WebField ECS-100在機(jī)組發(fā)電中的應(yīng)用(集散控制系統(tǒng)DCS)

1、WebField ECS-100 在200MW機(jī)組應(yīng)用中通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì) 智能1201班 曹文波 30主要內(nèi)容WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介WedField ECS-100控制系統(tǒng)特點(diǎn)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)DCS配置情況介紹配置情況介紹項(xiàng)目典型方案介紹項(xiàng)目典型方案介紹引言 隨著全國(guó)電力形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，提高發(fā)電廠效益的呼聲愈來(lái)愈高，同時(shí)對(duì)安全運(yùn)行的要求也越來(lái)越高，作為發(fā)電廠控制核心的DCS系統(tǒng)是整個(gè)發(fā)電機(jī)組安全可靠運(yùn)行的關(guān)鍵，面對(duì)市場(chǎng)上眾多的DCS廠商，電廠選型時(shí)必須考慮DCS系統(tǒng)本身的安全可靠性，同時(shí)也需兼顧DCS廠商的服務(wù)以及投資金額。我廠慎重比較了多家DCS系

2、統(tǒng)，在綜合考慮系統(tǒng)安全可靠性、產(chǎn)品性能、服務(wù)、價(jià)格等各個(gè)方面后，選擇了浙江中控技術(shù)股份有限公司研制的WebField ECS-100 分散控制系統(tǒng)。目前，該套系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)始現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。 WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介 WebField ECS-100系統(tǒng)是中控針對(duì)大型項(xiàng)目DCS系統(tǒng)的要求，在原系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上進(jìn)行了全面的軟硬件升級(jí)，形成了全新的基于高速工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的DCS系統(tǒng)。WedField ECS-100控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 WedField ECS-100控制系統(tǒng)特點(diǎn)：優(yōu)越的可靠性和穩(wěn)定性?xún)?yōu)越的可靠性和穩(wěn)定性系統(tǒng)良好的開(kāi)放性系統(tǒng)良好的開(kāi)放性強(qiáng)大的軟件功能強(qiáng)大的軟件功能優(yōu)越的

3、可靠性和穩(wěn)定性?xún)?yōu)越的可靠性和穩(wěn)定性 實(shí)現(xiàn)了I/O通道級(jí)別的冗余，并能根據(jù)設(shè)備重要程度靈活選擇冗余與否，使得系統(tǒng)獲得了保障生產(chǎn)安全與節(jié)省用戶投資的和諧統(tǒng)一；系統(tǒng)采用機(jī)架式結(jié)構(gòu)，支持 熱插拔，更換方便，散熱性能好。硬件采用工業(yè)級(jí)芯片，精簡(jiǎn)指令集，執(zhí)行效率高，穩(wěn)定可靠。安全的在線下載及模塊的熱插拔功能，既有效降低了投運(yùn)期間的工作量，又保障了投運(yùn)期間的安全；端子板和卡件分離技術(shù)，使系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)現(xiàn)了真正意義上的隔離；同時(shí)系統(tǒng)I/O通道采用點(diǎn)點(diǎn)隔離設(shè)計(jì)，使得故障面不易擴(kuò)大，可以克服因串?dāng)_產(chǎn)生的大面積故障，避免造成停機(jī)停產(chǎn)。整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以配置冗余的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器，操作站間可通過(guò)第三層操作網(wǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互，在該操作

4、網(wǎng)上實(shí)現(xiàn)操作站之間包括歷史趨勢(shì)，歷史報(bào)警，操作日志，實(shí)時(shí)報(bào)警等的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信和歷史數(shù)據(jù)查詢(xún)，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)可以通過(guò)控制策略設(shè)置為通過(guò)操作網(wǎng)進(jìn)行，也可以通過(guò)控制策略設(shè)置為不通過(guò)操作網(wǎng)直接進(jìn)入操作站。這種對(duì)等的C/S模式網(wǎng)絡(luò)控制結(jié)構(gòu)方式有效的減輕了控制網(wǎng)絡(luò)的負(fù)荷。 系統(tǒng)良好的開(kāi)放性系統(tǒng)良好的開(kāi)放性 中控的WebField ECS-100控制系統(tǒng)能提供諸如Profibus-DP、Profibus-PA、OPC、MODBUS、HOSTLINK、DDE、CDT、103規(guī)約、104規(guī)約、自定義協(xié)議等多種通訊解決方案。 強(qiáng)大的軟件功能強(qiáng)大的軟件功能 WebField ECS-100 DCS提供全中文集成化圖形界面

