DCS综合管理系统

DCS综合管理系统（共8篇）

DCS综合管理系统 篇1

一、概述

随着现代供水信息自动化进程的加快, 企业逐渐将管理、决策、市场信息和现场控制信息结合起来, 实现ERP (Enterprise Resource Planning) 、MES (Manufacturing Execution System) 、PCS (Process Control System) 三层信息一体化的解决方案。同时, 企业内部之间以及与外部交换信息的需求也在不断扩大, 现代供水企业对生产的管理要求不断提高, 这种要求已不局限于通常意义上的对生产现场状态的监测和控制, 同时还要求把现场信息和管理信息结合起来, 建立一套全集成的、开放的、供水信息综合自动化的信息平台, 把企业的横向通信 (同一层不同节点的通信) 和纵向通信 (上、下层之间的通信) 紧密联系在一起, 通过对经营决策、管理、计划、调度、过程优化、故障诊断、现场控制等信息的综合处理, 形成一个意义更广泛的综合管理系统。

二、新系统介绍

此系统控制中心采用一体化的设计思想, 全分布式体系结构, 系统主站网络采用双网冗余机制, 各个功能模块分配到系统相应的网络节点上, 保证了系统的可扩展性。局域网设计采用快速工业以太网, 星型拓扑结构、双网配置, 双网动态平衡传输。

1. 监视控制层。

系统采用标准C/S架构, 从冗余的SCADA服务器到操作站都安装了Citect SCADA软件, 完成了对现场控制层数据的实时监控和将数据无缝的连结到信息管理层, 同时给其它的第三方应用软件提供可靠的数据。系统配置2台冗佘的SCADA实时数据服务器和2台操作员工作站多台工程师站。保证了系统的可靠性和可扩展性。

2. 过程控制层。

过程控制层的I/O采用了目前最先进的工业以太网I/O, 可以实现I/O的环网冗余和独立的双电源供电。更一步的提高了整个系统的稳定性。彻底解决了因通信总线故障引起现场设备或使DCS不能工作的弊端。DCS控制器内置工业交换机, 双独立IP的5个以太网端口和3个可以编程串口, 使整个过程控制层运行在一个高速的工业实时环网中。

三、系统技术特点

1. 系统一体化设计。

整个DCS系统从软件到硬件采用了目前国际最先进的一体化设计方案, DCS的组态软件和上位SCADA监控软在通讯、变量、在线诊断等功能上进了无缝连接, 使整个系统在开发、施实、维护以及稳定性方面得到了更高的提升, 大大节约了施工费和后期的维护费用。取代了传统DCS控制器或PLC在一套系统中使用多种软件带来的开发周期长、施工费用高、维护量大和需要专业工程师来维护的缺点。

2. DCS控制器内置MFA (无模型自适应模块) 。

水厂加药是一个非线性、p H、多变量以及大滞后等更复杂的过程系统, 因此用传统的PID算法是无法完成此控制任务的, 这样会造成变频器的调节震荡, 无法实现自动加药。解决这个问题需要用DCS控制器内嵌的MFA无模型自适应功能才可实现。

3. 总线通讯方式。

现场智能仪、调节阀、变频器等智能仪表和DCS控制器采用了RS485总线通讯方试, 协议使用国际标准的工业通讯协议 (如Modbus、Profibus等) , 减少了现场的线缆敷设提高了系统的抗干扰性和稳定性, 保证了系统的可靠性。

4. Excel历史报表。

可以使用Excel直接访问Citect的历史数据库, 取带了传统Excel报表使用VBA大量的编程缺点, 保证了数据的实时性、真实性、可靠性和可维护性。使我们的报表使用更灵活方便。

5. 嵌入式WEB。

嵌入式WEB数据发布功能, 实现SCADA系统与WEB发布服务器之间的数据无缝自动同步传输, 确保实时系统的安全可靠运行, 实现了WEB服务器的免维护。

四、加药控制系统

1. 工艺流程。

原水进入水厂管道, 将配制好的絮凝药液加入进水主管道与原水混合, 流入沉淀池。药液在水中流动扩散并与水中的胶体微粒和杂质等悬浮物凝聚沉淀, 从而降低水的混浊度, 提高水质。药液在水中凝聚沉淀的反应时间约20至30分钟, 通常沉淀池的出口浊度要求低于3.0 NTU。絮凝药剂通常采用聚氯化铝或聚丙烯酰胺, 预先配置成药液储存于加药池中, 由变频器驱动加药泵或计量泵控制絮凝加药量。

2. MFA无模型自适应控制技术。

MFA无模型自适应控制技术是美国通控集团博软公司针对传统过程中的大滞后、大惯性、非线性、强耦合、时变等控制难题而发展的新型控制技术, 相对传统的PID控制器而言, MFA控制技术可以有效地控制包括非线性、p H、多变量以及大滞后等更复杂的过程, 且无需事先建立数学模型或模型训练, 无须繁琐的设定控制器参数, 使用和维护简便易行。

五、浊度MFA控制功能

基本加药控制为通过多变量抗滞后MFA的先进调节控制作用, 提高加药量的准确性, 抑制沉水浊度的波动和偏差, 并克服絮凝药液浓度、原水温度和p H值等因素引起的对象特性变化影响。基本加药控制以沉淀池出口水浊度为被控变量, 絮凝药液变频速度或计量泵为操纵变量, 原水浊度、原水流量为辅助变量。

