電廠控制系統(tǒng)教學(xué)

1、電廠控制系統(tǒng)教學(xué)第1頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第一章第一節(jié) 什么是DCSDCS是分布式控制系統(tǒng)的英文縮寫（Distributed Control System），在國內(nèi)自控行業(yè)又稱之為集散控制系統(tǒng)。第2頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第二節(jié) DCS有什么特點(diǎn)DCS是計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)高度結(jié)合的產(chǎn)物。DCS通常采用若干個控制器（過程站）對一個生產(chǎn)過程中的眾多控制點(diǎn)進(jìn)行控制，各控制器間通過網(wǎng)絡(luò)連接并可進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。操作采用計(jì)算機(jī)操作站，通過網(wǎng)絡(luò)與控制器連接，收集生產(chǎn)數(shù)據(jù)，傳達(dá)操作指令。因此，DCS的主要特點(diǎn)歸結(jié)為一句話就是：分散

2、控制集中管理。 第3頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第4頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第三節(jié) DCS的控制程序是由誰執(zhí)行的？DCS的控制決策是由過程控制站完成的，所以控制程序是由過程控制站執(zhí)行的。 第5頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第四節(jié) 過程控制站的組成DCS的過程控制站是一個完整的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要由電源、CPU（中央處理器）、網(wǎng)絡(luò)接口和I/O組成 第6頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第五節(jié) I/O是什么 控制系統(tǒng)需要建立信號的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化

3、的，一個I/O模塊上有一個或多個I/O通道，用來連接傳感器和執(zhí)行器（調(diào)節(jié)閥 ）第7頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第六節(jié) 什么是I/O單元通常，一個過程控制站是有幾個機(jī)架組成，每個機(jī)架可以擺放一定數(shù)量的模塊。CPU所在的機(jī)架被稱為CPU單元，同一個過程站中只能有一個CPU單元，其他只用來擺放I/O模塊的機(jī)架就是I/O單元。第8頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第七節(jié) I/O單元和CPU單元是如何連接的？ 控制系統(tǒng)需要建立信號的輸入和輸出通道，這就是I/O。DCS中的I/O一般是模塊化的，一個I/O模塊上有一個或多個I/O通道，用來連接傳感器和執(zhí)

4、行器（調(diào)節(jié)閥 ）第9頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第八節(jié) 什么是現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線是應(yīng)用于過程控制現(xiàn)場的一種數(shù)字網(wǎng)絡(luò)，它不僅包含有過程控制信息交換，而且還包含設(shè)備管理信息的交流。通過現(xiàn)場總線，各種智能設(shè)備（智能變送器、調(diào)節(jié)法、分析儀和分布式I/O單元）可以方便地進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，過程控制策略可以完全在現(xiàn)場設(shè)備層次上實(shí)現(xiàn)。目前，使用較多的現(xiàn)場總線主要是FUNDATION fieldbus基金會現(xiàn)場總線（FF總線）和PROFIBUS現(xiàn)場總線。應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)可以將各種分布在控制現(xiàn)場的相關(guān)智能設(shè)備和I/O單元方便的連接在一起，構(gòu)成控制系統(tǒng)，這種結(jié)構(gòu)已經(jīng)成為DCS發(fā)展的趨勢。 第

5、10頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第九節(jié) 我公司應(yīng)用的系統(tǒng)中采用什么現(xiàn)場總線？我公司目前應(yīng)用的系統(tǒng)主要是SIEMENS 的現(xiàn)場總線是PROFIBUS。 第11頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第十節(jié) 表述網(wǎng)絡(luò)傳輸速度的單位是什么？表述網(wǎng)絡(luò)傳輸速度一般以波特率（Bps）為單位，其含義是每秒鐘傳輸?shù)亩M(jìn)制數(shù)的位數(shù)。不同的網(wǎng)絡(luò)一般波特率不同，相同的網(wǎng)絡(luò)采用不同的網(wǎng)絡(luò)電纜也可以達(dá)到不同的特率。例如：PROFIBUS現(xiàn)場總線在以雙絞線作為網(wǎng)絡(luò)電纜時通訊速度為1.5KBps，采用光纜時可以12MBps。采用普通雙絞線的以太網(wǎng)傳輸速度為10MBps，采用光