5、組態(tài)工具，實(shí)現(xiàn)了垃圾發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化控制和安全操作。人機(jī)界面友好、軟件設(shè)計(jì)規(guī)范化、接口靈活、升級(jí)方便、生產(chǎn)過(guò)程專(zhuān)用控制模塊可以很好滿足垃圾發(fā)電廠各個(gè)生產(chǎn)過(guò)程中的各種特殊要求。強(qiáng)大的操作策略功能，可以實(shí)現(xiàn)不同操作站對(duì)各個(gè)分系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示、操作、報(bào)警、記錄的不同權(quán)限設(shè)置，盡最大的可能避免出現(xiàn)操作員誤操作帶來(lái)的危害。 控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì) 山西振興集團(tuán)有限公司位于山西省河津市干澗村，集團(tuán)公司經(jīng)營(yíng)煤礦，生產(chǎn)電解鋁和碳素。目前，山西振興集團(tuán)已經(jīng)建有兩個(gè)電廠，一廠建有三臺(tái)6MW機(jī)組，二廠建有兩臺(tái)50MW機(jī)組。本項(xiàng)目建設(shè)的兩臺(tái)200MW機(jī)組是正在建設(shè)的三廠項(xiàng)目，發(fā)電用于振興集團(tuán)煤礦、電解鋁等生產(chǎn)

6、項(xiàng)目，多余部分上網(wǎng)。山西振興集團(tuán)2200MW發(fā)電機(jī)組技改工程項(xiàng)目的鍋爐本體采用武漢鍋爐廠中儲(chǔ)式200MW出力亞臨界煤粉爐；汽機(jī)采用GE公司300MW汽機(jī)，機(jī)組實(shí)際出力為200MW；DCS控制系統(tǒng)采用浙江中控技術(shù)股份有限公司的ECS-100系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)DAS、MCS、SCS、FSSS、BPS、ECS、ETS、DEH功能。 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D 操 作 站操 作 站操 作 站工程師站公用系統(tǒng)1號(hào)機(jī)組#1站#2站#3站#4站#5站#6站#7站#8站站#9站#10站#11站#12站MIS網(wǎng)MIS網(wǎng)關(guān)站數(shù)據(jù)服務(wù)器組態(tài)服務(wù)器#2機(jī)組#2機(jī)組冗余控制網(wǎng)冗余控制網(wǎng)DCS配置情況介紹配置情況介紹 配置冗余控制器30

7、對(duì)。單元機(jī)組按照功能分配為：鍋爐DAS控制站，鍋爐SCS控制站1，鍋爐SCS控制站2，鍋爐MCS控制站，鍋爐FSSS1#控制站，鍋爐FSSS2#控制站，汽機(jī)DAS控制站，汽機(jī)SCS控制站1，汽機(jī)SCS控制站2，汽機(jī)MCS控制站，汽機(jī)ETS控制站，旁路控制站，電氣控制站，DEH控制站。公用系統(tǒng)分配為：公用電氣控制站、其它公用系統(tǒng)控制站。配置值長(zhǎng)站1臺(tái)、工程師站2臺(tái)，操作員站8臺(tái)，歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器2臺(tái)，組態(tài)服務(wù)器1臺(tái)，MIS網(wǎng)接口站1臺(tái)。配置通訊站4個(gè)，實(shí)現(xiàn)對(duì)UPS系統(tǒng)、電氣直流系統(tǒng)、TSI系統(tǒng)、電綜自系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)、給水泵系統(tǒng)、同期裝置、盤(pán)車(chē)控制系統(tǒng)、精處理系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、快切裝置、起/備變裝置、

8、膠球清洗裝置、點(diǎn)火系統(tǒng)和空壓機(jī)系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。公用系統(tǒng)中的燃油泵房和機(jī)力塔系統(tǒng)采用遠(yuǎn)程IO機(jī)柜，通過(guò)光纖連接到主控制室。 信號(hào)節(jié)點(diǎn)本項(xiàng)目典型方案介紹本項(xiàng)目典型方案介紹公用系統(tǒng)方案介紹公用系統(tǒng)方案介紹對(duì)等對(duì)等CS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案介紹網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案介紹公用系統(tǒng)方案介紹公用系統(tǒng)方案介紹 根據(jù)電廠運(yùn)行的一般性習(xí)慣，我廠公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)不設(shè)置單獨(dú)操作員站，而在每臺(tái)單元機(jī)組操作站實(shí)現(xiàn)監(jiān)控。由于電廠對(duì)公用系統(tǒng)操作的特殊性，要求DCS設(shè)計(jì)必須考慮單元機(jī)組的操作站能順利的對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行操作，同時(shí)須采取可靠的閉鎖措施，以保證任何時(shí)刻只能有一臺(tái)機(jī)組的操作員站對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行操作，另一臺(tái)機(jī)組只能對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視，并

