摘 要:闡述了金牛能源矸石電廠1#、2#機(jī)組進(jìn)行DCS改造的內(nèi)容與DCS的配置，系統(tǒng)地介紹了HPCS一3000系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能和特點(diǎn)以及ETS與DCS一體化的設(shè)計(jì)思想。 關(guān)鍵詞:金牛能源矸石電廠DCS；在線修改；ETS；一體化 1．概述 　　金牛能源矸石熱電廠對(duì)原采用常規(guī)控制儀表控制的1號(hào)機(jī)和2號(hào)進(jìn)行了自動(dòng)化改造，采用上海華文自動(dòng)化有限公司的HPCS一3000系統(tǒng)．機(jī)組改造后一次性啟動(dòng)成功，自動(dòng)控制系統(tǒng)經(jīng)動(dòng)態(tài)聯(lián)調(diào)后投入正常運(yùn)行。 2．系統(tǒng)應(yīng)用過(guò)程 2．1 HPCS一3000在我廠1#、2#號(hào)機(jī)中的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) ◆實(shí)時(shí)網(wǎng) 　　HPCS一3000系統(tǒng)的一體化結(jié)構(gòu)中，A網(wǎng)和B網(wǎng)是互為備用的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)。實(shí)時(shí)網(wǎng)上掛了3個(gè)DPU（分散控制單元），3個(gè)操作員站，2個(gè)工程師站，3對(duì)DPU實(shí)現(xiàn)過(guò)程測(cè)量和控制功能。1：1冗余的通訊接口卡設(shè)計(jì)有傳輸出錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)，一條網(wǎng)絡(luò)故障，系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)切換到另一條網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行通訊，保證通訊的可靠性。 ◆控制網(wǎng) 　　控制網(wǎng)即I／O 網(wǎng)絡(luò)是1：1冗余的高速串行通訊網(wǎng)絡(luò)， 采用EIRSA一485規(guī)范．通訊速率345K～1Mbps。與眾多的DCS系統(tǒng)不同的是，HPCS一3000控制網(wǎng)中不存在通訊站，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)卡，中繼器等，而是通過(guò)總線方式直接與分散控制單元通訊。這就減少了系統(tǒng)的故障點(diǎn)，用戶在考慮備品備件時(shí)也就減少此方面的考慮。 2.2 HPCS一3000的軟件系統(tǒng) 　　HPCS一3000軟件分為控制器組態(tài)軟件，網(wǎng)絡(luò)配置軟件，OPCServer軟件，SOE瀏覽器軟件，仿真控制器軟件，畫面開(kāi)發(fā)及監(jiān)視軟件包。 2．2．1控制器組態(tài)軟件 　　HPCS一3000控制器軟件支持在線修改。許多廠家均承諾自己的DCS系統(tǒng)有在線下載功能，但在實(shí)際使用時(shí)往往有所保留。也有DCS因在線下載時(shí)造成多次Mfrr，使熱工人員不敢使用此功能。而HPCS一3000系統(tǒng)的在線組態(tài)功能更大程度上的滿足了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的要求，其功能不僅僅局限在對(duì)某些控制參數(shù)或者邏輯的修改，還可以在線添加變量，增加卡件．添加程序頁(yè)等，給熱工人員調(diào)試和修改組態(tài)帶來(lái)極大便利。但是每個(gè)主控制單元同一時(shí)刻只允許一個(gè)有寫權(quán)的連接。 　　機(jī)組運(yùn)行時(shí)．為了避免系統(tǒng)的初始化對(duì)機(jī)組造成的擾動(dòng)，只能進(jìn)行在線修改，主控一經(jīng)在線修改，修改后的控制策略即產(chǎn)生控制作用。此時(shí)，副控中的組態(tài)與主控不同，為使副控跟蹤主控，在主控組態(tài)修改完成后，將組態(tài)下載的副控中，在線修改即完成。