火電廠幾種主流DCS系統介紹演示文稿第一頁，共六十一頁。優選火電廠幾種主流DCS系統介紹第二頁，共六十一頁。DCS系統概述現場儀表標準之戰結束，進入工程實踐階段，多種總線并存的局面已經形成。FF基金會現場總線技術主動融入DCS系統中，或者稱：經過互操作性認證的DCS系統是FF的主系統。目前已注冊的有11個公司的20個主控系統，涵蓋了世界上大部分DCS系統。這種理念已經得到工程實踐的考驗，而且形成共識，國內外已有在電廠采用現場總線的工程業績。第三頁，共六十一頁。與信息技術(IT)融合。按照COTS(商業現貨技術CommercialOffTheShelftechnology)的原則，采用快速以太網技術(包括TCP／IP等)作為廠級系統的主要網絡架構。第四頁，共六十一頁。系統功能安全技術在實際流程工業的自控工程中已成為不可或缺的一部分，安全儀表系統(SIS)和流程工業安全完整性等級(SIL)認證體系正在形成。SIS和DCS融合或兼容的趨勢也逐漸形成。第五頁，共六十一頁。EDDL設備描述語言和系統集成技術以及在此基礎上形成的設備管理系統(AMS)已經成為基礎自動化不可分割的一部分，而且逐漸擴大資產管理范圍，包括設備信息平臺、智能設備管理系統、機械設備管理系統、性能檢測系統等。目前資產管理系統在世界上已應用了1000多套，全生命周期的企業資產管理和工程管理的理念正在形成。第六頁，共六十一頁。管控一體化和儀控、電控一體化正在統一構架下逐步實施，ERP／MES／PCS三層結構已形成共識，逐步實現基礎自動化與企業信息管理的無縫集成。馬達控制中心(MCC)及企業用電的配電系統等在基礎模塊智能化及采用現場總線技術的基礎上逐步納入以溫度、壓力、流量等信號為主的儀控系統中。第七頁，共六十一頁。火電廠用DCS的特點大型火電廠用DCS除去上述趨勢共性外，還有它固有的個性：汽機、鍋爐等控制及安全要求復雜，燃料、水、灰等相關輔助設施龐大，產生的電能受電網調度要求高等，造成用于電廠的DCS應具有回路反饋控制、順序控制、混合控制等復雜控制功能，具有驅動多種執行機構的要求，完成復雜計算能力及先進控制(APC)功能。第八頁，共六十一頁。由于FSSS對作為事件順序的操作記錄的要求很高，而且可能是多系統組合來完成該項功能，所以SOE的帶有時間戳的開關量輸入設備及相關功能是必須具備的。在時間同步方面，除了DCS系統內時鐘同步方式，還有目前正興起的GPS衛星時間同步方式。第九頁，共六十一頁。由于電廠的主要產品“電能”的特殊性及電網調度和電業管理的要求，電廠已推行“火力發電廠廠級監控信息系統技術要求”（SIS），現在也基本上做到很好和DCS之間的銜接問題。第十頁，共六十一頁。國外DCS系統現狀DCS系統進入21世紀，在通信和信息管理技術、集成電路技術的進步以及工藝設備大型化的影響下，在節能環保和提高生產效率的需求下，形成了新一代的DCS，或稱為第四代DCS。在電廠方面，我們重點介紹ABB、西門子Siemens（T3000）、艾默生（Ovation）FOXBORO和日立Hitachi五家相關產品，這五家也是現在電廠DCS的主流廠家。第十一頁，共六十一頁。ABBABB在“IndustrialIT”的架構下，由ABB貝利Infi90open形成的Symphony．系統基礎上，進一步開發了800系列的新產品，推出IndustriallTSymphony最新的DCS系統。其中，800XA系統通過了現場總線基金會的互可操作性測試(在擴大范圍的程序下的HIST測試)。800XA已有用于大型電廠的業績。第十二頁，共六十一頁。ABB系統架構主要節點類型有現場控制單元(HCU)，人機系統接口操作站PGP(PowerGenerationPortal)，系統組態和維護工具(Composer)，計算機接口(ICI)，網絡接口單元(1IL)。網絡接口單元IIL提供了多個控制網絡間數據交換能力：一個控制器模件可以控制上百個回路，監視上千個過程變量控制層網絡以10mbps的速度可在62500個節點之間傳遞信息，并仍具備“例外報告”等傳遞形式，發揮了智能數據鏈傳輸數據的優勢：模塊化結構可以按照工藝過程來配置DCS，保證被控制對象的獨立性，完整性；第十三頁，共六十一頁。系統中最基本的電纜、端子單元、電源模塊，到最高層的控制模件、系統接口、通信網絡、都可以冗余配置，使系統具有高可靠性；系統分層劃分合理，控制與I／0分開的控制方式，提高了系統的可靠性；有先進而實用的工業控制算法，保留了積累多年的200多種功能碼：系統設計組態方便，保留了SAMA圖等方式。第十四頁，共六十一頁。第十五頁，共六十一頁。優缺點優點:系統可靠，在中國電力方面用戶多達200多個，新系統和老系統兼容，這有利于以后的設備改造更新。圖形化組態，方便于機組運行中查找維護。缺點：不能在軟件中進行強制。PS:省內電廠使用該系統的有大唐洛河電廠。第十六頁，共六十一頁。西門子Siemens在全世界已有超過1500套DCS控制系統裝置，是成功的電力和I&C系統供應商。在我國電站中采用西門子的Tele-perm系統較多。近年在“全集成自動化”的架構下，西門子推出SPPA—T3000系統，已經在國內大型電站項目陸續使用，效果相當不錯。現就SPPA-T3000系統作一介紹。第十七頁，共六十一頁。SPPA—T3000基于優秀的Siemens系統平臺；遵循全集成自動化理念，可完成過程工業領域的所有控制任務；通過PFOFIBUS實現真正的分散結構，易于與FF儀表的集成；非常靈活的可伸縮性，從小型，可控制100個I/O電的PCS7BOX，一直到控制100000點，基于客戶機/服務器架構的大型系統。第十八頁，共六十一頁。第十九頁，共六十一頁。優缺點優點:系統可靠，在全世界有1500多套的控制設備；圖形化組態，方便查找和運行中維護。系統可靠性高。缺點：整個網絡以服務器為架構基礎（服務器冗余使用），所有的數據讀取都需要通過服務器的來進行。造價偏高。PS:省內電廠使用該系統的有國投宣城電廠。第二十頁，共六十一頁。艾默生（Ovation）Ovation是其前身西屋過程控制公司于1997年推出，是WDPF的更新換代產品，在電廠獲得了廣泛的應用。目前600MW及以上新上機組，Ovation占據的市場份額是最大的。第二十一頁，共六十一頁。Ovation網絡是一個完全確定的實時數據傳輸網絡。采用COST技術，網絡相關硬件極易在市場上購得，不使用特殊網關、接口、網橋，具有所有網絡的特性，如冗余、同步、確定和令牌傳輸，在與以太網、快速以太網、令牌環或其他拓撲結構相連時，使用TCP／IP，可以構成局域網(LAN)和廣域網的信息系統。第二十二頁，共六十一頁。Ovation控制器支持FF，Profibus-DP，DeviceNet三種現場總線標準，每個

