摘要：主要介紹八鋼熱電廠DCS系統(tǒng)的設計特點及網絡結構安全性設計特點，結合生產過程實際對Dcs系統(tǒng)的軟、硬件特性進行分析并詳細介紹了GPS對時裝置的工作原理。 關鍵詞：DCS系統(tǒng)；熱電機組；GPS [b][align=center]Application of DCS System in Thermoelectric Unit WU Hua[/align][/b] Abstract：The design characteristics of the DCS system and network structure safety of the Heat Power Plant of Xinjiang Bayi Iron & Steel Group Co．, Ltd． were presented．According to actual production process， the properties of software and hardware of the DCS system were analyzed and the work principle of GPS time calibrating device was presented indetail． Key words：DCS system；thermoelectric unit；GPS 1 前言 隨著自動控制水平的不斷提高，電廠對自動控制的要求也越來越高。目前電廠的DCS系統(tǒng)充分利用計算機網絡技術的先進性，在數(shù)據處理、傳輸速度和控制的準確性、安全性上都有了很大的突破。八鋼2×25 MW發(fā)電機組DCS系統(tǒng)的控制水平在國內同等規(guī)模發(fā)電機組中處于領先水平，在125 MW 以上規(guī)模的發(fā)電機組中也屬先進水平。本文就八鋼熱電的設計特點和網絡結構進行介紹。并將對所使用的施耐德Modicon昆騰系列卡件的特殊性能進行介紹。 [b]2 熱電DOS系統(tǒng)的設計特點、網絡結構 2．1 熱電DCS系統(tǒng)的設計特點[/b] DCS系統(tǒng)中文全稱是集散控制系統(tǒng)。所謂集散控制，意指系統(tǒng)采用危險分散，控制分散，而操作和管理集中的分層分級，合作自治的結構形式，適應現(xiàn)代的工業(yè)生產和管理要求。八鋼熱電遵循這一設計理念，將鍋爐、汽機等具有較多相互關聯(lián)難以精確測控的設備分為12個不同的現(xiàn)場控制站，將一個完整的控制系統(tǒng)中存在危險因素的部分在不同級別的控制器內控制，采用網絡路由冗余，兩套CPU機架冗余熱備模式。在這種情況下某一個控制站因DCS卡件故障、采集元件故障、數(shù)據傳輸故障或網絡故障引起的系統(tǒng)故障將不會導致整個DCS系統(tǒng)的崩潰，只要操作人員處理得當，維護人員及時恢復，甚至不會影響到鍋爐和汽機的運行。八鋼熱電DCS系統(tǒng)運用SOE事件記錄模塊，并為實現(xiàn)關鍵量SOE記錄時間的準確性，特別增加了GPS同步衛(wèi)星對時功能。能精確記錄每一毫秒內先后到達的事故信號，便于故障的發(fā)現(xiàn)和排除，使機組盡快恢復正常生產。 2．2 熱電DCS系統(tǒng)網絡結構的安全性設計 DCS系統(tǒng)數(shù)據采集通過設置為不同網段上的兩個交換機進行，由此組成了DCS系統(tǒng)的EDPF高速數(shù)據公路。EDPF高速數(shù)據公路采用工業(yè)以太網搭建，化水站、輸煤操作站、循環(huán)水操作站距離主控室較遠（距離最遠約為300米），與主控室數(shù)據交換采用100M光纖，其他操作站均在主廠房內，采用雙絞線連接。工業(yè)以太網采用雙網冗余方式，防止一條數(shù)據鏈路出現(xiàn)物理斷線而導的事故情況。 DCS系統(tǒng)網絡結構如圖1所示。 數(shù)據交換網絡采用雙網熱備形式，其中各控制站在兩個網段上又各有2個熱備以太網通訊模塊。所有控制站的數(shù)據均由opr81（1#機爐電）、opr83（與opr81冗余熱備）、opr82（2#機爐電）、opr84（與opr82冗余熱備）采集到上位監(jiān)控機。一旦主采集站（opt81或opr82）因某種原因退出工作，備用采集站（opr83或opr84）立即擔當采集工作，無間斷地進行下位數(shù)據的采集工作。12臺集中放置在主控室的操作站均可互為冗余，即如有一臺操作站死機，其他操作站可取代其操作功能。所有的計算機操作站均為雙網卡設計，通過兩條互為冗余的工業(yè)以太網與EDPF高速數(shù)據公路相連OPR91（歷史數(shù)據服務器）被設置為GPS同步衛(wèi)星對時接受站，接受GPS信號更新系統(tǒng)時鐘，所有工程師站、操作員站、計算站及歷史站均實時刷新本站時鐘，與GPS時鐘相吻合。 [b]3 熱電DCS系統(tǒng)的軟、硬件特性 3．1 熱電DGS系統(tǒng)的軟件特性 3．1．1 操作系統(tǒng)[/b] 13個操作員站和1個工程師站：Windows NTworkstationV4．0 1個工程師站：Windows 2000 上位組態(tài)軟件：EDPF_NT V2．0衄態(tài)王6．03 下位機編程軟件：Concept V2．5 XL EN 3．1．2 Concept軟件特性 Concept符合IEC1 131—3編程語言標準并支持5種IEC標準語言：①梯形圖（LD）②順序功能圖（SVC）③功能塊圖（FBD）④結構化文本（sT）⑤指令表（IL）。 