摘 要：利用日本山武公司的HARMONAS系統(tǒng)實現(xiàn)火電廠主控系統(tǒng)的開發(fā)，采用RTC進行工程組態(tài)，用Intouch作為系統(tǒng)的監(jiān)控軟件，將先進的操作管理、優(yōu)越的控制功能和系統(tǒng)的可靠性完美地結(jié)合在一起，達到分散控制集中管理的目的。
關(guān)鍵詞：DCS；控制器；I／O卡件；主控系統(tǒng)

Application of DCS in Power Plant Control System

（School of Electronic and Information Engineering，Dalian University of Technology，Dalian 1 16023，China）
Abstract：Using Japan’s YAMATAKE-HARMONAS （Harmony automation system）system achieves to develop the power plant control systerm The system works by
RTC configuration，using Intouch system as monitoring software，and combining advanced operation and management，excellent control function and the reliability of the system to obtain the purpose of
decentralized control and centralized management．
Key words：DCS（Distributed Control System）；Controller；I／O card；Main control system
　　分散控制系統(tǒng)DCS應(yīng)用于火電廠主控系統(tǒng)中，將管理監(jiān)控、實時控制、數(shù)據(jù)采集等功能分散到不同的計算機中，并采取冗余技術(shù)，保證了系統(tǒng)的可靠性；利用計算機組態(tài)和圖形化技術(shù)實現(xiàn)整個系統(tǒng)功能的模塊化組態(tài)，以適應(yīng)不同控制過程的控制要求和算法，實現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)試和投運；將過程數(shù)據(jù)進行記載，通過網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)自動傳輸?shù)缴a(chǎn)管理計算機系統(tǒng)，實現(xiàn)集成化管理與控制。
1 火電廠主控系統(tǒng)的設(shè)計
　　火電廠主控系統(tǒng)的控制方式分為：DAS、MCS、SCS、BMS、DEH等，其中DAS．MCS系統(tǒng)由DCS來實現(xiàn)。山武公司的DCS系統(tǒng)有較強的抗干擾能力及完善的模擬量和數(shù)字量I／0模塊，在火電廠主控系統(tǒng)應(yīng)用中，摒棄了以往的模擬盤、儀表盤、操作按鈕控制臺等，采用上位機聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)完成控制與管理任務(wù)。
1．1 主控系統(tǒng)的配置與功能
　　在有近2000個開關(guān)量，200多個模擬量測點和20多個PID調(diào)節(jié)回路控制對象的火電廠中，主控系統(tǒng)可配置三套開放式監(jiān)控操作站（HSS）、兩臺激光打印機、一臺針式打印機、一套冗余HARMONAS控制器（HC），整個控制系統(tǒng)通過以太網(wǎng)相連，實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、達到操作和管理的集中控制要求。主控系統(tǒng)具有如下功能：采集與監(jiān)視工作過程數(shù)據(jù)，以動態(tài)的畫面顯示；實現(xiàn)各種控制以及聯(lián)鎖保護；處理數(shù)據(jù)報警與系統(tǒng)報警；存儲、查詢數(shù)據(jù)；生成各種報表等。
　　三套操作站中，一套為工程師站兼操作員站，兩套為操作員站，通過交換機與主控制器相連。現(xiàn)場信號通過安全柵進入控制柜與I／O卡件相連，通過控制器來完成現(xiàn)場模擬量、開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集及對現(xiàn)場的設(shè)備進行自動控制。當操作站或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，控制器可以獨立工作。圖1為火電廠主控系統(tǒng)配置圖。

1．2 監(jiān)控操作站
　　作為人機接口，從硬件開放的角度出發(fā)，采用最負盛名的工業(yè)級DELL PC，并安裝完全開放的Windows 2000作為實時操作系統(tǒng)，完全支持SQL、DDE、OLE、ODBC和OPC國際標準，被稱為協(xié)調(diào)監(jiān)控站HSS（HARMONAS Supervisory Station）。
1．3 HARMONAS控制器（HC）
　　HC由中央處理單元（CPU）模塊、控制模塊、通訊模塊、適配器單元接口（AuI）=I奠塊及／／O卡件組成，它具有如下特點：
　　（1）具有19種標準算法的調(diào)節(jié)控制功能；
　　（2）具有128個邏輯功能塊和26種邏輯算法的邏輯運算功能；
　　（3）具有足以處理各種連續(xù)／非連續(xù)過程問題的順序控制功能；
　　（4）提供用戶再開發(fā)功能，如非標算法等用戶編程功能。
　　本系統(tǒng)的控制變量共有2120點，其中DI948點，AI138點，DO948點，AO86點，主要控制卡件的選擇如表1所示。