在整個(gè)修改過(guò)程中，不影響運(yùn)行人員的操作和監(jiān)視，而不象其它DCS系統(tǒng)在修改完成后．須對(duì)主控在線下載．在下載過(guò)程中總有十幾秒時(shí)間內(nèi)運(yùn)行人員監(jiān)視不到被下載控制器的數(shù)據(jù)。值得注意的是在此在線修改過(guò)程中，在對(duì)主控哪怕是進(jìn)行最微小的修改也一定要把最新的組態(tài)下載到處于“等待”狀態(tài)的控制器中，使得主控和副控的組態(tài)同步，副控才能處于實(shí)時(shí)跟蹤狀態(tài) 在主控出現(xiàn)故障時(shí)，能無(wú)擾動(dòng)的切換到備用的控制器。HPCS一3000控制器組態(tài)定義了8大類100多個(gè)預(yù)定義功能塊。對(duì)一些常用的有特色的功能塊略作介紹。 　?、倨頟ID控制功能塊EPID。該功能塊是除了一般的增量PID運(yùn)算外，還整合了PID控制回路中要求的偏差運(yùn)算、手動(dòng)／自動(dòng)、跟蹤、無(wú)擾動(dòng)切換等功能，組態(tài)人員只需一個(gè)功能塊，通過(guò)對(duì)該功能塊的相關(guān)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，就能實(shí)現(xiàn)一般的PID調(diào)節(jié)回路的組態(tài)。另外該功能塊有三個(gè)端口分別用來(lái)控制比例、積分、微分運(yùn)算是否作用，由此可以構(gòu)成更加靈活的PID控制。 　　②數(shù)據(jù)存盤模塊SAVE。工廠中許多數(shù)據(jù)如流量累計(jì)等通常是以中間變量的形式存在于控制器中，如果控制器重啟，由于變量的初始化，這些變量的數(shù)值將恢復(fù)為初始值，而生產(chǎn)中往往需要這些數(shù)據(jù)如做成本核算等。運(yùn)用SAVE功能塊能將這些數(shù)據(jù)保存在非易失性媒質(zhì)上，在系統(tǒng)由于失電，重新啟動(dòng)等情況下，數(shù)據(jù)不會(huì)丟失，并且在控制器開(kāi)始正常啟動(dòng)后．自動(dòng)恢復(fù)該數(shù)據(jù)。在功能塊第一次運(yùn)行時(shí)，功能塊會(huì)從非易失性媒質(zhì)上讀取最后一次運(yùn)行的值。 　?、蹟?shù)字手操器DEVICE。該模塊是HPCS一3000系統(tǒng)組態(tài)軟件中最常用的塊 DEVICE塊可以接受上一級(jí)順控指令或由操作人員CRT上的操作指令完成不同類型設(shè)備基本的控制和聯(lián)鎖保護(hù)邏輯。DEVICE1主要是對(duì)單向電機(jī)．單向電磁閥類的控制。DEVICE2主要用于雙向電機(jī)，雙向電磁閥的控制。 　?、苓壿嫿M合功能塊MDIG。該功能塊可以對(duì)16個(gè)開(kāi)關(guān)量輸入進(jìn)行組合判斷輸出。通過(guò)對(duì)NUM 的設(shè)置，將該功能塊靈活的設(shè)置為多個(gè)開(kāi)關(guān)量“相與”或“相或”。另外該功能塊能夠記錄l6個(gè)開(kāi)關(guān)量中第一個(gè)或最后一個(gè)從“0”變?yōu)?1’的輸入。在做“首出”的判邏輯斷中非常方便。 　　因?yàn)镠PCS一3000DPU組態(tài)軟件有許多集成較好的預(yù)定義功能塊，所以HPCS一3000DPU組態(tài)文件看起來(lái)簡(jiǎn)單明了，外部設(shè)備雖不同，但其組態(tài)文件卻有很大程度的通用性，一般熱工人員只要看懂了一種設(shè)備的組態(tài)方法，就能舉一反三理解其他設(shè)備的組態(tài)原理。 　　HPCS一3000型DCS系統(tǒng)組態(tài)靈活方便，均可在線進(jìn)行的優(yōu)點(diǎn)給熱控系統(tǒng)維護(hù)帶來(lái)了很大的方便．但正是由于它在線修改的靈活性，即所見(jiàn)即所得，若操作不嚴(yán)謹(jǐn)或管理不完善，就可能會(huì)給機(jī)組的安全運(yùn)行帶來(lái)危險(xiǎn)。這就對(duì)熱控維修人員提出r更高的要求，一方面要提高DCS系統(tǒng)維護(hù)人員的技術(shù)水平和操作的嚴(yán)謹(jǐn)性， 同時(shí)要加強(qiáng)對(duì)DCS系統(tǒng)的管理．