Ovation控制器最多支持24個網段(FFH1總線)，還可以采用以太網方式連接FF智能現場儀表。另有仿真控制器仿真I／O和先進控制器，后者支持多變量控制(MPC)等先進控制。第二十三頁，共六十一頁。相應軟件系統中，組態建立器(Builder)、控制建立器、圖形建立器、安全建立器、測點建立器，高效工具數據庫等構成一套高效工具，如安全建立器提供安全保護機制，可就地和遠程兩種安全保護，允許定義多個級別進入系統，可按用戶姓名或設備功能甚至逐點分別設置安全界面。第二十四頁，共六十一頁。第二十五頁，共六十一頁。優缺點優點：Ovation組態完全是基于SAMA圖式的組態，方便查找維護，同時也方便操作。缺點：漢化程度不高。PS:省內電廠使用該系統的有華電宿州電廠、華電蕪湖電廠、淮浙滬鳳臺電廠。第二十六頁，共六十一頁。英維思（FOXBORO）英維思公司主要成員Foxboro從1988年底推出第一套I/ASeries到2004年I/A已更新至V8.O版．新系統采用了Mesh控制網絡結構．具有很強的易伸縮性．通過以太網交換機的互聯，可運用線形、環形、星形或倒掛樹形等網絡技術連接各I/ASeries系統站(最多為1920個站)．支持基lEEE802．3標準的全雙工運行(100M／1Gb／s)。第二十七頁，共六十一頁。FoxboroA2自動化控制系統更適合于中小型裝置，采用以太網系統架構．符合lSO/OSl標準．傳輸速率最高為100Mb/s，通信介質為光纜或雙絞線，用于連FoxboroA2的控制站、工程師站、操作員站，也可與多種現場總線相連。模塊采用歐陸公司的2500系列和技術，人機界面采Wonderware產品和技術。第二十八頁，共六十一頁。

