|
分散控制系统以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的设计原则的新一代仪表控制系统
分布式控制系统是由多台计算机分别控制生产过程中多个控制回路同时又可集中获取数据集中管理和集中控制的自动控制系统 分布式控制系统采用微处理机分别控制各个回路而用中小型工业控制计算机或高性能的微处理机实施上一级的控制 各回路之间和上下级之间通过高速数据通道交换信息分布式控制系统具有数据获取直接数字控制人机交互以及监控和管理等功能分布式控制系统是在计算机监督控制系统直接数字控制系统和计算机多级控制系统的基础上发展起来的是生产过程的一种比较完善的控制与管理系统在分布式控制系统中按地区把微处理机安装在测量装置与控制执行机构附近将控制功能尽可能分散管理功能相对集中 这种分散化的控制方式能改善控制的可靠性不会由于计算机的故障而使整个系统失去控制当管理级发生故障时过程控制级控制回路仍具有独立控制能力个别控制回路发生故障时也不致影响全局与计算机多级控制系统相比 分布式控制系统在结构上更加灵活布局更为合理和成本更低 分散型控制系统DCS是以微处理机为基础以微机分散控制操作和管理集中为特性集先进的计算机技术通讯技术CRT技术和控制技术即4C技术于一体的新型控制系统随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展DCS正向着多元化网络化开放化集成管理方向发展使得不同型号的DCS可以互连进行数据交换并可通过以太网将DCS系统和工厂管理网相连实现实时数据上网成为过程工业自动控制的主流 近几年来生产行业进一步提高了工厂综合自动化水平注重信息化的建设特别是各地的火电厂纷纷提出适合自己工厂的厂级监控信息系统SIS以提高生产效率实现工厂管理信息系统与各种分散控制系统之间的数据交换厂级实时监控信息系统以分散控制系统为基础以经济运行和提高发电企业整体效益为目的采用先进适用有效的专业计算方法实现整个电厂范围内信息共享厂级生产过程的实时信息监控和调度同时又提高了机组运行的可靠性它为电厂管理层的决策提供真实可靠的实时运行数据为市场运作下的企业提供科学准确的经济性指标 DCS是分散控制系统Distributed Control System的简称国内一般习惯称为集散控制系统它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统综合了计算机Computer通讯Communication显示CRT和控制Control等4C技术其基本思想是分散控制集中操作分级管理配置灵活组态方便 系统特点高可靠性由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现系统结构采用容错设计因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其它功能的丧失此外由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高 开放性灵活性易于维护功能单一的小型或微型专用计算机具有维护简单方便的特点当某一局部或某个计算机出现故障时可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换迅速排除故障 协调性各工作站之间通过通信网络传送各种数据整个系统信息共享协调工作以完成控制系统的总体功能和优化处理 功能齐全控制算法丰富集连续控制顺序控制和批处理控制于一体可实现串级前馈解耦自适应和预测控制等先进控制并可方便地加入所需的特殊控制算法 系统组成DCS的构成方式十分灵活可由专用的管理计算机站操作员站工程师站记录站现场控制站和数据采集站等组成也可由通用的服务器工业控制计算机和可编程控制器构成 