6、纜時可以達(dá)到100MBps。另外，傳輸距離的長短會影響傳輸速度，一般來說，距離越長，速度越慢。 第12頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第十二節(jié) 什么是組態(tài)？通過專用的軟件定義系統(tǒng)的過程就是組態(tài)（configuration）。定義過程站各模塊的排列位置和類型的過程叫過程站硬件組態(tài)；定義過程站控制策略和控制程序的過程叫控制策略組態(tài)；定義操作員站監(jiān)控程序的過程叫操作員站組態(tài)；定義系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接方式和各站地址的過程叫網(wǎng)絡(luò)組態(tài) 。第13頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第十三節(jié) I/O信號是如何分類的？常用的I/O信號一般分為：AI、AO、DI和DO。 A

7、I-模擬量輸入信號 AO-模擬量輸出信號 DI-數(shù)字量輸入信號 DO-數(shù)字量輸出信號 第14頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第十四節(jié) 什么是模擬量和數(shù)字量？ 模擬量是指連續(xù)變化的信號（如420mA,05v）；數(shù)字量是只有開關(guān)狀態(tài)的信號。 第15頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第十五節(jié) 什么是PLC? 可編程控制器(Programmable Controller)是計(jì)算機(jī)家族中的一員，是為工業(yè)控制應(yīng)用而設(shè)計(jì)制造的。早期的可編程控制器稱作可編程邏輯控制器(Programmable Logic Controller)，簡稱PLC，它主要用來代替繼電

8、器實(shí)現(xiàn)邏輯控制。隨著技術(shù)的發(fā)展，這種裝置的功能已經(jīng)大大超過了邏輯控制的范圍，因此，今天這種裝置稱作可編程控制器，簡稱PC。但是為了避免與個人計(jì)算機(jī)(Personal Computer)的簡稱混淆，所以將可編程控制器簡稱PLC。第16頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第十六節(jié) PLC能用于過程控制嗎？早期的PLC只是用來完成一些電氣邏輯控制和開關(guān)量，現(xiàn)在的PLC在性能上，特別是對模擬信號的處理能力上已經(jīng)大大提高，因此現(xiàn)在PLC是可以用于過程控制的。第17頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第二章 DCS與 PLC的區(qū)別1、從發(fā)展的方面來說：DCS從傳

9、統(tǒng)的儀表盤監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展而來。因此，DCS從先天性來說較為側(cè)重儀表的控制。PLC從傳統(tǒng)的繼電器回路發(fā)展而來，最初的PLC甚至沒有模擬量的處理能力，因此，PLC從開始就強(qiáng)調(diào)的是邏輯運(yùn)算能力。第18頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四2、從系統(tǒng)的可擴(kuò)展性和兼容性的方面來說：市場上控制類產(chǎn)品繁多，無論DCS還是PLC，均有很多廠商在生產(chǎn)和銷售。對于PLC系統(tǒng)來說，一般沒有或很少有擴(kuò)展的需求。DCS在發(fā)展的過程中也是各廠家自成體系，但大部分的DCS系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)或變形的TCP/IP協(xié)議。這樣就提供了很方便的可擴(kuò)展能力。第19頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四3

10、、從數(shù)據(jù)庫來說：DCS一般都提供統(tǒng)一的數(shù)據(jù)庫。而PLC系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫通常都不是統(tǒng)一的，組態(tài)軟件和監(jiān)控軟件甚至歸檔軟件都有自己的數(shù)據(jù)庫。4、從時間調(diào)度上來說：PLC的程序一般不能按事先設(shè)定的循環(huán)周期運(yùn)行。PLC程序是從頭到尾執(zhí)行一次后又從頭開始執(zhí)行。而DCS可以設(shè)定任務(wù)周期。比如，壓力傳感器的變化時間很短，可以用200ms的任務(wù)周期采樣，而溫度傳感器的滯后時間很大，可以用2s的任務(wù)周期采樣。第20頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四5、從網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)面來說：一般來講，DCS習(xí)慣常使用兩層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，一層為過程級網(wǎng)絡(luò)，采用RS232或RS485協(xié)議。二層為操作級網(wǎng)絡(luò)，采用TCP/I