9、且應(yīng)隨時(shí)可以進(jìn)行切換。 不應(yīng)因公用系統(tǒng)的存在，使2臺(tái)機(jī)組DCS耦合在一起，也不應(yīng)因使用了網(wǎng)絡(luò)接口而影響任意一臺(tái)機(jī)組DCS的任何性能。 由方案示意配置圖中，可以看到1機(jī)組網(wǎng)絡(luò)、2機(jī)組網(wǎng)絡(luò)與公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用高端三層交換機(jī)進(jìn)行連接，在硬件層對(duì)3個(gè)網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)流進(jìn)行控制，保證了整個(gè)方案的可靠性。方案中，ECS-100系統(tǒng)采用三層交換機(jī)對(duì)三個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行有效的故障隔離，保證任一網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，不會(huì)擴(kuò)展到其它網(wǎng)絡(luò)，把故障限制在最小范圍之內(nèi)。同時(shí)根據(jù)本項(xiàng)目的要求，對(duì)三層交換機(jī)進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，限制1機(jī)組和2機(jī)組之間進(jìn)行的數(shù)據(jù)流，從根本保證了“不應(yīng)因公用系統(tǒng)的存在，使2臺(tái)機(jī)組DCS耦合在一起”的要求。但是考慮到1機(jī)

10、組和2機(jī)組之間可能存在互相監(jiān)視的部分點(diǎn)，設(shè)計(jì)中采取從操作網(wǎng)共享數(shù)據(jù)方式實(shí)現(xiàn)。三層交換機(jī)自動(dòng)限制1機(jī)組網(wǎng)絡(luò)和2機(jī)組網(wǎng)絡(luò)同一時(shí)間只能有一個(gè)網(wǎng)段的數(shù)據(jù)可以進(jìn)入公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，即 當(dāng)1機(jī)組網(wǎng)絡(luò)擁有對(duì)公用系統(tǒng)操作權(quán)限時(shí)，屏蔽2機(jī)組對(duì)公用系統(tǒng)的操作權(quán)限，反之相同。同時(shí)，通過(guò)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模塊，ECS-100系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)診斷1機(jī)組網(wǎng)絡(luò)和2機(jī)組網(wǎng)絡(luò)的狀況，當(dāng)任一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，會(huì)在軟件中自動(dòng)提示相關(guān)人員是否進(jìn)行公用系統(tǒng)操作權(quán)限切換或者設(shè)置成自動(dòng)切換。很好的解決了1機(jī)組和2機(jī)組對(duì)公用系統(tǒng)的操作以及互鎖，保證任一時(shí)刻只能有1個(gè)機(jī)組能對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行操作。通過(guò)該方案，很好的滿足了電廠對(duì)公用系統(tǒng)的要求 公用系統(tǒng)方案示意圖 對(duì)等

11、對(duì)等CS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案介紹網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案介紹 針對(duì)電廠對(duì)DCS系統(tǒng)極高安全可靠性要求，以及方便的數(shù)據(jù)查詢(xún)等功能，ECS-100系統(tǒng)采用了對(duì)等CS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時(shí)為保證控制網(wǎng)的低負(fù)荷要求，單獨(dú)設(shè)立了一層操作網(wǎng)，用于非實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的傳輸，從而保證了控制網(wǎng)的安全可靠性。普通CS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案中，操作站和工程師站并不直接作為控制網(wǎng)的一個(gè)節(jié)點(diǎn)，而是通過(guò)服務(wù)器連接到控制網(wǎng)，即操作站所有的操作指令必須通過(guò)服務(wù)器才能下達(dá)到控制器，同樣控制器所有數(shù)據(jù)要通過(guò)服務(wù)器才能上送到操作站作為顯示。這種方案中，一旦服務(wù)器癱瘓，將造成整個(gè)系統(tǒng)的崩潰。而普通的對(duì)等網(wǎng)模式中，每臺(tái)操作員站都是相對(duì)獨(dú)立而平等的，都單獨(dú)從控制網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)和下達(dá)指令，這種方式保證了系統(tǒng)的可靠性，但是對(duì)于歷史數(shù)據(jù)的管理查詢(xún)非常不方便，不利于大型項(xiàng)目的應(yīng)用。ECS-100采用了兩種方案的結(jié)合，對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)分開(kāi)處理，在控制網(wǎng)設(shè)置獨(dú)立的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，并設(shè)置一層獨(dú)立的操作網(wǎng)，擔(dān)負(fù)趨勢(shì)查詢(xún)、操作記錄查詢(xún)、報(bào)警歷史查詢(xún)等功能。默認(rèn)方式下實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)由操作站和控制網(wǎng)直接交互，操作站對(duì)歷史數(shù)據(jù)的訪問(wèn)通過(guò)操作網(wǎng)從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取。結(jié)束 本次項(xiàng)目的實(shí)施，使得ECS-100分散控制系統(tǒng)在200MW機(jī)組上得到成功的應(yīng)用。本