1、分布式遠程智能前端在大型火電機組的應用 分布式遠程智能前端（遠程IO網絡）將傳統的集散控制系統數據處理和控制功能轉移到現場設備附近，使大量的現場信號就近處理，實現就地控制。在實現分散控制功能的基礎上，真正實現了物理分散。南京893是國內第一家推出的具有完全自主知識產權的分布式遠程IO測控網絡，填補了國內在此領域的空白。一、分布式遠程智能前端（I/O）在火力發電機組中的應用范圍目前大型火電機組主體工藝過程目前均采用了成套的DCS系統，這對于保障大型火電機組的安全經濟運行以及提高電廠的運行管理水平是非常必要的。但是由于大型火電機組需要監控的測點很多，如果將所有測點都納入DCS，將使DCS的規模擴大

2、，造成一次投資和二次維護費用的增加，同時還增加DCS的負擔。因此，對主機和主要輔機的金屬溫度群包括鍋爐管壁溫度、汽輪機缸壁溫度、發電機線圈和鐵芯溫度以及主要輔機軸承溫度等，采用分布式遠程智能I/O進行輔助測點的監視，不僅可減少控制盤臺的數量，縮小控制室面積和空間使控制室整齊美觀，而且可有效提高監視視點的可靠性、測量精度，大副度減少信號電纜的數量，節省一次投資、安裝費用以及二次維護費用。為了適應現代控制室以CRT為監控中心，設備布置整齊、精簡，取消模擬儀表和控制臺的要求，電力規劃設計總院在1996年11月29日以電規發（1996）214號文頒發的單元機組分散控制系統設計若干技術問題規定中推薦采用

3、遠程智能前端（遠程I/O ）進行輔助測點監視，即“鍋爐和汽機的金屬溫度；發電機的線圈、鐵芯、氫氣和冷卻水溫度；輔機軸承溫度等宜采用國內有成功應用經驗的遠程I/O通道”。采用遠程智能I/O進行輔助測點的監視，不僅可減少控制盤臺的數量，縮小控制室面積和空間使控制室整齊美觀，而且可有效提高視點的可靠性、測量精度，大副度減少信號電纜的數量，節省一次投資、安裝費用以及二次維護費用。“893-IDCN”是南京迪塞斯自動化科技有限公司（原南京工程兵學院微機測控技術研究所）早期在國內首家推出的遠程智能I/O網絡產品，為國家火炬計劃推廣應用產品之一。該系列產品1993年通過原國家電力部產品鑒定。專家鑒定意見為：

4、“893網絡”在其總體性能指標上已達到并在部分主要性能指標上已超過了九十年代國際同類先進產品的水平。” 認為該系列產品，填補了國內在此領域的空白。當時中央人民廣播電臺、新華社通訊、人民日報、解放軍報、光明日報等30多家媒體對“893網絡”的研制成功給予報道，稱贊：“893網絡”的開發應用成功是我國在計算機分布式系統研制方面的一個重大突破。從89年第一套893-網絡產品“893-IDCN”開始推廣應用，經歷了各種復雜的應用環境的考驗，在長期的工程實踐中我們不斷創新，及時跟蹤世界先進技術，注重創新。在確保產品的可靠性、實用性的基礎上，不斷追求產品的先進性、功能完備性和高智能化。先后推出了893-I

5、DCN，893-LM，893-EF，893-CAN，893-DCB等多個系列的網絡控制產品，目前分布式遠程智能I/O作為現場總線型測控設備在125MW之1000MW火電機組中得到了廣泛應用。893系列產品在火電機組的用戶超過400家，并且在多年的工程實踐中形成了工業過程控制、生產指揮調度、工程設備管理、防護工程智能化控制等不同應用領域的完整解決方案，用戶遍及全國并出口國外。二、系統網絡拓撲結構：三、采用分布式遠程智能前端進行主輔機金屬溫度群測量的技術特點：1 分散性分布式遠程智能I/O系統比DCS系統更好的體現了信息集中、控制分散的思想。與傳統的DCS相比較，分布式遠程智能I/O體現了更徹底的