此系统确保了水厂的生产安全运行, 提高水处理工艺的控制精度, 使水厂生产管理人员通过SCADA软件提供的各项功能如 (过程分析、统计分析、趋势比较、报警) 等信息完成对整个水处理系统的优化运行, 达到安全、稳定、节能、科学管理的目地。

摘要：水是人体必需品, 而现代工业污染越来越严重, 已经对人类的水源产生了威胁, 所以净化水厂是非常有必要的, 目前国内外多采用DCS综合管理系统来控制处理水源, 以确保人类生命安全和发展。

关键词：净化水厂,DCS,管理系统

参考文献

[1]《城市供水水质标准》.CJ/T206-205.

[2]《生活饮用水卫生规范》.卫法签发2001, 161号.

DCS综合管理系统 篇2

1）定义：是以微处理器及微型计算机为基础，融汇计算机技术、数据通信技术、CRT屏幕显示技术和自动控制技术为一体的计算机控制系统。

2）特点：集中管理、分散控制。

3）功能层次：经营管理级、生产管理级、过程管理级、过程控制级、现场级。

2.2计算机控制系统：是应用计算机参与控制并借助一些辅助部件与被控对象相联系，以获得一定控制目的而构成的系统。

2.2集散系统的特点：自主性；协调性；在线实时性；高可靠性；适应性、灵活性、可扩充性；人因性。

2.3 DCS系统软件的组成及其作用：

1）现场控制站软件：完成对现场的直接控制；

2）操作员站软件：是人机界面，即HMI的处理，其中包括图形画面的显示、对操作员操作命令的解释与执行、对现场数据和状态的监视及异常报警、历史数据的存档和报表处理；

3）工程师站软件：完成对DCS系统本身运行状态的诊断和监视，发现异常时进行报警同时通过工程师站上的CRT屏幕给出详细的异常信息，如出现异常的位置、时间、性质等。

2.4工业局域网中的拓扑结构

1）星形结构特点：在星型结构中，每一个节点都通过一条链路连接到一个中央节点上去。任何两个节点之间的通信都要经过中央节点。在中央节点中，有一个“智能”开关装置来接通两个节点之间的通信路径。

优点：结构简单，故障诊断和隔离容易。

缺点：中央节点的构造是比较复杂的，一旦发生故障，整个通信系统就要瘫痪，因此，这种系统的可靠性是比较低的。

2）环形结构：

特点：在环型结构中，所有的节点通过链路组成一个环形。需要发送信息的节点将信息发送到环上，信息在环上只能按某一确定的方向传输。当信息到达接收节点时，该节点识别信息中的目的地址与自己的地址相同，就将信息取出，并加上确认标示，以便由发送节点清除。优点：由于传输是单方向的，所以不存在确认信息传输路径的问题，这可以简化链路的控制。当某一节点故障时，可以将该节点旁路，以保证信息畅通无阻。为了进一步提高可靠性，在某些分散控制系统中采用双环，或者在故障时支持双向传输。

缺点：节点数量太多时会影响通信速度，另外，环是封闭的，不便于扩充。

3）总线型结构：

特点：所有的站都通过相应的硬件接口直接接到总线上。由于所有的节点都共享一条共用传输线路，所以每次只能由一个节点发送信息，信息由发送它的节点向两端扩散。在有用信息之前有一个询问信息，询问信息中包含着接受该信息的节点地址，总线上其他节点同时接受这些信息。当某个节点由询问信息中鉴别出接受地址与自己的地址相符时，这个节点做好准备，接受后面所传送的信息。

优点：结构简单，便于扩充。另外，由于网络是无源的，所以当采取冗余措施时并不增加系统的复杂性。

DCS综合管理系统 篇3

作为一种良好的分布式控制系统,DCS系统还能够实现集散控制的作用,其中综合了显示技术、控制技术、通信技术、计算机技术等多种技术。技术人员对于控制层面和生产装置,应分别进行分散控制和集中管理。在系统当中,通过规模扩大、功能增加、系统成型等,实现系统对数字控制功能的保留,使其在实际应用中更好的发挥作用。系统的集散结构、数据信息的流动性等,都能够得到保证。

1 DCS系统设计

1.1 主控单元

在DCS系统设计当中,主控单元主要包括CPU、存储器等部分。在DCS系统中,对高性能16位微处理器进行应用。或对32为处理器和浮点预算协处理器进行应用,同样能够降低工作周期,增强处理能力。在存储器当中,包括了RAM、ROM等部分。在计算机中,通过运行固定程序,能够对工作安全性能进行有效的保证。在DCS系统设计的过程中,应当复杂修复组态,从而提升系统运行的可靠性与方便性。

