热电厂DCS控制组态设计与实现

1、东南大学硕士学位论文热电厂DCS控制组态设计与实现姓名:毛健宁申请学位级别:硕士专业:电力工程指导教师:万秋兰;林俊山20061225 2.2通信网络圈21通讯网络图2-2机笼JX-300X DCS的通信网络分三层:第一层网络是信息管理网(用户可选第二层网络是过程控制网,称为SCnet II笫三层网络是控制站内部I/o控制总线,称奠aSBUS2.2.1信息管理网(Ethernet信息管理网采用以太网络,用于工厂级的信息传送和管理,是实现全厂综合管理的信息通道。该网络通过在多功能站(MFS上安装双重网络接口转接的方法,实现企业信息管理网与scnet过程控制网络之间的网间桥接,以获取Jx一300X

2、集散控制系统中过程参数和系统的运行信息,同时也向下传送上层管理计算机的调度指令和生产指导信息。管理网采用人型网络数据库,实现信息共享,并可将各个装置的控制系统连入企业信息管理网,实现工厂级的综合管理、调度、统计、 东南大学硕士学位论文2.4控制站硬件控制站是系统中直接与现场打交道的I/o处理单元,完成整个工业过程的实时监控功能。通过软件设置和硬件的不同配置可构成不同功能的控制结构,如过程控制站、逻辑控制站、数据采集站。控制站主要由机柜、机笼、供电单元和各类卡件(包括主控制卡、数据转发卡和各种信号输入/输出卡组成(表2.1,其核心是主控制卡。主控制通常插在过程控制站最上部机笼内,通过系统内高速数

3、据网络一SBUS扩充各种功能,实现现场信号的输入输出,同时完成过程控制中的数据采集、回路控制、顺序控制、以及包括优化控制等各种控制算法。控制站的外形如图24所示。2.4.1控制站硬件机柜:机柜采用拼装结构,机柜最多可安装一个控制站的电源单元、6个I/o单元(机笼。由于机柜体采用了拼装结构,可以通过拆卸各个机柜上的侧面板,形成互通的控制柜组,以方便整个系统内的走线。 图2-4机柜 3.3.3系统接地实际运行经验告诉我们,控制系统如何防止外界的干扰非常重要.为此对DCS系统的接地提出了很高的要求。文献10对Dcs系统接地提出下列原9ll:I.采用等电位连接原则,系统各种接地分类汇总后接到建筑物各层

4、面的等电位连接板上(若没有连接板,可汇总到控制柜接地铜条。进而与接地投相连。2.操作站的操作台和计算机都必须接地。3.控制系统FIj部接地线应>4平方毫米,控制系统与接地桩之间的接地线>18平方毫米。确保接地线连接可靠稳固。4.UPS的接地采用工厂电气地。UPS采用两线制给IxcS供电。5.若无法满足等电位连接。系统可采用一点接地的原则,要求接地电阻(4欧姆,避免与电气地相连,造成多点接地。为保证接地的有效性。要求系统地桩与控制柜之间的接地引线应小于30米,系统接地桩与其他电气地桩或避雷器地桩之间的距离要火丁二18米。与现场接地情况相结合我们形成如圈3-2所示Dcs接地系统圈 图3

5、-2DcS接地系统图 第3章硬件选型和系统组态Report:存放报表文件Run:存放运行文件Temp:存放临时文件在组态过程中。所绘制的流程图,制作的报表,编写的程序等都需要正确存放在相应文件夹中.3.4.2总体信息组态启动组态软件后,选中总体信息/主机设置,打开主机设置窗口,即可开始进行主机的组态了.一.主控制卡组态选择主控制卡选项卡,进入主控制卡组态窗口对主控制卡进行组态,如图3-4所示,根据组态内容依次填入主机的相关信息即可。 图34主控制卡组态窗口JX-300X系统中最多可组15个控制站,控制站IP地址在231之间。对TCP/IP协议地址采用下圈(图3-5所示系统约定:地址范网类别备注

6、网络6q主机弼每个控制站包拱两块互为冗余的主控128.128.1231黼卡。每块主控制卡享朋不弼的网络控制站地址玛,IP地址统编拄,搁互不可重复.地址应与主控卡馥件上的跳线地址匹12&128.2231配.一睦设为冗余挚疙。该缝址的撩秘地醯磷酸苦潲.o的捅铝地址为1.1曲掘锑地蛙为0,2的捐糍地址淹3.3的栩罄地址勾2.以此类推.图3-5控制站TcP/IP协议地址系统约定二.操作站组态选中操作站选项卡,进入操作主机的组态窗口,和主控制卡设置相类似只要填入相应的信息.Jx系列最多可组32个操作站(或工程师站,vITCP/IP协议地址采用如下图(图36所示系统约定:东南大学硕士学位论文地址范