6、分散性，它每20通道的數據采集處理都才用獨立的電源、CPU，因此故障也被分散。即使任何一個前端的故障也不影響其他前端的正常運行。DCS僅僅實現了控制站層次的控制分散化，而分布式遠程智能I/O則實現了現場控制設備層次的控制分散化。2 可靠性與DCS相比，分布式遠程智能I/O的安全柵、隔離器、端子柜、I/O模件、現場電纜和接線端子的數量大大減少。分布式遠程智能I/O中的現場信號采用數字傳輸，大大提高了系統的抗干擾能力。這些因素均使分布式遠程智能I/O的可靠性得到了提高！3 精確度分布式遠程智能I/O引入現場總線可消除模擬通信方式中數據傳輸時產生的誤差，提高了傳輸精度。模擬通訊方式中產生誤差的原因有

7、以下三個：輸入通道中A/D轉換產生的誤差、模擬信號傳輸產生的誤差和輸出通道中D/A轉換的誤差。現場總線是用數字信號傳輸數據的，數字信號傳輸與模擬信號的不同之處在于前者不產生信號傳輸的誤差。現場總線中的數據以數字狀態傳輸，不需要A/D、D/A轉換，因此也不會產生轉換誤差，提高了傳輸精度。4 開放性現場總線控制系統具有開放性，對相關標準具有一致性和公開性，強調對標準的共識與遵從。通訊協議一致公開，各不同廠家的設備之間可實現信息交換，通過現場總線可構筑自動化領域的開放互聯系統。開放性決定了它具有互操性和互用性。互操作性指互聯設備間、系統間信息的傳遞與溝通；而互用則以為著不同生產廠家性能類似的設備可以

8、實現相互的替換。5 經濟性由于分布式遠程智能I/O體系結構上的改變，分布式遠程智能I/O比DCS更節約硬件設備，使用分布式遠程智能I/O，可以大量的減少安全柵、隔離器、I/O模件、現場電纜和接線端子，這樣就節省了I/O裝置以及安裝這些裝置的機柜和空間，同時大大地減少了安裝費用。6維修性由于現場級徹底分散，同時大量的減少安全柵、隔離器、I/O模件、現場電纜和接線端子。因此分布式遠程智能I/O大大提高其維護性能。6 環境適應能力分布式遠程智能I/O環境溫度為-2070，防護等級為IP65，因此適用于鍋爐頂部等溫度環境比較惡劣的場所。四、用分布式遠程智能I/O進行主輔機金屬溫度群測量的經濟效益分析。

9、 電纜費用差異表項目名稱DCS系統分布式遠程智能I/O系統（國產）電纜、電纜敷設費用、隔離器、接線端子，機柜費用平均電纜長度按200m計算:T/C：200點 補償導線總長40km，規格：2X1.5m2熱電偶外屏蔽補償導線(聚氯乙烯絕緣,護套) 單價10元/米 總價40萬；RTD：200點，需三芯屏蔽電纜40km，規格 3×1.0 m2屏蔽 單價8.5元/米總價34萬元；電纜橋架、電纜敷設、機柜等費用需10萬元；總計84萬元； 由于設備可在現場就近安裝，只需極少的信號電纜，平均電纜長度按30m計算：2X1.5m2熱電偶外屏蔽補償導線(聚氯乙烯絕緣,護套) 單價10元/米 總價6萬；RT

10、D：200點，需三芯屏蔽電纜6km，規格 3×1.0 屏蔽 單價8.5元/米總價5.1萬元；備用測點不考慮電纜費用；通訊電纜2km 普通屏蔽雙絞線規格2×1.0 屏蔽 單價8元/米總價1.6萬 現場電纜敷設費用少、無隔離器、接線端子、機柜費用，需約3萬總計15.7萬合計84萬元157萬元注：1單臺200MW火電機組主輔機金屬溫度群I/O測點按400點計算。不同的設計單位和用戶對I/O測點規模有不同的要求，以上測點規模是根據實際情況建議采用規模。2電纜、電纜敷設費用、安全柵、隔離器、接線端子，機柜費用由于受電纜走向、電子間設置點的不同，和材料的不同無法具體統計精確數據，以上報