11、P標(biāo)準(zhǔn)以太網(wǎng)協(xié)議。PLC系統(tǒng)的工作任務(wù)相對簡單，因此需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量一般不會太大，所以常見的PLC系統(tǒng)為一層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),不會或很少使用以太網(wǎng)。第21頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四6、從應(yīng)用對象的規(guī)模上來說：PLC一般應(yīng)用在小型自控場所，比如設(shè)備的控制或少量的模擬量的控制及聯(lián)鎖，而大型的應(yīng)用一般都是DCS。習(xí)慣上我們把大于600點(diǎn)的系統(tǒng)稱為DCS，小于這個規(guī)模叫做PLC。PLC善于邏輯控制，如實(shí)現(xiàn)電氣回路邏輯控制，屬于強(qiáng)電設(shè)備，主要用于控制電機(jī)的開停等；DCS善于模擬量控制，屬于弱電設(shè)備，主要用于液位、流量、溫度等模擬控制。第22頁，共27頁，2022年，5月20日，1

12、9點(diǎn)11分，星期四第三章 DEH 第一節(jié) 什么是DEH？ 所謂DEH就是汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)控制部分和EH液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)組成。 第二節(jié) 為什么要采用DEH控制？ 采用DEH控制可以提高高、中壓調(diào)門的控制精度，為實(shí)現(xiàn)CCS協(xié)調(diào)控制及提高整個機(jī)組的控制水平提供了基本保障，更有利于汽輪機(jī)的運(yùn)行。 第23頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第三節(jié) OPC、AST都代表什么意思？ OPC代表機(jī)組超速保護(hù)系統(tǒng)； AST代表自動停機(jī)危急遮斷控制系統(tǒng)。第四節(jié) TV、GV、RV、IV各代表什么？ TV代表高壓主汽門控制回路； GV代表高壓調(diào)門控制回路； RV代表中壓主汽門控制回

13、路； IV代表中壓調(diào)門控制回路。 第24頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第五節(jié) HP、DP、DV都代表什么意思？ HP代表EH系統(tǒng)壓力油管路； DP代表EH系統(tǒng)有壓回油管路； DV代表EH系統(tǒng)無壓回油管路。 第六節(jié) TV、GV、RV、IV各代表什么？ TV代表高壓主汽門控制回路； GV代表高壓調(diào)門控制回路； RV代表中壓主汽門控制回路； IV代表中壓調(diào)門控制回路。 第25頁，共27頁，2022年，5月20日，19點(diǎn)11分，星期四第七節(jié) EH油系統(tǒng)由幾部分組成？ EH油系統(tǒng)包括供油系統(tǒng)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和危急遮斷系統(tǒng)，供油系統(tǒng)的功能是提供高壓抗燃油，并由它來驅(qū)動伺服執(zhí)行機(jī)構(gòu)；執(zhí)行機(jī)構(gòu)響應(yīng)從DEH送來的電指令信號，以調(diào)節(jié)汽輪機(jī)各蒸汽閥開度；危急遮斷系統(tǒng)由汽輪機(jī)的遮斷參數(shù)控制，當(dāng)這些參數(shù)超過其運(yùn)行限制值時該系統(tǒng)就關(guān)閉全部汽輪機(jī)進(jìn)汽門或只關(guān)閉調(diào)速汽門。 第八節(jié) AST電磁閥有何作用？ 正常運(yùn)行中，AST電磁閥被通電勵磁關(guān)閉，從而封閉了AST母管上的泄油通路，使所有執(zhí)