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

1、WebField ECS-100 在200MW機組應(yīng)用中通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計 智能1201班 曹文波 30主要內(nèi)容WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)簡介WedField ECS-100控制系統(tǒng)特點控制系統(tǒng)總體設(shè)計控制系統(tǒng)總體設(shè)計DCS配置情況介紹配置情況介紹項目典型方案介紹項目典型方案介紹引言 隨著全國電力形勢的日益嚴峻，提高發(fā)電廠效益的呼聲愈來愈高，同時對安全運行的要求也越來越高，作為發(fā)電廠控制核心的DCS系統(tǒng)是整個發(fā)電機組安全可靠運行的關(guān)鍵，面對市場上眾多的DCS廠商，電廠選型時必須考慮DCS系統(tǒng)本身的安全可靠性，同時也需兼顧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)、價格等各個方面后，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)開始現(xiàn)場調(diào)試。 WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)簡介 WebField ECS-100系統(tǒng)是中控針對大型項目DCS系統(tǒng)的要求，在原系統(tǒng)的應(yīng)用基礎(chǔ)上進行了全面的軟硬件升級，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：優(yōu)越的可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)越的可靠性和穩(wěn)定性系統(tǒng)良好的開放性系統(tǒng)良好的開放性強大的軟件功能強大的軟件功能優(yōu)越的

3、可靠性和穩(wěn)定性優(yōu)越的可靠性和穩(wěn)定性 實現(xiàn)了I/O通道級別的冗余，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)級芯片，精簡指令集，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，既有效降低了投運期間的工作量，又保障了投運期間的安全；端子板和卡件分離技術(shù)，使系統(tǒng)與現(xiàn)場實現(xiàn)了真正意義上的隔離；同時系統(tǒng)I/O通道采用點點隔離設(shè)計，使得故障面不易擴大，可以克服因串?dāng)_產(chǎn)生的大面積故障，避免造成停機停產(chǎn)。整個網(wǎng)絡(luò)可以配置冗余的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，操作站間可通過第三層操作網(wǎng)進行數(shù)據(jù)交互，在該操作

4、網(wǎng)上實現(xiàn)操作站之間包括歷史趨勢，歷史報警，操作日志，實時報警等的實時數(shù)據(jù)通信和歷史數(shù)據(jù)查詢，實時數(shù)據(jù)可以通過控制策略設(shè)置為通過操作網(wǎng)進行，也可以通過控制策略設(shè)置為不通過操作網(wǎng)直接進入操作站。這種對等的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)的負荷。 系統(tǒng)良好的開放性系統(tǒng)良好的開放性 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。 強大的軟件功能強大的軟件功能 WebField ECS-100 DCS提供全中文集成化圖形界面

5、組態(tài)工具，實現(xiàn)了垃圾發(fā)電生產(chǎn)過程的優(yōu)化控制和安全操作。人機界面友好、軟件設(shè)計規(guī)范化、接口靈活、升級方便、生產(chǎn)過程專用控制模塊可以很好滿足垃圾發(fā)電廠各個生產(chǎn)過程中的各種特殊要求。強大的操作策略功能，可以實現(xiàn)不同操作站對各個分系統(tǒng)數(shù)據(jù)顯示、操作、報警、記錄的不同權(quán)限設(shè)置，盡最大的可能避免出現(xiàn)操作員誤操作帶來的危害。 控制系統(tǒng)總體設(shè)計控制系統(tǒng)總體設(shè)計 山西振興集團有限公司位于山西省河津市干澗村，集團公司經(jīng)營煤礦，生產(chǎn)電解鋁和碳素。目前，山西振興集團已經(jīng)建有兩個電廠，一廠建有三臺6MW機組，二廠建有兩臺50MW機組。本項目建設(shè)的兩臺200MW機組是正在建設(shè)的三廠項目，發(fā)電用于振興集團煤礦、電解鋁等生產(chǎn)

6、項目，多余部分上網(wǎng)。山西振興集團2200MW發(fā)電機組技改工程項目的鍋爐本體采用武漢鍋爐廠中儲式200MW出力亞臨界煤粉爐；汽機采用GE公司300MW汽機，機組實際出力為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)，實現(xiàn)DAS、MCS、SCS、FSSS、BPS、ECS、ETS、DEH功能。 控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)拓撲圖 操 作 站操 作 站操 作 站工程師站公用系統(tǒng)1號機組#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機組#2機組冗余控制網(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。單元機組按照功能分配為：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DAS控制站，汽機SCS控制站1，汽機SCS控制站2，汽機MCS控制站，汽機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。配置值長站1臺、工程師站2臺，操作員站8臺，歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器2臺，組態(tài)服務(wù)器1臺，MIS網(wǎng)接口站1臺。配置通訊站4個，實現(xiàn)對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、盤車控制系統(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、點火系統(tǒng)和空壓機系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通訊。公用系統(tǒng)中的燃油泵房和機力塔系統(tǒng)采用遠程IO機柜，通過光纖連接到主控制室。 信號節(jié)點本項目典型方案介紹本項目典型方案介紹公用系統(tǒng)方案介紹公用系統(tǒng)方案介紹對等對等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)置單獨操作員站，而在每臺單元機組操作站實現(xiàn)監(jiān)控。由于電廠對公用系統(tǒng)操作的特殊性，要求DCS設(shè)計必須考慮單元機組的操作站能順利的對公用系統(tǒng)進行操作，同時須采取可靠的閉鎖措施，以保證任何時刻只能有一臺機組的操作員站對公用系統(tǒng)進行操作，另一臺機組只能對公用系統(tǒng)進行監(jiān)視，并