11、表數據為最低保守數據！綜合上表所述：采用國產分布式遠程智能I/O 進行輔助測點監視，即“鍋爐和汽機的金屬溫度；發電機的線圈、鐵芯、氫氣和冷卻水溫度；不僅可減少控制盤臺的數量，縮小控制室面積和空間使控制室整齊美觀，而且可有效提高視點的可靠性、測量精度，由于分布式遠程智能I/O體系結構上的改變，分布式遠程智能I/O比DCS更節約硬件設備，使用分布式遠程智能I/O，可以大量的減少安全柵、隔離器、I/O模件、現場電纜和接線端子，這樣就節省了I/O裝置以及安裝這些裝置的機柜和空間，同時大大地減少了安裝費用。節省投資費用預算如下：單臺300MW火電發電機組即可節省：68.3萬（RMB）費用；兩臺300MW

12、火電發電機組即可節省：136.6萬（RMB）費用； 五、“893-DCB”技術特點1. 工業以太網和現場總線相融合的完全的分布式系統。有些分布式系統的數據測控系統，為了考慮在子站的配置及擴充上提供較大的靈活性，往往在設計上采用插板式結構。這種形式的子站往往不能適應現場防塵、防潮的要求，只能將它們放置于環境條件良好的室內（例如主控室），現場信號仍然要通過電纜引到專門的控制室，這樣就必須在現場敷設大量的長距離的信號電纜。這不但大大增加了安裝成本，而且給安裝維護工作帶來極大不便，在老項目改造中有時根本行不通或者成本巨大；同時信號的遠距離傳輸，必然會引入現場的各種干擾，特別在電磁環境差的現場條件下常常

13、造成信號檢測的不穩定，嚴重時將使整個子站乃至整個系統都不能正常工作。另外雖然子站上可以插接較多的插件板，以增加子站的測量路數和可接信號的類型，但這些插件板都具有很多公共部分（如公共主處理器板，網絡通訊板和電源部件等）。一旦這些公共部分出現故障，整個子站將陷入癱瘓，信號接入越多危險就越集中。“893-DCB”在結構設計上完全摒棄了傳統形式，采用模塊化積木式組合方式，可以在被測信號處就地安裝，具有極強的防塵、防潮、防震能力，并具有體積小重量輕的特點。所有的智能前端僅共用一根（或冗余的二根）雙絞屏蔽電纜與主機通訊，這就給現場布線帶來了極大的方便，節省了大量的安裝費用，特別對老項目改造極為有利。就地安

14、裝還使得信號傳輸的距離大大縮短，有利于防止各種干擾，大大地提高了測量精度。同時這種全密封模塊化結構的智能前端都具有獨立的主處理器電路、網絡通訊接口電路和電源電路以及固定的測控通道數。這樣將數據測控系統的公共部分降低到最低限度，真正體現了分布式系統 “危險分散”原則，避免了因局部故障而導致大量測控通道癱瘓的可能性。“893-DCB”是在拓撲結構上做到了分布式而且在地理安裝位置上也做到了分散的數據測控系統，特別是893-DCB分層分區的網絡架構融合了具有現場總線產品和工業以太網的優點，系統的維護擴充快速高效。2. 縱向分層橫向分區的網絡架構，易擴展，系統可靠性高。“893-DCB”控制系統的主機以