处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站数据采集站等就地实现数据采集和控制并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理如各种优化计算统计报表故障诊断显示报警等随着计算机技术的发展DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能如计划调度仓储管理能源管理等 1975年美国霍尼韦尔(Honey Well)第一套分布式控制系统TDCS-2000问世以来分布式控制系统已经在工业控制的各个领域得到了广泛的应用以其高度的可靠性方便的组态软件丰富的控制算法开放的联网能力逐渐成为过程工业自动控制的主流系统 迄今全世界数百家厂商已经开发了各种类型的分布式控制系统1500余种DCS 以其先进可靠灵活和操控简便以及合理的价格而得到广大工业用户的青睐广泛应用于冶金电力化工石油和造纸等工业领域 系统硬件现场控制站主要由机箱柜电源PC总线工业控制机 通信控制单元手动自动显示操作单元等构成其功能主要有6种即数据采集功能DDC控制功能顺序控制功能信号报警功能打印报表功能数据通信功能 智能调节器是一种数字化的过程控制仪表其外表类似于一般的盘装仪表智能调节器不仅可接受4~20mADC电流信号输入的设定值还具有异步通信接口RS-422/485RS-232等可与上位机连成主从式通信网络接受上位机下传的控制参数并上报各种过程参数 集中操作监控级面向操作员和系统工程师功能主要是以操作监视为主要任务兼有部分管理功能配备计算机及外设以及相应软件对生产过程实行高级控制策略故障诊断质量评估 其组成如下 监控计算机 工程师显示操作站 操作员显示操作站 显示工作站主要由键盘CRT显示器和打印机构成是实现和操作员以及工程师有关的系统的功能操作员在运转整个系统时必要的操作功能工程师为了进行系统的生成和维护时必要的工程师功能 综合信息管理级的功能是实现整个企业的综合信息管理主要包括生产管理和经营管理主要由管理计算机办公自动化系统工厂自动化服务系统组成应用了MIS系统 系统软件系统原理电源分布式直流电源是一种新型的直流电源设备主要应用于小型开关站和用户末端为二次控制线路如微机保护等智能终端及指示灯模拟指示器等提供可靠不间断工作电源避免交流失电时导致微机保护失去保护作用解决因操作过电压及谐波等因素使UPS失效从而导致微机保护失效问题同时还可为符合装置功率要求的一次开关设备弹簧机构真空断路器永磁机构真空断路器电动负荷开关等提供直流操作电源 分布式直流电源具有市电输入和PT输入两种方式输出方式从DC220V至DC24V各种规格可以满足各种使用场合装置最大输出功率可达600W可以满足不同负载的需求 分布式直流电源体积小安装接线方便适合分散安装于各种型号的开关设备内使之比一般直流屏系统更可靠更经济对小型用户终端更明显又节省占地空间降低线路损耗及安装工程量且维护方便为电力系统供电可靠性提供新的选择方案 分布式直流电源采用高频电源技术蓄电池采用自动充电管理模块进行维护大大延长蓄电池的使用寿命使得装置运行更加安全可靠装置具备通讯报警功能可以方便地实现无人值守的远程自动化管理 应用范围 分布式直流电源主要应用于各种型号的开关设备内为主开关断路器负荷开关等和二次保护装置提供可靠的直流操作电源 环境条件工组环境温度-10℃~+45℃最大月平均相对湿度≤90%最大日平均相对湿度≤95%海拔高度不大于2000米工作环境条件无导电微粒尘埃无腐蚀金属和破坏绝缘的化学物质使用地点应具有防御雨雪风沙的设施周围不允许充满水蒸气或有较严重的霉菌存在 输入电源交流输入电压85~265VAC频率50Hz±10%波形正弦波波形畸变<5%功率要求单台不小于150VA 输出功率及功耗 1连续运行功率 ? 连续运行≤100W可满足微机保护装置指示灯模拟指示器供电需要由电池供电时根据电池容量及负载参数可长达8~24小时 ? 短时运行功率≤200W20S可满足VS1VD4ZN21等大多数10KV系统弹操机构断路器电动负荷开关储能供电需要 ? 