7、弼类荆各注闷络码IP地址l,8.128.1129160每个操作站乜括两块互为冗余的羽卡。操作站地址两块网卡享用尉一个IP地址,越应;殳置不剜的厨络斟.IP地址统。编捧,不128.12&2129160可重复.嬲络码128.128,1釉128.128.2代表髑个至为冗衾的M络。在豫佟站巾表现淘两块两卡.每块鼹卡所代表的建址由IP地址设置决定。图3-6操作站TCP/IP协议地址系统约定3.4.3控制站I/0组态控制站由主控制卡、数据转发卡、I/o卡件、供电单元等构成。系统网络节点可扩展修改,控制站内的总线结构也可方便地扩展I/O卡件。控制站I/O组态主要包括数据转发卡设置,I/咔件设置和信号

8、点设置。所有设置可依照I/O点表来进行。一.数据转发R组态选中控制站/(I/O组态>菜单后,I/O输入窗口被打开,选择数据转发卡选项卡,将看到如下组态窗口(图3-13,在对应的主控卡下挂接相应的数据转发卡,并填入前一章中选定的型号SP233和点表中设置的地址,并选择冗余方式。 图3-13数据转发卡组态窗口二.I/o卡件纽态登录I/0卡件组态画面,一块主控制卡的一块数据转发卡下可组16块I/O卡件。组态画面同图314,只是此时的数据转发卡为可选择状态,根据点表中的设置写入卡件在挂接的数据转发卡上的地址(it-细内容可参考点表。第3章硬件选型和系统组态 圈3-14I/o卡件组态窗口三.信号点

9、组态登陆I/0点组态画面,I/o点组态窗口如图3一15,只是此时由于I/0卡件己组态因此变为可选择状态.根据点表中的设置写入I/0信号点的组态内容。 图315I/0点设置组态窗口至此,系统I/0组态的各层组态环境已全部展开。通过I/0组态,用户将完成系统全部的控制硬件配置。从中可以看出,SUPCONDCS系统中的控制硬件结构呈“树”行组合,即以挂接在SUPCON DCS系统网络上的一个主控制卡为“树根”向+F逐层展开,直至单个信号点为最小的“叫一。组态过程中,_I|户应根据系统的上述特点,自上而一F,逐层组态.系统组态完毕后,可以进行控制组态工作.31东南大学硕士学位论文第四章控制方案组态文献

10、【33告诉我们,完成系统I/o组态后,接下来考虑系统中有无一些需要控制的信号和要求,如有,需要用控制方案组态来实现。控制方案组态分为常规控制方案组态和自定义控制方案组态,本热电厂控制方案设计采用自定义控制方案组态中的图形编程方式实现热电厂的有关控制功能。本文以汽包水位监控为重点进行Mcs控制组态的实现。以给水泵监控为重点进行sos控制组态的实现,以汽轮机保护跳闸为重点进行ETS组态的实现。开始进行系统的控制方案组态。在组态软件的主菜单中,选中e控制站】/<自定义控制方案>菜单项,即可启动系统的自定义控制方案组态(如图41。 图41自定义控制方案组态画面4.1汽包水位调节控制组态文献

11、4告诉我们,汽包水位反映了锅炉蒸汽流量与给水流量之间的平衡关系,保持汽包的正常水位是汽包锅炉和汽轮机安全运行的重要条件之一。汽包水位过高,蒸汽空间将缩小.会引起蒸汽带水,使蒸汽品质恶化,还将导致在过热器管内产生盐垢沉积,使管子过热,金属强度降低而发生爆管。严重满水时,将使蒸汽大量带水,引起管道与汽轮机内严重的水冲击,造成设备损坏。水位过低,将破坏正常的水循环,造成水冷壁管超温过热。当严重缺水时.还可能造成水冷壁管的爆破。因此,汽包给水调节的任务是维持汽包水位在允许的范围,使锚炉的给水量适应于锅炉的蒸发量。4.1.1三冲量前馈一串级汽包水位控制原理汽包水位存在着虚假水位现象,在负荷扰动时,单一的PID调节很难克服虚假水位.一般来说,汽包水位的控制原则上采用