15、IPC系列、PLC或DCS等作為主站，在“893-DCB”中允許掛接多臺主機。這些主機均具有直接與網絡上所掛前端進行通訊的能力，共享網絡資源。在主控室和多個職能部門共享現場測控數據，為多部門直接了解生產現場的情況提供了方便。在多主機系統中還可以實現熱機備用，一旦某臺主機出現故障，另一臺備用主機便可立即自動投入運行，使得“893-網絡”具有高可靠性和更加廣泛的適應性。通過區域控制智能前端DCB1001可以優化整個控制系統的結構，首先能把整個網絡根據生產工藝要求和地理分布要求實現徹底的電氣和邏輯隔離，局部的故障不會影響整個網絡（一般的總線網絡大多存在這個問題）。其次區域控制智能前端能夠方便實現自我

16、控制、保護和管理的自治區域性的局部控制系統。既可以與上層控制系統并網運行，也可以獨立運行。3. 系統開放性好，組建方式靈活，擴充升級方便。“893-DCB”采用開放的標準通訊協議（MODBUS RTU或MODBUS TCP），可以與PLC、DCS、通用組態軟件等直接通訊，組建方式靈活，適應多種應用需求。“893-DCB”的測控前端采用模塊化結構設計，使得系統大小的組建相當靈活，系統可以由幾臺或者幾百臺的智能前端組成。增加系統的功能或擴展系統的規模均由增加前端的類型或數量來實現，僅僅需要對原系統做簡單的調整。另外，“893-DCB”的安裝成本非常低，系統的軟件工作量小，硬件安裝調試量極小，對一般

17、的DAS或DCS或PLC系統來說，由廠里的一般技術人員就能自行完成系統的組建和擴充工作。系統的可靠性高，性能好，功能強，維護量小，所以整個數據測控系統的性能價格比高。4. 系統操作方法簡單，人機界面友好，維護管理方便。“893-網絡”的使用不要求系統開發和應用工程師具有計算機硬件和程序設計方面的專門知識，便可以在極短的時間內熟練掌握網絡的應用方法，并用于集成應用系統。“893-DCB”提供完整的基于Modbus/RTU和以太網的分布式I/O解決方案，標準的OPC(OLE for Process Control)服務器可以高效完成與其它控制系統的集成，提高了系統的開放性和互操作性，可以高效快速地

18、和常見的SCADA/ HMI以及PLC、DCS等進行通訊。另外用戶也可選用“893-iDCS”則可直接采用組態方式構造應用軟件。5. 雙網冗余，通訊速率高，傳輸距離遠，可掛前端多，實時性好。893DCB系統中多個智能前端處于獨立并行工作狀態，數據采集和控制速度非常快，加上網絡通訊速率的保障，使得“893-網絡”可以在1秒內完成千點以上的實時數據的測量和接收。現場控制網絡可以選擇雙網冗余，大大降低單個網絡故障而導致系統癱瘓的可能性。用戶還可以在網絡上智能區域控制前端DCB1001擴展網絡的傳輸距離和可掛前端的數量，實現網絡的縱向分層橫向分區，這不僅提高了測控系統的實時性，還為被測控對象和整個網絡

19、的安全可靠提供了技術保障，即使網絡通訊電纜在較惡劣的電磁環境中穿過也可保證通訊的正常可靠。6. 測控前端智能化程度高，功能強，品種全，測控精度高。“893-DCB”擁有多種類型的測控前端，可以實現對各種直流模擬量（電壓、電流、電阻、應變、各種熱電偶和熱電阻、壓力、流量、功率等）、工頻交流量（交流電流、電壓、頻率、功率因數、有功功率、無功功率、有功電度、無功電度等）、各種數字量（開關狀態檢測，事件捕獲，測頻計數和開關輸出控制等）的監測和控制。直流模擬量測量前端的測量精度高達0.05級。數字量測量前端對開關狀態跳變的反應速度快，事件捕獲精度高達1mS，這對精確記錄開關跳閘的先后順序判斷事故的原因等