1.2 现场控制站

利用计算机,现场控制站能够对控制、检测等工作独立完成。其中主要包括了机柜、电源、输入通道、输出通道等。在现场控制站的机柜结构中,设有多层机架,用于安装模件、电源等,用金属材料包裹外部,在活动部分,进行相应的电气连接,在内部电子设备中,通过电磁屏障提供服务[1]。在机柜设置中,应当进行良好的接地,保持4Ω以下的电阻,从而实现良好的电磁屏蔽效果。在电源供应当中,应确保可靠、稳定的控制站交流电源。在供电中,对双向交流电源进行应用。系统中的输入和输出通道采用I/O接口模式,可采用模拟量、脉冲量等模式。线路将生产过程中的物理量和化学量转换为电信号向输入通道输送。脉冲信号主要出现在旋转计、涡轮计量器、机械计算装置等。

2 DCS系统先进控制

2.1 先进控制意义

在DCS系统当中,采用了先进的控制技术,对于企业经济效益的提升、竞争能力的增加等,都有着重要的意义。基于现代控制理论,运用人工智能技术,极大的推动了DCS系统先进控制在DCS系统中的应用。在动态环境下,先进控制可对计算能力、数学原理等进行发挥。不同与传统PID控制的是,DCS系统先进控制不单单是一种算法控制,还能提供相应的控制策略[2]。在工业系统中,一旦受到某些因素的影响,参数准确性也将受到影响,因而利用DCS系统先进控制,能够更好地应对这种影响,更加有效地进行工业过程控制。

2.2 先进控制特点

不同于传统PID控制模式,在先进控制模式下,可进行知识控制策略、模型控制策略等。其中,知识控制主要包括智能专家控制、模糊控制等;模型控制中包括软测量技术、生物识别、预测控制等。在DCS系统先进控制当中,这两种控制模式都发挥着十分重要的作用。在工业环境中往往具有多变、复杂的特点,而利用先进控制技术,能够对其中的多变量耦合、非线性、不确定性等控制问题进行解决,同时兼顾到被控变量、控制变量之间的关系[3]。在工业环境下,先进控制能够促使一些模型更好地发挥效果,提升协调、约束、适应能力,从而更好的匹配工业生产和系统控制。同时,能够反映出操作要求、动态生产过程的特点,对控制效果进行提升。

2.3 先进控制发展

很多相变、生化、化学等反应过程,都会出现在工业生产过程当中,对能量、物质等进行转化和传递,因此工业生产过程实际上是较为复杂的。同时,工业生产中,具有非线性、信息部完整性、不确定性等特点,因而都会给先进控制的应用造成限制[4]。在工业生产中,这些因素都具有非常重要的意义,能够对产品的质量产生直接的影响,并且造成该笔那能量消耗、生产含速率等技术指标。在连续化、大型化的工业生产转变中,工业生产的实时性、整体性会得到不断的完善,因此,在DCS系统当中,为了实现工业生产的优化以及系统的协调,在装置复杂等问题的解决当中,对DCS先进控制进行应用,能够取得十分良好的效果。在过程控制当中,一个对象通过对PID控制规律单项输出的应用,实现简单反馈控制,并在控制中以经典理论为基础。在各类工业生产流程中,传统PID控制都得到了广泛的应用。而在现代化的工业生产中,DCS系统的应用也不断扩大,但同样不能忽略现有的PID控制。因此,可以利用PID控制维护工业过程的操作和运行稳定性[5]。在这种方式之下,能够很容易接受和理解简单的操作方式。在科技进一步发展的前提下,能够更加完善控制技术的应用和结构,从而实现DCS先进控制更好的应用。

3 结语

在当前的工业生产等领域当中,DCS系统是一个较为常用的系统,对于功业生产过程的控制有着十分重要的作用。而在DCS系统中,系统设计及先进控制的应用,具有不可替代的意义和效果,对于DCS系统功能的发挥,也有着直接的影响。通过良好的系统设计和先进控制的有效应用,能够更好的确保工业生产的安全稳定,取得更为良好的效益。

参考文献

[1]江天生.霍尼韦尔One Wireless工业无线方案:同DCS控制系统完全一体化、内嵌、无缝式数据集成,支持应用在过程控制领域[J].自动化博览,2010(4):50-52;57.

[2]刘长远,王振,王建军,等.电站锅炉先进控制系统的开发与应用[J].化工自动化及仪表,2012(9):1 136-1 142.

[3]苏红刚.DCS控制技术在热电厂机炉控制系统改造工程中的应用[J].中小企业管理与科技(中旬刊),2016(2):221-222.

[4]栾松鹏,高德欣,杨帆,等.基于DCS的蒸汽锅炉优化控制系统设计[J].自动化技术与应用,2014(7):59-61;66.

论述DCS接地系统 篇4

DCS接地系统是为了保证DCS的信号、供电电源或DCS设备本身出现问题时, 将过载电流导入大地, 为DCS 提供屏蔽层, 消除电子噪声干扰, 并为整个控制系统提供公共信号参考点 (即参考零电位) 。一旦接地系统发生问题 (接地电阻过大, 多点接地, 接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等) , 将会造成人员的触电伤害及设备的损坏。据了解, 有些电厂DCS经常“死机” (或不明原因的“死机”) , 大多是因为接地系统不良或存在问题所引起的。 因此, 完善、可靠、正确地接地, 是DCS 能够安全、可靠和良好运行的关键。