第二十九頁，共六十一頁。第三十頁，共六十一頁。優缺點優點：系統可靠，老版本ICC支持在線下裝（指的是實際在線下裝過程中沒有出現過任何問題），功能塊功能強大，可以很輕易的實現需要的功能。缺點：填表式組態，界面不人性化，不利于正常生產運行中的維護和操作。對機房環境要求高，曾發生過操作員站集體死機現象。PS:省內電廠使用該系統的有平圩電廠、華能巢湖電廠、皖能合肥電廠等。第三十一頁，共六十一頁。日立HIACS-5000M系統是日立公司最新推出的DCS控制系統，其系統是兩級控制結構,即監視控制級和過程控制級。監視控制級包括操作員站(POC)、歷史數據站(HDS),打印站(PRS)等設備;過程控制級由一些過程控制站(H04-M/CX)、數據采集站(H04-M/CX)和工程師站(EWS)構成。

第三十二頁，共六十一頁。系統配置的主要特點

網絡結構突破早期系統多環結構配置HIACS25000M系統的網絡結構及前后臺間的通信方式與日立早期的DCS系統相比有了很大的變化。由于通信速率與容量不斷擴大,5000M系統突破日立早期系統多環結構的配置,首次將所有控制器及操作員站、歷史站連在一對100M的光環上,從而消除了原來操作員站與控制器側可能的通信瓶頸。

第三十三頁，共六十一頁。DCS與DEH采用一體化的硬件配置機爐側的控制采用一體化配置,減少了系統間的通信接口,采用同一個數據庫,便于數據的共享,系統的穩定性也好;對電廠的維護有利,便于備品、備件等的統一。

第三十四頁，共六十一頁。人機接口采用PC平臺及WindowsNT系統

由于高檔PC機性能的提高,大型機組前臺采用PC平臺將是一種趨勢,PC平臺的操作較靈活方便,對電廠管理信息等網絡的接入也很便捷。

第三十五頁，共六十一頁。

組態工具

5000M系統的邏輯組態采用了直觀的圖形組態方式,提供了方便的邏輯生成、邏輯編譯、邏輯下載、邏輯在線監視、邏輯組態備份等功能,具備在線組態與下載的功能,日立5000M系列的邏輯組態工具的功能較前期版本有了很大的提高。數據庫、畫面、報表等的組態基于WINDOWSNT平臺,使用了一些通用的工具,使用較為靈活,如前臺數據庫采用ACCESS數據庫,報表工具采用EXCEL。比較而言,前臺組態工具不如控制器邏輯組態工具優秀,組態集成度不夠,需要組態工程師定義的內容過多。

第三十六頁，共六十一頁。第三十七頁，共六十一頁。優缺點優點：系統界面友好，操作簡單，漢化后的圖形化組態操作維護方便。缺點：我們在調試過程中HIACS-5000M系統多次出現過操作員站死機現象，系統不夠穩定。PS:省內電廠使用該系統的有華潤阜陽電廠。第三十八頁，共六十一頁。國內DCS系統現狀近20年來，國內在原來DDC直接數字控制技術自行研發和工控機應用的基礎上，在對國外DCS的工程應用及技術引進的基礎上，逐漸形成了獨立自主的DCS產業，特別是在大型火力發電廠中的應用國產DCS