20、都是十分方便的。“893-DCB”的每一臺智能前端都可完成多種功能如：各種熱電偶、熱電阻測溫時的非線性轉換、熱電偶的冷端自動補償、多階函數運算、參數越限報警、零點增益自校正、量程自動轉換、模式在線修改和固化、硬件自診斷、掉電保護、可組態編程等，這樣進入主機的數據就已經是完全處理好了的最終結果。在確保產品的可靠性、實用性的基礎上，在工程實踐中不斷追求產品的先進性、功能完備性和高智能化。7. 系統采用了嚴格的電氣隔離技術，抗干擾能力強，安全可靠性高。有些數據測控系統，多塊電路插板共插在一機箱內，它們往往是共地系統。這種系統的測控精度和可靠性常常受電路插件板類型和輸入信號類型的影響。比如模擬測量電路

21、易受到數字電路高頻幅射干擾和地線噪音干擾。在接入現場信號時，由于現場信號往往攜帶不同程度的共模電壓（有的高達上百伏），各塊插件板所接信號又不同，就有可能在插件板之間產生地線回流從而影響測量精度。在“893-DCB”網絡上，每一臺智能前端與網絡通訊線的連接均經過了電氣隔離，各前端之間不存在共地問題，避免了測控電路板之間的相互干擾和地線回流等問題，同時智能前端的各個功能部件之間也采取了對應的隔離技術保障多個信號的測量控制的穩定可靠。“893-DCB”的完善的隔離技術不僅保證了整個系統具有很強的抗干擾能力和很高的測控精度，而且也為被測控對象和整個網絡的安全可靠提供了保障。可以排除因某一測控前端出現異

22、常情況（如串入高壓、元器件損壞等）時可能導致整個網絡的損壞或工作癱瘓，也可以滿足一些控制系統中對電氣隔離所提出的要求。8. 通訊管理智能前端使用靈活，方便多種現場智能儀表和其他控制網絡集成。“DCB1002”智能通訊管理前端提供2個以太網口和5個RS-232或RS-485接口，用于不同的通訊協議的智能設備或其他控制網絡的快速集成并組網。通訊協議可組態、可定制。可以把不同通訊協議的多個智能設備或網絡的快速集成組網，充分保障用戶原有投資，高效實現原有系統的擴充升級。四、893DCB系列產品的優勢1. 893系列產品經歷了長期的多種復雜現場運行的運行考驗“893-IDCN”是我們在國內首創的遠程智能

23、I/O產品，自1989年10月第一代便已投入工業現場運行，經受了長期工業現場的考驗，特別是在一些環境惡劣場合下的長期安全可靠運行充分證明了“893-網絡”的產品質量是十分優良穩定和可靠的。這是一般剛推出或運行時間短可能存在潛在問題的一些系統所不能相比的。多年來我們不斷創新，先后推出多個系列893-網絡產品，893-DCB系列充分融合了以太網和現場總線產品的優勢新一代分布式測控網絡。2. 893系列產品是在多個行業擁有大量用戶的分布式控制網絡目前全國有400多家電力、化工、機械、冶金行業的工礦企業、大專院校、科研院所、防護工程等成為“893-網絡”的用戶，其中電力部門用戶占80%以上，并出口國外

24、。許多用戶是長期、多次使用“893-網絡”。用戶的信任是對“893-網絡”先進的性能，優異的質量和完善的服務最充分的肯定。3. 893系列產品具有完全的自主知識產權和持續的創新能力長期的工程實踐和科研開發，我們擁有一支具有深厚的專業知識、豐富的理論和實踐經驗、經過專業培訓的管理人員和高中級工程技術人員所組成的專業技術隊伍，構造了“以實時數據為基礎的監控和管理”技術開發平臺。我們能及時跟蹤世界最新先進技術，在不斷的工程實踐中開發出更加優秀的現場測控系列產品。實際上“893-網絡”從1989年10月投入現場運行以來，我們一直跟蹤技術的進步，注重創新。我們先后推出了：893-IDCN，893-LM，893-EF，893-CAN，893-DCB等多個系列的網絡控制產品。4. 89