1.1 DCS接地分类

一般情况下, DCS需要两种接地:保护地和工作地 (逻辑地、屏蔽地等) 。对于装有安全栅防爆措施的系统, 如化工行业所用的系统, 还要求有本安地。

1.1.1 保护地 (CG, Cabinet Grounding) 是为了防止设备外壳的静电荷积累和避免造成人身伤害而采取的保护措施。DCS所有的操作员机柜、现场控制站机柜、打印机、端子柜等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网, 接地电阻小于4 Ω。

1.1.2 逻辑地也叫机器逻辑地、主机电源地, 是计算机内部的逻辑电平负端公共地, 也是±5 V等电源的输出地, 如CPU的±5 V、±12 V的负端, 需要接入公共接地极。

1.1.3 屏蔽地 (AG, Analog Grounding) 也叫模拟地, 它可以把现场信号传输时所受到的干扰屏蔽掉, 以提高信号精度。DCS中信号电缆的屏蔽层应做屏蔽接地, 即线缆屏蔽层一端必须接地, 防止形成闭合回路干扰。铠装电缆的金属铠不应作为屏蔽保护接地, 必须是铜丝网或镀铝屏蔽层接地, 并接入公共接地极。

1.1.4 本安地要求独立设置接地系统, 接地电阻≤4 Ω。本安地的接地系统应保持独立, 要求其与厂区电气地网或其它仪表系统接地网的距离在5 m以上。

1.2 DCS接地方式

1.2.1 利用电气接地网作为DCS接地网, 即与电气接地网共地。

1.2.2 DCS设专用独立的接地网。

1.2.3 DCS设专用接地网, 经接地线、再接至电气接地网。

由于1.2.3节接地方式与1.2.2节接地方式有较多相同处, 所以, 计算机或DCS曾经较多的采用过专用的接地网。但这种接地方式存在的缺点是:占地面积太大, 投资高, 电缆及接地网钢材耗量大, 距厂房有相当的距离 (因不易在厂房内找到合适的位置) , 管理、维护、测量及查找接地极和接地线不方便, 且效果不甚良好。实际运行表明, 设置专用的DCS接地网是既困难又不安全的, 如某电厂曾因接地问题, 造成机组跳闸数十次。根据调查, 不少电厂已将DCS接地改为电气接地网接地, 并取得了良好的效果。

1.3 对公共接地极 (网) 的要求

1.3.1 当厂区电气接地网对地分布电阻≤4 Ω时, 可将厂区电气接地网作为DCS的公共接地极 (网) 。

1.3.2 当厂区电气接地网接地电阻较大或杂乱时, 应独立设置接地系统, 即为DCS的公共接地极 (网) 。

1.3.3 没有本安地接入的公共接地极 (网) 的对地分布电阻应<4 Ω;有本安地的<1 Ω。接地总干线的线路阻抗<0.1 Ω。

1.3.4 接地极周围15 m内应无避雷地的接入点, 8 m内应无 30 kW 以上的高低压用电设备外壳的接入点。当现场无法满足该条件时, 防雷保护地通过避雷器/冲击波抑制器与公共接地极的主干线相连。电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起, 二者间距离应在10 m以上。

2 DCS的接地原则

2.1 DCS设备的接地装置

2.2.1 操作台、打印台、服务器柜、继电器柜、UPS柜、配电柜设有保护地螺钉。

2.2.2 DCS的I/O机柜设有屏蔽接地汇流排, 保护地螺钉。系统地 (+24 V地) 悬浮。

2.2.3 仪表柜、手操盘台设有屏蔽地接地汇流排和保护地螺钉。

2.2.4 安全栅柜设有屏蔽地接地汇流排、本安地接地汇流排和保护地螺钉。

2.2 信号屏蔽及其接地

2.2.1 根据有关技术规定要求, 计算机或 DCS信号电缆的屏蔽层不得浮空, 必须接地, 其接地方式应符合下列规定。

a.当信号源浮空时, 屏蔽层应在计算机侧接地。

b.当信号源接地时, 屏蔽层应在信号源侧接地。

c.当放大器浮空时, 屏蔽层的一端与屏蔽罩相连, 另一端宜接共模地 (当信号源接地时, 接信号地。当信号源浮空时接现场地) 。

d.当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时, 应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。

2.2.2 DCS信号电缆的选择与敷设, 应严格按照有关规定执行, 屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高DCS的抗干扰能力, DCS开关量输入/输出信号, 选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆还是比较恰当的。

3 DCS的接地方法

3.1 集中布置的DCS设备接地方法

由于大家熟悉集中布置的DCS设备接地方法, 以及受篇幅限制, 这里就不介绍了。

3.2 分散布置的DCS设备接地方法

分散布置DCS设备之间的连接一般是网络 (通讯) 线, 例如:现场控制站分散到现场, 而操作员站位于不同的控制室, 分散直径在500 m的范围内, 各站点间使用多模光纤或5类双绞线或DP屏蔽双绞线等连接。

3.2.1 使用光纤连接的站点:

各站点内的接地方法同集中布置的DCS设备。

3.2.2 使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线连接的站点。

a.控制室的各类地线先连接到公共连接板, 公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去, 整个接地网络是一个星型结构。

b.使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线两头通过网络浪涌保护设备 (信号避雷器, 通流量不小于5 kA) 与DCS的SWITCH、 HUB、REPEAT、或其他网络设备相连。两边的站点有各自的公共接地极, 各站点的接地方法同集中布置的DCS设备。5类双绞线或 DP屏蔽双绞线必须穿镀锌钢管或金属桥架敷设, 钢管或桥架必须可靠接地。当雷击, 或者电气事故造成两边地电位差过大时, 信号避雷器可以保护两边的设备。