瞬时运行功率≤600W100ms可满足VS1VD4ZN21等大多数10KV系统弹操机构断路器及负荷开关分合闸供电需要由电池后备供电时可操作20次以上 2功率消耗装置本身消耗的功率不大于8W 蓄电池的充放电装置外接2节12V蓄电池当装置交流供电停电后保证直流供电正常连续具体备用时间由蓄电池容量和负载大小决定当蓄电池放电至过欠压时装置发出报警信号并为保护蓄电池自动停止直流输出当交流供电正常时装置自动恢复直流供电并在72小时之内可将蓄电池重新充满 日常维护1. 过程通道故障过程通道故障出现最的多的是I/O卡故障I/O卡故障一般的判断与处理通过系统诊断更换通道或通过更换备用件处理至于其内部元件老化或是其他原因造成的损坏一般热控制人员不好判断I/O卡的检修一般是由厂家处理热控检修人员的手段还不能达到像检修常规仪表那样检修而且生产厂家的I/O卡件已制造成一体化的趋势这样只能购买备件好在这类故障只是在调试阶段出现较多正常运行中出现几率很低一次元件或控制设备出现故障有时不能直接被操作员发现只有异常或报警后才通知热控人员处理这样对检修人员和运行人员的素质要求就要提高运行人员要详细介绍故障前后的状态便于热控检修人员能够快速准确地处理缺陷减少故障的扩大化另外许多DCS厂家在产品宣传上都支持卡件热拨做为控制人员在运行中更换卡件时一定要做好安全防护措施否则会引起系统变化或负荷变化尤其数字量卡件 2. 对于操作员站死机无论国产与进口设备都有相关的报道那么究其原因比较多硬盘或卡件故障冷却风扇负荷过重等等有时会发生人为操作现象一般在修改控制逻辑下装软件重启设备或强制设备保护信号时最易发生操作事件轻则设备异常重则易造成设备停运后果非常严重对死机后重启不同厂家的启动时间不同少则几十秒多则几分钟人为该操作发生的故障在热工专业中的不安全事件中占有很大比例在操作中尤为引起高度重视减少人为故障 3. 球标操作不正常一般是由于机械装置长期工作老化污染点通断不可靠电缆插件不牢等这样的就需要换检查即可 4. 控制操作失灵是由于球标的操作信号没有正常改变过程通道的状态造成操作失效这是2个方面造成的一个方面是软件缺陷另一方面是硬件本身故障的状态针对这样的缺陷通常做法检查过程通道功能正常后再检查操作远必要时进行重起初始操作 5. 对于薄膜键盘主要是键盘接触不良信号电缆松动或主机误动键盘或启动不完整都可以导致其功能不正常应用针对不同情况处理 6. 打印机不工作一般是由于配置的原因这样的故障应检查打印机的设置及其硬件是否正常进行处理报表软件功能不强主要表现在由于打印机打印报表和SOE等造成死机或者打印机的SOE记录时问与实际情况不符SOE打印浏览后不能返回历史曲线SOE时间顺序不一致有时偏差很大这会延误事故分析的进展时有时还会误导分析方向SOE问题既与系统设计不合理SOE点没完全集中在一个DPU上的有关也与系统硬件及软件设计考虑不周有关这种故障的出现通过分析认为这主要是对电厂的总体方面考虑的不太完美在小的方面还不够仔细会出现这样那样的故障针对这种情况要认真对待不放过蛛丝马迹与厂家认真研究提出问题进一步完善让该系统更好地为生产服务 7. 电源故障电源故障问题较多保险配置不合理备用电源不能自投电源波动引起保护误动及接插头接触不良易造成无电源针对电源故障处理相对比较容易首先认真核对保险的配置及容量真正起到保险的作用其次UPS的配备很重要它可以在电源波动时也能保证系统正常供电而且要考虑冗余和备用问题 8. 干扰造成的故障对于干扰主要是接地问题备用电源的切换和大功率的无线通信设备如手机对讲机等另外还有DCS系统的干扰信号可能由本身造成的那么对于DCS系统的接地问题越来越引起人们的重视尤其在电力行业大功率电器设备的启动和停止都会干扰DCS的控制信号造成不必要的故障为了防止干扰信号串入系统严格执行屏蔽和接地要求和方式信号线远离干扰源同时采取防电源波动措施主/从过程处理机之间在机组运行时除非万不得以尽量不要人为切换以防产生干扰如必须切换应采取措施先将控制切手动以免对机组运行工况产生影响对电子设备问工程师站等重点部位应绝对禁止使用大功率无线电通信设备 系统目标对现场的控制功能实现远程控制 |
|
|
