhuǎn)換模塊在同時(shí)接收到來自4顆同步衛(wèi)星的對(duì)時(shí)信號(hào)后，通道指示燈閃爍。表明工作正常，此時(shí)刷新操作站時(shí)鐘。 在歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器的Startup啟動(dòng)文件中添加NTClock．exe應(yīng)用程序，此程序用于對(duì)其他操作員站的時(shí)間進(jìn)行刷新。在接收到GPS信號(hào)接收轉(zhuǎn)換模塊發(fā)過來的時(shí)間信號(hào)后，NTClock．exe將會(huì)把時(shí)間刷新到各操作員站上去。 此外GPS信號(hào)接收轉(zhuǎn)換模塊還通過硬接線方式將時(shí)鐘信號(hào)送至1 和 控制站SOE事件記錄模塊（ERT85410）的兩個(gè)通道中，用于在進(jìn)行事件記錄時(shí)和操作站的時(shí)鐘信號(hào)相統(tǒng)一。 GPS接受裝置在整個(gè)DCS系統(tǒng)中起著重要作用，在出現(xiàn)鍋爐MFT或汽機(jī)打閘時(shí)，同時(shí)進(jìn)入的幾個(gè)聯(lián)鎖跳閘信號(hào)可能互為原因或結(jié)果，而GPS接受裝置可將時(shí)鐘完全統(tǒng)一，配合SOE模塊的精準(zhǔn)記錄功能，同一毫秒內(nèi)進(jìn)入的信號(hào)區(qū)分先后。便于事故原因的查找和排除，大大降低了事故處理時(shí)間。 4 結(jié)束語 DCS系統(tǒng)在八鋼熱電的生產(chǎn)過程中起著中樞神經(jīng)的作用，是生產(chǎn)過程的大腦。自投產(chǎn)至今尚未因控制系統(tǒng)故障而導(dǎo)致生產(chǎn)的中斷。在日常生產(chǎn)過程中，易于維護(hù)，安全、穩(wěn)定，很大程度的降低了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。相信在以后的生產(chǎn)過程中。DCS系統(tǒng)能發(fā)揮出更大的作用控制生產(chǎn)的穩(wěn)定運(yùn)行。