已取得了可喜的業績。其中大家熟悉的有新華、上自儀MAXDNA、國電智深、和利時、浙大中控和南京科遠等。第三十九頁，共六十一頁。現在有600MW及以上火電廠業績的有國電智深、和利時、上海新華以及上自儀MAXDNA，所以在這里介紹下其中幾家的系統。（新華沒有資料）第四十頁，共六十一頁。國電智深國電智深——在多年DCS應用實踐經驗的基礎上，在技術引進的基礎上，形成了具有自主知識產權的EDPF—NT、EDPF—NT+、EDPF—BA的EDPF系列產品。其中EDPF—BA在傳統的DCS框架下進一步融合PLC的特點。現以火電廠應用較廣的EDPF—NT進行闡述。第四十一頁，共六十一頁。EDPF—NT系統網絡采用100Mbps或1000Mbps交換式工業以太網，拓撲結構為星形／環形／樹形，可實現多重化冗余。DCS為環形網絡，公用DCS為星形網絡，其之間通過專用網絡路由器實現隔離。這樣可以保持網絡的相對獨立，又可保證兩臺單元機組之間操作備用和操作互鎖。網絡負荷<10％，提高了通信的可靠性。第四十二頁，共六十一頁。采用專用路由器公用系統方案的多廣播域技術，可達250個域×250個站，做到不增加網絡負荷率。控制器采用Pentium400MHzCPU，為獨有的模塊式設計，冗余配置，最快處理周期50ms，控制處理能力為999個控制頁。第四十三頁，共六十一頁。各級供電電源采用冗余電源及配電裝置。人機界面為全中文，畫面刷新時間<1S。操作響應時間<2s，畫面數據刷新時間<0．5s。實時數據庫容量250X5120點，可做到不同控制器點名可重名。10萬點數據更新占CPU2％的負荷以下，4萬點檢索占CPU8％負荷以下。第四十四頁，共六十一頁。控制算法做到跟蹤狀態、串級跟蹤、低選跟蹤、高選跟蹤、升禁止，降禁止，到達高限，到達低限等8種約束狀態的動態判斷及在這些約束狀態下的快速返回，提高了控制回路的響應速度，可滿足超臨界機組對控制快速性的要求。第四十五頁，共六十一頁。EDPF-NT的DEH系統控制周期可小于10mS，系統控制精度高，智能型的伺服、功放功能合一的模塊，使系統簡潔可靠，和整個DOS系統同在一個高速數據公路上，實現系統級上的一體化。可靠性：可利用率>99．95％，網絡、控制器、電源、重要I／0卡均可冗余。第四十六頁，共六十一頁。第四十七頁，共六十一頁。優缺點優點:人機界面友好，在VISIO下進行組態，方便簡單，適合中國人習慣。硬件可靠，在蚌埠電廠調試整個過程中基本沒有出現過硬件問題。缺點：屬于新開發系統，很多細節需要完善，比如：功能塊功能不夠全面，歷史趨勢時間長度不能精確調整等。PS:省內電廠使用該系統的有國電蚌埠電廠。第四十八頁，共六十一頁。上自儀MAXDNA上海自動化儀表股份有限公司經歷了100年的歷史積淀和16年的創新發展，成為國內首家自動化儀表行業的上市公司，而且成為上海電氣集團的一部分。與國家核電共同組建了國核自儀系統工程有限公司，逐步做到具備核電工程儀控系統設計、控制系統集成、核電儀控設備成套供應等的能力，并擁有自主知識產權，形成較大規模批量化建設中國品牌核電站的能力。第四十九頁，共六十一頁。大型火電站采用MAXDNA的DCS于2007年5月完成湖北襄樊電廠2X600MW超臨界機組自控工程投入商業運行，至此，躋身于國產DCS應用于大型火電站的行列。08年省內的國電銅陵電廠和大唐馬三廠的DCS系統均是MAXDNA.第五十頁，共六十一頁。上自儀DCS產業起源于1991年，作為國家DCS產業的布點項目，在當時的經貿委、機械部、電力部的主導和推進下，技術引進美國利諾(Leeds＆Northup)公司的MAXl000分散型控制系統及其工程技術.上自儀開發了具有自主知識產權的SUPMAX500，SUPMAX800，爾后又完成SUPMA×1000(升級為MAXDNA).第五十一頁，共六十一頁。DEB(直接能量平衡)能夠最大限度地利用鍋爐的儲存能量，驅動汽機調解法，從而在最大變化率下獲得負荷需求的線性響應，協調鍋爐和汽機運行，提供限制和甩負荷動作，確保發電機組的安全性，在設備受到限制或不能響應時限制其變化率，仍繼續能保持機組的運行。第五十二頁，共六十一頁。第五十三頁，共六十一頁。優缺點優點：系統可靠，功能塊功能強大，可以很輕易的實現需要的功能。缺點：填表式組態，界面不人性化，不利于正常生產運行中的維護和操作。PS:省內電廠使用該系統的有大唐田家庵電廠、國電銅陵電廠、大唐馬三電廠等。第五十四頁，共六十一頁。和利時自90年代以來，歷經了HS—DCS。1000、HS，2000、MACS直至現今主推的HOLLIAS系統，在大型火電廠中主要使用HOLLAS—MACS—S，有符合汽輪機控制要求的HOLLlASDEH(汽輪機數字式電液控制系統)[IETS(汽輪機緊急跳閘系統)]HOLLIAS—MACS構成一體，滿足大型電廠控制和安全保護的要求。第五十五頁，共六十一頁。在管控一體化方面，HOLLIAS具有MES功能，在開放的實時/關系數據庫基礎上，有子系統模塊，可以滿足電站信息化的需求。第五十