3.3 DCS设备接地安装

接地体为钉入地下的良导体, 由接地总干线传来的电流通过接地体导入大地。接地体与接地总干线之间采用铜焊, 焊接后应做防腐处理。可用接地网干线把多个接地体连接成网, 接地网应满足DCS接地电阻的要求。当接地网干线与接地体采用搭接焊时, 其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6 倍, 见图1。

3.4 DCS接地降低土壤电阻率的方法

3.4.1 改变接地体周围的土壤结构。

在接地体周围的土壤2～3 m范围内, 掺入不容于水的、有良好吸水性的物质, 如木炭、焦碳煤渣或矿渣等, 该法可使土壤电阻率降低到原来的0.1～0.2。

3.4.2 接地体周围土壤用食盐、木炭分层夯实。

木炭和细掺匀为一层, 约10～15 cm厚, 再铺2～3 cm的食盐, 共5～8层。铺好后打入接地体。此法可使电阻率降至原来的0.2～0.3。但食盐日久会随流水流失, 一般超过两年就要补充一次。

3.4.3 长效化学降阻剂法。

既用长效化学降阻剂向接地体周围土壤喷散可使土壤电阻率降至原来的40%。

3.5 DCS接地材料及要求

3.5.1 接地体与接地网干线的材料要求

接地体和接地网干线所用钢材规格应符合规定, 若接地电阻满足不了要求时, 也可选用铜材。如果接地体和接地网干线安装在腐蚀性较强的场所, 应根据腐蚀的性质采取热镀锌、热镀锡等防腐措施或适当加大截面。

3.5.2 接地连线要求

DCS的保护地和屏蔽地连线应使用铜芯绝缘电线或电缆连接到厂区电气专用接地网或接地体上。当接地连线距离较长、DCS对接地电阻要求较高或接地干线分接的支线数量较多时, 宜选用表中截面较大的电线电缆。

4 现场接地注意事项

4.1 现场控制站:接地螺丝因机柜本体与底座间有胶皮形成绝缘, 屏蔽地汇流排与底座间绝缘, 因此, 现场控制站必须按规定做好接地处理, 即分别接至现场控制站接地汇流排上。I/O柜的电源地与UPS的电源地必须接至同一个地, 保证等电位。

4.2 现场控制站:操作员站、工程师站、网络交换机、服务器主机、系统显示器等采用外壳接地或直接将电源地线连接至电气接地网。

4.3 I/O模件:模拟量模件即直流24 V的负端应接至逻辑地汇流排上, 逻辑地汇流排接至屏蔽地, 再接入总接地汇流排。

4.4 现场控制站的保护地应从机柜下方的接地螺钉接至接地分干线, 现场控制站的屏蔽地应从接地汇流排接至公共连接板。

4.5 接地系统的电阻必须进行测试, 以保证接地能满足控制系统制造商的要求。

5 结束语

在DCS的使用中, 由供电和接地引起的工作异常占70%以上, 因此, 供电和接地的问题绝不容忽视。只要认真遵循系统的各项原则要求, 精心地施工和维护, DCS必能长时间地提供稳定可靠的服务。有条件时, 尽量考虑加装隔离变压器及浪涌电压抑止器, 以使接地系统更加规范, 更加完善, 提高DCS的抗干扰能力。

摘要：随着电力工业的迅速发展和热工自动化水平的提高, 分散控制系统 (DCS) 已在国内各电厂中得到广泛应用, 为了保证DCS的监测控制精度和安全、可靠运行, 对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计、接地箱布置等方面, 必须进行认真设计和统筹考虑, 为此, 结合华电富拉尔基发电总厂的DCS的应用情况, 对DCS的接地系统, 展开了全面讨论。

关键词：接地,屏蔽,安全,系统

参考文献

[1]电力建设工程施工质量监督安装工程国家电力公司电力工程质量监督总汇编[G].北京:中国电力出版社, 2002.

[2]杨蔚然、王志锡.热工仪表及控制装置安装[M].北京:中国电力出版社, 2001.

[3]徐平、李金灿.电控及自动化设备可靠性工程技术[M].北京:清华大学出版社, 1997.8.

[4]王志祥、朱祖涛.热工控制设计简明手册[S].北京:水利电力出版社, 1995.