對于使用Concept編程語言的人來說，Concept最大的優(yōu)點在于其DFB（派生功能塊）的功能。用戶可自定義DFB塊，并在其他的程序中隨意調用。例如使用電動閥DFB塊，在用戶自定義生成命名為閥門的DFB塊后，可在不同的程序中使用此功能塊．對于簡單的閥門控制單元里，可以沒有的狀態(tài)信號輸入／輸出端上標注為0即可。 3．1-3 Concept功能 （1）離線程序開發(fā) （2）在線程序維護及修改、下裝 （3）完整的用戶文本 （4）使用I／O Map Zoom進行模塊組態(tài) （5）使用DX Zoom進行功能塊組態(tài) （6）UO模塊正常和狀態(tài)監(jiān)視 （7）過程，機器診斷 3．1．4 EDPF_NT軟件特性 EDPF—NT系統(tǒng)采用分散控制系統(tǒng)的設計思想．可由多套計算機組成。系統(tǒng)可最多配置254個站。系統(tǒng)可按功能劃分為：工程師站、操作員站、DPU站、歷史站、制表站、計算站、通訊站。各站之間采用高速以太網雙數(shù)據總線。同時，在計算機負荷允許的情況下。有的站可以合并，以減少計算機的臺數(shù)。真正實現(xiàn)了功能分散，危險分散。 EDPF—NT采用硬盤鏡像方式安裝，無需授權。系統(tǒng)的運行平臺是Microsoft NT4．0。各站還裝有專業(yè)版的Office97。歷史站安裝Microsoft SQL Server7．0標準版。每臺計算機硬盤都分有三個分區(qū)。通常情況下，C盤分區(qū)為FAT分區(qū)，安裝系統(tǒng)文件。EDPFNT系統(tǒng)安裝在D或E盤上。目錄名稱為EDPFNT。對于作為歷史站的硬盤數(shù)據庫存放分區(qū)應留有10G左右的空間，用于存貯歷史記錄信息。 3．1．5 EDPF_ NT功能 （1）系統(tǒng)組態(tài)，使用系統(tǒng)圖庫建立人機界面 （2）可實現(xiàn)對Modicon Quantum PLC IO系統(tǒng)、893網絡DAS系統(tǒng)、DEH 接口系統(tǒng)、與電氣監(jiān)控系統(tǒng)ACS的RS232通訊以及通用第三方接口系統(tǒng)等的集成。 （3）軟件光字牌，可實現(xiàn)自動語音報警、報警確認等功能。 （4）歷史趨勢的記錄及打印，歷史紀錄無點數(shù)限制 （5）實時趨勢的記錄及打印 （6）報表的定時打印 （7）GPS對時功能 [b]3．2 熱電DCS系統(tǒng)硬件特性 3．2．1 硬件技術特性[/b] （1）DPU可擴展性高： 本地I／O（主底板）最大I／O字，64入和64出 最大I／O的架數(shù)：1 遠程I／O：每個分站最大I／O字，64入和64出 最大遠程分站數(shù)：3 1 （2）ERT85410：SOE模塊提供不大于1ms的分辨率，實時記錄所有事故順序的輸入狀態(tài)改變，精確至毫秒的狀態(tài)改變時刻值。并按照狀態(tài)跳變時間順序將這些事件信息排隊存儲至SOE數(shù)據緩沖區(qū)。形成開關量狀態(tài)跳變順序表。在程序處理時將這些快速讀人的信息以堆棧方式儲存在內部寄存器中，當操作人員查看時，可根據時間段的不同調出信息進行事故分析。 （3）EHC 10500：高速計數(shù)器模塊具有5個計數(shù)器輸入，8個數(shù)字量輸入和8個數(shù)字量輸出。技術頻率100 kHz（5 VDC）／35 kHz（24 VDC）。該模塊作為電量記錄模塊，根據計數(shù)器采集得頻率周期進行記錄。在內部程序中采用特殊的累加器功能塊 （FBC），將讀取的數(shù)據累加后得到發(fā)電量或使用的電量數(shù)值。 （4）GPS接受裝置工作原理 GPS同步衛(wèi)星對時裝置是由一個外形類似鼠標的GPS接收器和一個外形類似模塊現(xiàn)場控制器的GPS信號接收轉換模塊組成。GPS接收器根據要求安裝在主廠房汽機間頂部空間開闊處。用于接收同步衛(wèi)星的時間信號。GPS信號接收轉換模塊通過專用電纜與GPS接收器連接，將接收到的信號經過轉換發(fā)送到歷史數(shù)據服務器和SOE事件記錄模塊。GPS信號接收轉換模塊在同時接收到來自4顆同步衛(wèi)星的對時信號后，通道指示燈閃爍。表明工作正常，此時刷新操作站時鐘。 在歷史數(shù)據服務器的Startup啟動文件中添加NTClock．exe應用程序，此程序用于對其他操作員站的時間進行刷新。在接收到GPS信號接收轉換模塊發(fā)過來的時間信號后，NTClock．exe將會把時間刷新到各操作員站上去。 此外GPS信號接收轉換模塊還通過硬接線方式將時鐘信號送至1 和 控制站SOE事件記錄模塊（ERT85410）的兩個通道中，用于在進行事件記錄時和操作站的時鐘信號相統(tǒng)一。 GPS接受裝置在整個DCS系統(tǒng)中起著重要作用，在出現(xiàn)鍋爐MFT或汽機打閘時，同時進入的幾個聯(lián)鎖跳閘信號可能互為原因或結果，而GPS接受裝置可將時鐘完全統(tǒng)一，配合SOE模塊的精準記錄功能，同一毫秒內進入的信號區(qū)分先后。便于事故原因的查找和排除，大大降低了事故處理時間。 4 結束語 DCS系統(tǒng)在八鋼熱電的生產過程中起著中樞神經的作用，是生產過程的大腦。自投產至今尚未因控制系統(tǒng)故障而導致生產的中斷。在日常生產過程中，易于維護，安全、穩(wěn)定，很大程度的降低了運行人員的勞動強度。相信在以后的生產過程中。DCS系統(tǒng)能發(fā)揮出更大的作用控制生產的穩(wěn)定運行。