　　本系統(tǒng)卡件數(shù)為75塊（其中冗余卡件為15塊），相當于90塊卡件，可配置三臺控制柜（最多可安裝120塊卡件）。模擬量輸入卡件對模擬輸入信號進行數(shù)字濾波、線性修正和熱電偶的冷端溫度補償，并可設(shè)置兩個上限和兩個下限報警；對流量信號和水位信號進行溫度、壓力校正及線性處理等。開關(guān)量輸入卡件對開關(guān)量輸入信號進行開入跳變紀錄并同時存盤，已備事故分析查閱，具有經(jīng)濟指標計算與性能分析計算功能；歷史數(shù)據(jù)存儲、機組數(shù)據(jù)可存儲1個月，實現(xiàn)一次風粉濃度在線檢測，二次風速測量。
　　模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)MCS部分主要包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、給水自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、過熱汽溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、再熱汽溫自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、送風量自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)（含氧量控制）、引風自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)、凝結(jié)器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、軸封汽壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、高壓水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行操作均在操作員站上完成，自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定在工程師站上或授權(quán)的操作員站上完成。
2 HARMONAS組態(tài)軟件
　　HARMONAS系統(tǒng)的實時操作系統(tǒng)采用微軟公司的win—dows 2000，數(shù)據(jù)記錄軟件采用Excell；在開放的工程應(yīng)用軟件Intouch上開發(fā)了RTC系統(tǒng)生成軟件；采用Intouch軟件進行監(jiān)控。Intouch軟件定義方便，報表功能強大，內(nèi)部按鈕等圖庫形式多樣，安全鎖采用硬件狗和軟權(quán)的形式，使用安全、可靠。
2．1 RTC 的主要功能
　　（1）資料管理；
　　（2）硬件設(shè)計；
　　（3）控制功能設(shè)計；
　　（4）邏輯功能設(shè)計；
　　（5）順序功能設(shè)計；
　　（6）報表生成功能；
　　（7）歷史，趨勢定義功能。
2．2監(jiān)控系統(tǒng)功能
　　監(jiān)控系統(tǒng)由一個主畫面和若干分畫面組成，以變量和狀態(tài)變量實時顯示。設(shè)備的工作狀態(tài)以動畫形式顯示、模擬量以數(shù)值形式顯示。主畫面顯示整個火電廠的生產(chǎn)運行狀態(tài)；分畫面顯示子控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括汽機控制系統(tǒng)、鍋爐燃燒控制系統(tǒng)、爐膛安全保護系統(tǒng)、給水泵控制系統(tǒng)等。分畫面以類似常規(guī)調(diào)節(jié)表和指示表的形式顯示回路和測量指示點的信息，如變量值、設(shè)定值、輸出值、控制方式（MAN，AUTO／CASC）和高低報警（無報警時不出現(xiàn)）等。操作員可從分畫面調(diào)出任意變量（模擬或數(shù)字）的信息。對于模擬回路，操作員可對設(shè)定值、輸出值、控制方式等進行操作；對于數(shù)字回路，操作員可對設(shè)備發(fā)出啟、停命令；畫面可顯示出命令狀態(tài)和實際工作狀態(tài)。細目畫面用于顯示出任一指定控制點的全部信息。趨勢曲線畫面可用不同的顏色和時問間隔在一個畫面上顯示8個變量，變量可任意選擇組合，并有放大和卷動功能。報警匯總畫面包括全部的報警點，并可按時問順序列出最近的200個報警，包括儀表標號、報警內(nèi)容、開始和恢復正常工作的日期和時問等，未經(jīng)確認的報警點則處于閃爍狀態(tài)。
2．3報表功能
　　用報表生成軟件（EXCEL）可以建立和修改報表，并可對報表的各個字段進行組態(tài)。報表功能可由程序控制、報警控制和操作員控制啟動，可由任意一臺打印機完成打印任務(wù)。
3 結(jié)論
　　HARMONAS系統(tǒng)的應(yīng)用，使得火電廠主控系統(tǒng)安全可靠、易于擴展、維修方便。HC采用高耐熱部件、CMOS技術(shù)高密度設(shè)計，確保了系統(tǒng)的可靠性和事故容錯性；軟硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于擴展；維修時只需更換卡件即可，并且卡件可以帶電更換，維修方便。
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