DCS系统接地应用 篇5

随着我国硫酸工业的迅速发展和自动化水平的提高,DCS得到了广泛应用,对保证硫酸生产企业的安全、经济运行起到了十分重要的作用。

DCS系统合理、可靠的接地,是DCS系统实施过程中非常重要的内容。为了保证DCS系统的监测控制精度和安全、可靠运行,防止参数显示值大范围波动(表现为趋势曲线震荡)并最大限度遏制误动作的发生,必须对系统接地方式、接地要求、信号屏蔽、接地线截面选择、接地极设计等进行认真设计和统筹考虑。

1 DCS系统接地的基本要求

DCS系统接地的目的,是保证当DCS系统的信号、电源或DCS系统设备本身出现问题时,可以通过有效的接地系统承受过载电流,并迅速将过载电流导入大地。接地系统能够为DCS提供屏蔽层,消除电子噪声干扰,并为整个控制系统提供公共信号参考点(即参考零电位)。当接地系统发生问题时(接地电阻过大,多点接地,接地线断线或接地线与高电压、大电流设备相接触等),会造成人员的触电伤害及设备的损坏。据了解,有些硫酸企业的DCS系统经常出现不明原因的“死机”,大多是因为接地系统不良或存在问题所引起。

应用于硫酸企业的DCS控制系统,一般需要两种接地:保护地和工作地(逻辑地、屏蔽地等)。因为不存在易燃易爆物质,故不要求有本安地。

DCS系统保护地的接地方式:利用电气接地网作为DCS接地网,即与电气接地网共地;设DCS系统专用独立的接地网;设DCS专用接地网,经接地线、再接至电气接地网。

第三种接地方式与第二种接地方式有较多相同处,可以统称为专用接地网。以前DCS系统曾经较多地采用专用接地网,并且目前大多数设计中也要求采用专用接地网。但这种接地方式存在明显的缺点:施工难度高;占地面积大,投资高,维护管理困难,且实际效果不理想。

鉴于此,商洛炼锌厂的20万t烟气制酸装置DCS系统没有采用专用接地网,而是改用电气接地网接地,取得了良好的效果。

对公共接地极(网)的要求:

(1)当厂区电气接地网对地分布电阻≤4Ω时,可将厂区电气接地网当着DCS系统的公共接地极(网)。

(2)当厂区电气接地网对地分布电阻较大或较杂乱时,应设置独立的DCS系统公共接地极(网),即为DCS系统专用独立的接地网。

(3)设置独立的DCS系统公共接地极(网)时,应确保:没有本安地接入的公共接地极(网)的对地分布电阻小于4Ω,有本安地的小于1Ω,接地总干线的线路阻抗小于0.1Ω。

(4)接地极周围15m内无避雷地的接入点,8m内无30kW以上的高低压用电设备外壳的接入点。当现场无法满足该条件时,防雷保护地应通过避雷器/冲击波抑制器与公共接地极的主干线相连。电焊地切勿与公共接地极及其接地网搭接在一起,二者应距离10m以上。

2 DCS系统的接地原则

2.1 集中布置的DCS系统

集中布置的DCS系统的接地装置的配置应遵循以下原则:

(1)操作台、打印台、服务器(主控制器)柜、继电器柜、UPS柜、配电柜:应设置保护地螺钉。

(2)DCS系统I/O机柜:应设置屏蔽接地汇流排,保护地螺钉。采用隔离电源时,系统地(DC24V的负端)悬浮,以实现24VDC供电与交流供电系统的隔离;非隔离电源时,系统地应接在逻辑地汇流排上。

(3)仪表柜、操作盘(台):设置屏蔽地接地汇流排,保护地螺钉。

(4)安全栅柜:对于防爆有严格要求的场所,应配备安全栅柜。安全栅柜设置屏蔽地接地汇流排,本安地接地汇流排,保护地螺钉。

DCS系统的信号传输电缆的选择与敷设,应严格按照有关规定执行,一般均应采用屏蔽电缆。为了提高系统抗干扰能力,对于开关量I/O信号,最好选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆。信号传输电缆屏蔽层不得浮空,必须接地,接地方式应符合下列规定:

(1)当信号源浮空时,屏蔽层应在计算机侧接地。

(2)当信号源接地时,屏蔽层应在信号源侧接地。

(3)当放大器浮空时,屏蔽层的一端与屏蔽罩相连,另一端宜接共模地E(当信号源接地时,接信号地;当信号源浮空时,接现场地)。

(4)当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时,应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。

2.2 分散布置的DCS系统

分散布置的DCS系统设备之间的连接一般采用网络(通信)线。例如:现场控制站分散布置在离被监控设备、生产线较近的DCS系统机房,而操作员站位于远离现场的不同控制室,各站点间距离在100m以内的(含100m),一般使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线,超过100m的则要使用多模光纤连接。

使用光纤连接的站点:各站点内的接地方法与集中布置的DCS设备相同。

使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线连接的各站点,按以下原则进行接地:

(1)控制室的各类地线先连接到公共连接板,公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去,整个接地网络是一个星型结构。

(2)使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线时,两端应通过网络浪涌保护设备(最好使用通流量不小于5kA的信号避雷器)与DCS系统的SWITCH、HUB、RE-PEAT或其他网络设备相连。当雷击,或者电气事故造成两边站点的地电位差过大时,信号避雷器可以保护两边的设备。

(3)连接线两边的站点应有各自的公共接地极,二者不必用金属连接,各站点内部的接地方法同集中布置的DCS设备。

(4)DP屏蔽双绞线或5类双绞线必须穿镀锌钢管敷设或在金属桥架内敷设,钢管或桥架必须可靠接地。

3 DCS系统的接地安装

DCS系统的接地体为钉入地下的良导体,由接地总干线传来的电流通过接地体导入大地。接地体与接地总干线之间采用铜焊,焊接后应做防腐处理。可用接地网干线把多个接地体连接成网,接地网应满足DCS系统接地电阻的要求,为此应降低土壤电阻率。降低土壤电阻率的方法如下:

