DCS集散式控制系統在發電廠的運用

　　本文重點介紹集散系統控制（DCS）在發電廠的應用，并對主要控制功能的設計思路進行詳細的敘述。

　　1．發電系統配置

　　1．1 DCS組成

　　發電廠控制系統，全廠設置1套集散控制系統(DCS)，集中操作與各工段分散控制相結合的系統運行模式。系統采用德國西門子公司SIMATIC PCS7新型控制系統，整個系統控制由一臺工程師站、五臺操作站、一臺資料檔案站、五臺過程處理中心組成。控制系統通信擁有現代高速的以太網（10/100LAN），冗余的通信設備，總的設計I/O點數包括2條生產線、汽輪發電機、中低壓電氣系統及公用系統都有各自獨立的控制器，每個焚燒線安裝了7個遠程I/O（輸入/輸出）站，一個汽輪發電機遠程I/O（輸入/輸出）站，一個遠程I/O（輸入/輸出）站控制公用系統，中低壓電氣的信號單獨處理。實現了生產過程狀態監視、運行操作、過程控制、事件報警、運行聯鎖、安全保護，完成數據采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)和聯鎖保護(PRO)等系統功能。

　　1．2 DCS的I/O點數

　　系統總的設計I/O點數系統為2303點，系統實際容量為3100點。I/O點的數量分布如下：

　　2．DCS控制功能

　　2．1操作員站

　　數據采集和處理：定時采集全站生產過程輸入、輸出信號（包括開關量、模擬量、脈沖量）經濾波，檢出事故、故障、狀態信號和模擬信號參數變化，實時地更新數據庫，為監控系統提供運行狀態的數據。將自動裝置的動作按動作順序記錄。模擬量設置上上限、上限、下限、下下限等幾個限值，當測量值越限時發出報警。事件產生時，啟動相關的事故追憶記錄，輸出事故前、后一段時間內的模擬量值，追憶數據的測點和周期可定義。

　　控制操作：畫面顯示及流程顯示、控制調節、趨勢顯示、分級報警管理及實時和歷史顯示、報表管理和打印、操作記錄、運行狀態顯示、在線參數組態設置、操作權限保護等功能。控制中實現安全操作閉鎖功能。

　　事件報警：在系統發生事件或運行設備工作異常進行報警。

　　系統自診斷：監控系統在線自診斷能力。可以診斷出通訊通道、I/O模塊等故障，并進行報警和在系統自診斷表中記錄。

　　系統維護：系統在線軟件自我監控系統。

　　控制系統采用國際流行的上位機監控方式，整個控制系統的運行操作和監視全部在上位機實現。在上位機上不僅能顯示系統設備的運行狀態、過程參數、報警等，在上位監控中還對PLC、總線模塊等電源及通訊狀態進行顯示，對重要I/O信號的故障狀態進行顯示，方便故障的排除，還可以進行各運行方式的選擇和切換，進行自動程控操作，同時還具有模擬量參數顯示、棒狀圖顯示、聲光報警、打印制表等功能。

　　2．2 工程師站

　　提供一套臺式工程師站，用于程序開發、系統診斷、控制系統組態、數據庫和畫面的編輯及修改。工程師站能調出任一已定義的系統顯示畫面，在工程師站上生成的任何顯示畫面和趨勢圖等，均能通過數據高速公路加載到操作員站。

　　工程師站能通過數據高速公路，既可調出系統內任一分散處理單元的系統組態信息和有關數據，還可將組態數據從工程師站上下載到各分散處理單元和操作員站。此外，當重新組態的數據被確認后，系統能自動的刷新其內存。

　　工程師站包括站用處理器、圖形處理器及能容納系統內所有數據庫、各種顯示和系統程序所需的主存儲器和外存設備。還提供系統趨勢顯示所需的歷史趨勢緩沖器。

　　工程師站設置軟件保護密碼，以防一般人員擅自改變控制策略、應用程序和系統數據庫。

　　工程師站兼有歷史數據站功能。

　　工程師站能支持光盤刻錄機等輔助設備。

　　工程師站能進行性能計算、文件傳送等。

　　2．3以太網系統

　　系統網絡分為下層控制網、上層管理網。下層控制網采用同軸屏敝電纜，適合歐洲Profibus標準，通過每個ET200M上的IM153－1通訊卡與AS417-2DP控制器互相連接，滿足現場信號的采集、處理和控制器的冗余通訊，為Profibus－DP現場通訊網。上層管理網采用同軸電纜，適合歐洲Profibus標準。通過OS站、ES站和控制器上的CP443－5通訊卡相連接，滿足操作員站、工程師站對現場設備的監視、控制和管理，實現數據共享。另一類為采用同軸細纜，符合TCP/IP協議的管理以太網，通過OS站、ES站上的D-LINK網卡連接，主要實現工程師和工廠管理網之間文件管理。

　　2. 4過程處理中心

　　過程處理中心選型型號為AS417-4-2H。操作站利用CP1613與冗余軟件包相連，在出現故障時，容錯通信自動的繼續進行。電源配有浪涌保護。

　　PLC系統能在高的電氣噪聲，無線電波干擾和振動環境下連續正常運行。所有在可編程控制器系統中的硬件能在環境溫度－10～50℃，相對濕度為5～95％的范圍內連續正常運行。

　　中央處理單元(CPU)設置足夠容量的存儲器。

　　當CPU掉電后，不會導致程序或數據丟失。

　　過程控制、監視和用所需的故障診斷等，其使用功能設置于可編程控制器內。這些功能至少包括下列內容：實時時鐘和日歷、繼電器和鎖存繼電器、過渡觸點、計時器、計數器、算術運算、邏輯功能、移位寄存器等。

　　2．5系統控制軟件

　　操作員站OS和工程師站ES均采用微軟英文版Windows ＮＴ Workstation Ｖ４.０作為操作系統，附加安裝版Package ３和Internet explorer ４.０，漢字處理采用中文之星For Windows NT V2.0，使得除工程師組態以外的所有信息、界面均實現漢化。

　　操作員站另加載了SIMATIC WINCC RT 64K Tags、 NET Profibus-S7、WINCC ADVANCED PROCESS CTRL.、WINCC BASIC PROCESS CTRL．等監控軟件。在操作員站所加載軟件的基礎上，工程師站還加裝了SIMATIC STEP7 BASIS V4.0、CFC V4.0、S7-SCL V4.0、SFC V4.X 等組態功能軟件。除用于系統軟、硬件組態外，ES站具有與OS站完全相同的功能，可以兼做OS站，起到了降低用戶成本的作用。