DCS系统配置及ETS接线图培训资料

DCS系统配置及ETS、DEHChengduStone,September,2011STONENEWENERGYVB0101N20110511XZB2011-09-232一、DCS硬件组成1.1DCS硬件中几个比较重要的名词1.1.1工程师站（EngineerStation，ES）主要给仪表工程师使用，作为系统设计和维护的主要工具。仪表工程师可在工程师站上进行系统配置、I/O数据设定、报警和打印报表设计、操作画面设计和控制算法设计等工作。一般每套系统配置一台工程师站即可。工程师站可以通过网络连入系统，在线使用，比如在线进行算法仿真调试，也可以不连入系统，离线运行。1.1.2操作员站（OperatorStation，OS）主要给运行操作工使用，作为系统投运后日常值班操作的人机接口（ManMachineInterface，MMI）设备使用。在操作员站上，操作人员可以监视工厂DCS系统配置及ETS接线原理图STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成的运行状况并进行少量必要的人工操作控制。每套系统按工艺流程的要求，可以配置多台操作员站，每台操作员站供一位操作员使用，监控不同的工艺过程，或者多人备份同时监视相同的工艺过程。有的操作员人机接口还配置大屏幕显示。1.1.3系统服务器（SystemServer）一般每套DCS系统配置一台或一对冗余的系统服务器。系统服务器的用途可以分为很多种，各个厂家的定义可能有差别。总的来说，系统服务器可以用做：（1）系统的过程实时数据库，存储系统中需要长期保存的过程数据。（2）向企业MIS(MangementInformationSystem)提供单向的过程数据。（3）作为DCS系统向别的系统提供通讯接口服务并确保系统隔离和安全。2011-09-233STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成1.1.4主控制器主控制器是DCS中各个现场控制站的中央处理单元，是DCS的核心设备。在一套DCS应用系统中，根据危险分散的原则，按照工艺过程的相对独立性，每个典型的工艺工段应设置一对冗余的主控制器。主控制器在设定的控制周期下，循环的执行以下任务：从I/O设备采集现场数据---执行控制逻辑运算---向I/O输出设备控制指令---与操作员站进行数据交换。1.1.5输入输出设备用于采集现场信号或输出控制信号，主要包括模拟量2011-09-234STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成输入设备、模拟量输出设备、开关量输入设备、开关量输出设备及其他的混合信号类型输入输出设备和特殊I/O设备。1.1.6控制网络用于将主控制器和I/O设备连接起来。1.1.7系统网络用于将操作员站、工程师站及系统服务器等操作层设备和控制层的主控制器连接起来。2011-09-235STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成1.1.8电源转换设备主要为系统提供电源，目前主要设备有UPS。1.1.9机柜和操作台机柜用于安装主控制器、I/O设备、网络设备及电源装置。操作台用于安装操作员站设备。1.2主控制器1.2.1主控器的冗余配置2011-09-236STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成在DCS中，主控制器的冗余结构主要采用主备双模冗余的结构，当主模块正常运行时，由其输出控制命令，而备模块虽然也在热运行（即也进行数据采集和运算），但并不输出控制命令，这种配置方式，极大的提高了DCS系统连续运行的能力。我们做的项目中，都要求主控制器是冗余配置。1.2.2主控制器的技术指标主控制器主要的指标有：容量、速度、负荷率。2011-09-237STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成容量：主控制器可以挂接的I/O数量和可以装载的程序容量。速度：主控制器的控制周期。负荷率：负荷率是速度的另一种表达，它关心在设定的控制周期下，主控器究竟有多少空余时间用于应付异常工况的处理。1.3现场总线数据通信系统一般包括：发送设备、传输介质、通信协议、传输报文和接收设备等几个部分。2011-09-238STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成1.3.1通信线路工作方式通信线路一般有三种工作方式：(1)单工通信：传输的信息是单方向的，不能进行反方向的传输，可以实现点对点的单项数据广播。在工业控制中，一般较少采用。（2）全双工通信：信息可以双向同时传输，一般只能做点对点连接，在一对多应用中，只能实现主节点在同一时刻与某一个从节点全双工通信，从节点之间无法通讯。RS232是典型的应用。2011-09-239STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成（3）半双工通信：信息可以双向传输，但同一时刻只能单向传输，可以实现总线方式的多点传输，是常用的通信方式，RS485是典型的例子。1.3.2通信传输介质通讯传输介质可分为：（1）双绞线（2）同轴电缆（3）光纤2011-09-2310STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成（4）无线连接1.3.3网络拓扑网络的拓扑结构是抛开网络物理连接来讨论网络系统的连接形式，网路中各站点相互连接的方法和形式称为网络拓扑。简单介绍几种常见的网路拓扑结构：（1）星型结构星型结构是指各工作站以星型方式连接成网。