(1)改变接地体周围的土壤结构。在接地体周围2~3m范围的土壤内,掺入不溶于水的、有良好吸水性的物质,如木炭、焦碳煤渣或矿渣等。该法可使土壤电阻率降低到原来的1/10~1/5。

(2)用食盐、木炭降低土壤电阻率。将食盐、木炭分层夯实(木炭和细掺匀为一层,约10~15cm厚,再铺1层2~3cm厚的食盐,……共5~8层),铺好后打入接地体。此法可使电阻率降至原来的1/5~1/3。但食盐日久会随流水流失,一般超过2年就要补充一次。

(3)用长效化学降阻剂。用长效化学降阻剂方法可使土壤电阻率降至原来的40%。

4 现场接地注意事项

(1)现场控制站:接地螺丝因机柜本体与底座间有胶皮形成绝缘,屏蔽地汇流排与底座间绝缘,现场控制站必须按规定做好接地处理,即分别接至现场控制站接地汇流排上;I/O柜的电源地与UPS的电源地必须接至同一个地,保证等电位。

(2)操作员站、工程师站、网络交换机、主控制器(服务器主机)等采用外壳接地或直接将电源地线连接至电气接地网。

(3)I/O卡件(模件):采用隔离电源的模拟量卡件(模件)的24VDC负端接到系统地上;采用非隔离电源的模拟量卡件(模件)的24VDC负端接至逻辑地汇流排上,逻辑地汇流排接至屏蔽地,再接入总接地汇流排。

(4)现场控制站的保护地应从机柜下方的接地螺钉接至接地分干线,现场控制站的屏蔽地应从接地汇流排接至公共连接板。

(5)接地系统的电阻必须进行测试,以保证接地能满足控制系统制造商的要求。

5 结语

DCS系统接地的探讨 篇6

现代火电企业采用DCS控制系统已较为普遍。由于现场环境复杂多样, 造成DCS控制系统在运行中产生一些难以预计的故障现象, 而影响安全生产。其中DCS控制系统接地方式不当, 是影响系统正常运行的重要原因之一, 轻者可能造成测量信号不准, 严重时将烧坏模件, 甚至影响DCS系统的安全和人员安全。笔者所在企业脱硫DCS系统中, 就发生过接地不当引起设备故障的问题。

(1) 在对DCS系统接地要求的理解上, 存在着混乱的现象。DCS的接地原则是:“独立引出, 一点接地”。该原则的目的是为DCS系统有一个统一的等电位。

(2) 所有DCS制造商出于对DCS设备本身的考虑, 提出了独立接地的要求, 设计者为满足DCS设备要求, 采用独立接地, 通常忽视其他接地网的存在和影响。由于火电企业建筑物的金属构件和管线等, 使得各接地系统很难真正独立。发生故障时, 工厂其他电气接地网和DCS接地网之间可能产生巨大电位差, 可能使大批电气设备或DCS设备受到损害。鉴于以上状况, DCS系统采用独立的接地网并非是最好的处理方式。对DCS系统的接地, 有必要进行综合分析, 选择合适的接地网。

2 DCS系统相关接地的分析

DCS系统包括:主机箱、操作站 (工程师操作站和操作员操作站) 、输入输出卡、输入输出端子板、信号线和现场仪表等。主机箱、操作站、输入、输出模件柜、安全栅柜等设安全地、交流工作地、逻辑地;DCS传输的直流信号需要直流工作地和电缆屏蔽接地;由于火电企业的特殊性, 一般厂内都会安装避雷装置, 还有避雷地。因此, 与DCS系统运行相关的地有:安全保护地、交流工作地、直流工作地、安全栅地、屏蔽接地和避雷地。

2.1 安全保护地

安全保护地即电器设备和电子学设备的金属机箱接地, 当出现漏电时, 漏电流被保护地旁路。其目的是防止因DCS设备漏电, 机壳对地电位升高对人身和设备安全造成威胁。为了防止设备外壳的静电荷积累。仪表盘、仪表柜、仪表箱、PLC及DCS机柜、操作站及辅助设备、供电盘、供电箱、接线盒、电缆槽、电缆托盘、穿线管、铠装电缆的铠装护层等均应接保护地。保护地应接至厂区电气专业接地网,

2.2 交流工作地

交流工作地是DCS系统所使用的交流电源设备的N线接地。为防止变压器线圈击穿而使变压器次级带上危险的高压, 在供电系统的源端 (电力变压器次级) 处将中线接到大地电极。为减少于扰, 防止不稳定电位的侵入, 现在的配电系统中N线与安全保护地线是分开的, 即采用HN—S配电方法。