建立嚴(yán)格的分級(jí)授權(quán)管理、嚴(yán)格的操作和審批制度，只有這樣才能更好地發(fā)揮HPCS一3000型DCS系統(tǒng)的優(yōu)越性。 ◆HPCS網(wǎng)絡(luò)配置軟件 　　該軟件可以察看與本地計(jì)算機(jī)相連的。定義在HPCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，包括HMI和控制站。如果網(wǎng)絡(luò)鏈路正常，則可以通過(guò)該軟件瀏覽所有在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上活動(dòng)的網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。熱工人員根據(jù)顯示的節(jié)點(diǎn)的信息，來(lái)判斷某節(jié)點(diǎn)通訊是否正常。對(duì)于控制站，可以在這里配置控制器的信息．如網(wǎng)絡(luò)地址，節(jié)點(diǎn)號(hào)．同步地址，描述等。但值得注意的是修改控制器的配置，會(huì)使控制器重新啟動(dòng)，因此必須選擇合適的時(shí)機(jī)來(lái)修改。一般地，系統(tǒng)投入運(yùn)行后，不會(huì)再修改控制器的配置，但了解這一點(diǎn)．對(duì)避免維護(hù)中的誤操作是很有必要的。 ◆仿真控制器軟件 　　利用該軟件，可以在線仿真組態(tài)，在修改控制器中的邏輯之前，可以用此軟件驗(yàn)證邏輯的正確與否。由于仿真界面與真實(shí)的控制器在線界面基本一直．可以通過(guò)該軟件學(xué)習(xí)HPCS控制器的組態(tài)。 ◆ETS系統(tǒng)與DCS的通訊 　　本次DCS改造中的一顯著特點(diǎn)是DCS與ETS的一體化設(shè)計(jì)．最初的保護(hù)系統(tǒng)通常由電磁繼電器組成，隨著自動(dòng)化水平的不斷提高，ETS系統(tǒng)一般由PLC完成，其運(yùn)行獨(dú)立于DCS系統(tǒng)．它與DCS的通訊儀為監(jiān)視用，通訊中斷或DES故障均不影響ETS系統(tǒng)的正常運(yùn)行，從而可靠保證汽輪機(jī)的安全運(yùn)行。 　　在實(shí)際應(yīng)用中，因DCS與PLC往往為不同的廠家，這樣在進(jìn)行DCS改造時(shí)，必須購(gòu)買DCS和PLC兩個(gè)系統(tǒng)，投資較高，系統(tǒng)缺乏整體性，不便于事故的分析和系統(tǒng)維護(hù)，系統(tǒng)出現(xiàn)軟故障有時(shí)會(huì)聯(lián)系兩個(gè)廠家，給El常維護(hù)和故障分析帶來(lái)許多不便，于是針對(duì)1#、2#機(jī)改造時(shí)，我們引進(jìn)了華文HPCS一3000系統(tǒng)的邏輯保護(hù)LPC卡，兩臺(tái)機(jī)組的2套ETS均由專用的邏輯保護(hù)LPC卡實(shí)現(xiàn)。 　　LPC其邏輯為硬邏輯，由可編程電子電路實(shí)現(xiàn)，這樣保證了動(dòng)作保護(hù)輸出的快速性和可靠性。另一方面，該卡能將卡上的輸入信號(hào)和一處理結(jié)果，以通信的方式向主控單元及各人機(jī)接口站（MMI）傳送。熱工人員可以通過(guò)控制器組態(tài)軟件在線觀察LPC每個(gè)通道的實(shí)時(shí)值．同時(shí)LPS卡每個(gè)通道具有SOE功能 可以通過(guò)專用的SOE軟件讀取每個(gè)通道狀態(tài)值的變化和跳變時(shí)間，便于熱工人員分析事故原因。 3．結(jié)論 　　隨著工業(yè)自動(dòng)化水平的日益進(jìn)步，DCS產(chǎn)品更加成熟可靠．DCS結(jié)構(gòu)上危險(xiǎn)分散，界面友好的特點(diǎn)，使得DCS在電廠的覆蓋也更加廣泛。本次1#、2#機(jī)改造后，畫面直觀，操作簡(jiǎn)便，保護(hù)與監(jiān)控獨(dú)立，體現(xiàn)了DCS的集中管理．危險(xiǎn)分散特點(diǎn)。大大地提高了機(jī)組的自動(dòng)化水平，為機(jī)組的安全、穩(wěn)定、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行提供了可靠的保證。