9、且應(yīng)隨時可以進行切換。 不應(yīng)因公用系統(tǒng)的存在，使2臺機組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機組DCS的任何性能。 由方案示意配置圖中，可以看到1機組網(wǎng)絡(luò)、2機組網(wǎng)絡(luò)與公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用高端三層交換機進行連接，在硬件層對3個網(wǎng)絡(luò)之間的數(shù)據(jù)流進行控制，保證了整個方案的可靠性。方案中，ECS-100系統(tǒng)采用三層交換機對三個網(wǎng)絡(luò)進行有效的故障隔離，保證任一網(wǎng)絡(luò)發(fā)生故障，不會擴展到其它網(wǎng)絡(luò)，把故障限制在最小范圍之內(nèi)。同時根據(jù)本項目的要求，對三層交換機進行相應(yīng)的設(shè)置，限制1機組和2機組之間進行的數(shù)據(jù)流，從根本保證了“不應(yīng)因公用系統(tǒng)的存在，使2臺機組DCS耦合在一起”的要求。但是考慮到1機

10、組和2機組之間可能存在互相監(jiān)視的部分點，設(shè)計中采取從操作網(wǎng)共享數(shù)據(jù)方式實現(xiàn)。三層交換機自動限制1機組網(wǎng)絡(luò)和2機組網(wǎng)絡(luò)同一時間只能有一個網(wǎng)段的數(shù)據(jù)可以進入公用系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，即 當(dāng)1機組網(wǎng)絡(luò)擁有對公用系統(tǒng)操作權(quán)限時，屏蔽2機組對公用系統(tǒng)的操作權(quán)限，反之相同。同時，通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)模塊，ECS-100系統(tǒng)會自動診斷1機組網(wǎng)絡(luò)和2機組網(wǎng)絡(luò)的狀況，當(dāng)任一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時，會在軟件中自動提示相關(guān)人員是否進行公用系統(tǒng)操作權(quán)限切換或者設(shè)置成自動切換。很好的解決了1機組和2機組對公用系統(tǒng)的操作以及互鎖，保證任一時刻只能有1個機組能對公用系統(tǒng)進行操作。通過該方案，很好的滿足了電廠對公用系統(tǒng)的要求 公用系統(tǒng)方案示意圖 對等

11、對等CS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案介紹網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方案介紹 針對電廠對DCS系統(tǒng)極高安全可靠性要求，以及方便的數(shù)據(jù)查詢等功能，ECS-100系統(tǒng)采用了對等CS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，同時為保證控制網(wǎng)的低負荷要求，單獨設(shè)立了一層操作網(wǎng)，用于非實時數(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)的一個節(jié)點，而是通過服務(wù)器連接到控制網(wǎng)，即操作站所有的操作指令必須通過服務(wù)器才能下達到控制器，同樣控制器所有數(shù)據(jù)要通過服務(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，將造成整個系統(tǒng)的崩潰。而普通的對等網(wǎng)模式中，每臺操作員站都是相對獨立而平等的，都單獨從控制網(wǎng)獲取數(shù)據(jù)和下達指令，這種方式保證了系統(tǒng)的可靠性，但是對于歷史數(shù)據(jù)的管理查詢非常不方便，不利于大型項目的應(yīng)用。ECS-100采用了兩種方案的結(jié)合，對實時數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)分開處理，在控制網(wǎng)設(shè)置獨立的歷史數(shù)據(jù)服務(wù)器，并設(shè)置一層獨立的操作網(wǎng)，擔(dān)負趨勢查詢、操作記錄查詢、報警歷史查詢等功能。默認方式下實時數(shù)據(jù)由操作站和控制網(wǎng)直接交互，操作站對歷史數(shù)據(jù)的訪問通過操作網(wǎng)從數(shù)據(jù)服務(wù)器獲取。結(jié)束 本次項目的實施，使得ECS-100分散控制系統(tǒng)在200MW機組上得到成功的應(yīng)用。本