网2011-09-2311STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都与中央节点直接连接，这种结构以中央节点为中心，因此又称为集中式网络。它具有如下特点：结构简单，便于管理，控制简单，便于建网，网络延迟时间较小，传输误差较低。但缺点明显：成本高，可靠性较差及资源共享能力较差。（2）环型结构环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个节点。2011-09-2312STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成环型结构具有如下特点：信息流在网中是沿着固定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化了路径选择的控制；环路上各个节点都是自举控制，故控制软件简单；由于信息流在环路中是串行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故障，将会造成全网瘫痪，维护难，对分支节点故障定位较难。环型结构的一种改进是采用双向环结构，具有环的自愈功能，即在断点出自动环回，以避免单向环可靠性差的问题。（3）总线型结构2011-09-2313STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成总线型结构是指各个工作站和服务器均挂在一条总线上，各工作站地位平等，无中心环节控制，其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称为广播式计算机网络。各节点在接受信息时都进行地址相符，相符则接收网上的信息。2011-09-2314STONENEWENERGYVB0101N20110511XZB二、ETS及DEH2.1热工保护1、组成：输入信号单元、逻辑处理回路（或专用保护）、执行机构。2、热工保护分两级：事故处理回路（进行局部操作和改变机组的运行方式）、事故跳闸回路（防止产生机毁人亡的恶性事故）。3、热工保护系统的特点：（1）输入信号可靠；2011-09-2315STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH（2）保护系统动作时能发出报警信号：当检测参数超限时，发出预报信号，使运行人员在事故前采取必要的应急措施，当保护系统动作时发出事故处理或跳闸信号。（3）保护命令一般是长信号：命令能满足保持到被控对象完成规定动作的要求。（4）保护动作是单方向的：保护系统动作后，设备的重新投入在查处原因和排除故障后进行，由运行人员人工完成。（5）保护系统能进行在线试验：在进行保护动作试验时，不会影响机组的安全经济运行。2011-09-2316STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH（6）确定保护系统的优先级：当两个以上的保护连锁动作或相继动作时，如果他们之间的动作不一致，则应确定他们的优先级，并采取必要的闭锁措施，优先保证处于主导地位的高一级保护和连锁动作的实现。（7）保护系统要有可靠的电源：保护装置绝对避免因失电而引起拒动和误动。（8）保护系统具有独立性：保护系统不受其他自动化系统投入与否的影响，在何时都能独立的进行控制。2011-09-2317STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH（9）保护系统设置切换开关：自动系统不可能达到绝对的安全，检测元件或执行机构会有故障，这时保护系统能从“投入”位置切换到“解列”位置，以便检修。2.2汽轮机调节的任务1、保证汽轮机安全运行；2、满足用户所需要的功率；3、保证电网周波不变。2011-09-2318STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH2.3危急遮断系统危急遮断系统分为两种情况。一种情况是在机组运行中，为防止部分设备失常造成机组严重损坏，装有自动停机危急遮断系统（AST），当发生异常情况时，关闭所有进气阀，立即停机；另一种情况是超速保护控制系统（OPC），使高压调节气阀及再热调节气阀（中压调节气阀）暂时关闭，减小汽轮机的进汽量及功率，但不能使汽轮机停机。危急跳闸控制装置（ETS）的跳闸信号，可使AST电磁阀动作，从而使AST油路泄压，关闭各进气阀。2011-09-2319STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH2.4DEH的保护系统1、超速保护（OPC）。该保护只涉及调节汽阀、即转速达到103%n0时快关中压调节汽阀；在103%n0n110%n0，超速控制系统通过OPC电磁阀快关高、中压调节汽阀，实现对机组的超速保护。2、危急遮断控制（ETS）。该保护是再ETS系统监测到机组超速达110%n0或其他安全指标达到安全界限后，通过AST电磁阀关闭所有的主汽阀和调节汽阀，实行紧急停机。2011-09-2320STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH3、机械超速保护和手动脱扣。前者属于超速的多重保护，当转速高于110%n0时实行紧急停机；后者为保护系统不起作用时进行手动停机，以保障人身和设备的安全。2020/1/1121STONENEWENERGYVB0101N20110511XZBDCS系统配置及ETS、DEH思考题：1、如何实现主控制器的冗余配置？2、主控制器的主要技术指标？3、通信线路工作方式分哪几种?4、简单介绍环型结构的优缺点？5、DEH的保护系统有哪些？2020/1/1122