2.3 直流工作地

直流工作地也可以成为逻辑地。DCS系统的直流电源地线即DCS数字电路地和信号线的接地。它是接至DCS的外部接口模块通路的负极和所有逻辑电路地的等电位参考点。地线干扰和地线电位变化不仅影响CPU正常工作, 而且会使模拟量和开关量的输入与输出产生误差, 特别是一些专用设备送至DCS系统的模拟量, 常常因为直流工作地的电位不一致, 而造成信号不准或信号乱变。DCS系统直流工作地包含其本身的直流地和外部接口及输人输出信号的直流地两部分。DCS本身的直流地一般称为系统地, 外部接口及输入输出信号的直流地分为现场端信号接地和计算机端接地。DCS系统的接地原则是“单独引出, 一点接地”, DCS系统接地要求单独引出, 是为了将各类接地进行隔离, 实行单独处理, 减少各类接地问的共模干扰。DCS系统要求进行一点接地, 这是考虑到如果两点或多点接地, 就会形成地回路, 产生地回路噪声。这样就会对测量信号造成一定的影响。所以DCS的系统地和外部接口及输入输出信号的现场端信号接地和计算机端信号接地必须各自集于一点后, 再接人接地网。在实际应用中, 由于现场仪表相对分散, 把现场仪表的信号地线集中于一点接地, 工程浩大。而且, 系统或信号进行接地处理的目的, 是让各自电路有一个统一的等电位参考点。由于DCS系统传递的是差模信号, 现场仪表的电路地与DCS系统的电路地通过信号线实现了很好的等电位连接;现场仪表的电子部分与机械部分及地是隔离的, 在计算机端, 一般系统地与机箱也是隔离的;传输线用屏蔽电缆, 防止电磁辐射的干扰。所以, 对系统地和信号地也可采用悬空地 (即系统地和信号线低端不接地) 。系统地和信号地采用悬空地的方法。

2.4 屏蔽接地

屏蔽接地是指电气装置为防止其内部或外部电磁感应或静电感应的干扰而对屏蔽体进行的接地。如某些电气设备的金属外壳、电子设备的屏蔽罩或屏蔽线缆的接地。对一般工厂DCS系统的屏蔽接地主要是信号传输线路线缆屏蔽层的接地。根据有关技术规定要求, 计算机或DCS系统信号电缆的屏蔽层不得悬空, 必须接地, 其接地方式应符合下列规定:当信号源悬空时, 屏蔽层应在计算机侧接地;当信号源接地时, 屏蔽层应在信号源侧接地;当放大器悬空时, 屏蔽层的一端与屏蔽罩相连, 另一端宜接共模地 (当信号源接地时, 接信号地。当信号源悬空时接现场地) 。当屏蔽电缆途经接线盒分断或合并时, 应在接线盒内将其两端电缆的屏蔽层连接。DCS系统信号电缆的选择与敷设, 应严格按照有关规定执行。屏蔽电缆的屏蔽层应按以上要求进行接地。为了提高DCS系统的抗干扰能力, DCS系统开关量输Ⅳ输出信号, 选用阻燃型对绞铜网屏蔽计算机电缆。

2.5 避雷地

避雷接地旨在安全分散易被设备金属外壳和电气系统接收的放电电荷, 保护人和设备免遭雷击, 同时也抑制雷击对系统的干扰, 保证系统在闪电闪击过程中正常运行。应在工厂主要装置和主要建筑的顶部安装避雷装置。各避雷针与接地电极相连, 接地电极的电阻小于0.1 Q。

3 DCS系统接地和等电位联结

3.1 DCS系统接地极的建立

目前, 供电系统普遍采用三相五线制 (HN—S制) 配电方法, 中线N和保护地PE是各自独立相互绝缘的导体, 只是在供电系统的源端 (电力变压器次级) 处才接在一起, 并接到大地电极。因为保护地与中线完全独立, 在正常工作状态下, 保护地线不会带任何电流, 十分“干净”。DCS系统主要适用220 V交流电源, 没有高电压或强电流设备, 这样采用供电系统的保护地、DCS系统的保护地及工作地共用一个接地网。避雷地通过避雷器/冲击波抑制器与公用接地网的主干线相连。公用接地极建在中控室地下, 接地体为钉入地下的良导体, 由接地总干线传来的电流通过接地体导人大地。接地体与接地总干线之间采用铜焊, 焊接后做防腐处理。用接地网干线把多个接地体连接成网, 接地网应满足DCS系统接地电阻的要求。接地网干线与接地体采用搭接焊, 其搭接长度必须为扁钢宽度的2倍或圆钢直径的6倍。图l为接地体安装图。图1接地体安装图为保证接地电阻达到系统要求, 改变接地体周围的土壤结构。在接地体周围的土壤2~3 m范围内, 掺人不容于水的、有良好吸水性的物质, 如木炭、焦碳煤渣或矿渣等, 该法可使土壤电阻率降低到原来的I/5~1/10。完成后, 接地网与大地间电阻可满足对接地电阻的要求。DCS系统接地要求:模拟接地65 Q, 屏蔽接地≤10 Q, 保护接地≤100 Q。

3.2 DCS系统等电位连接

DCS所在建筑物的强电系统和各种弱电系统应采用共用接地系统, 并于中控室 (DCS所在房间) 作等电位连接。在实施等电位连接时, 要严格区分不同性质的地, 做到不混接。在处理信号时把电阻、24V直流电压、20 MA直流电流信号、开关量信号分开处理, 以防止不同信号间的干扰。计算机的输入输出信号电缆敷设在带盖的电缆槽中, 电缆槽道及盖板保证良好接地。单根信号电缆穿钢管或金属软管敷设, 电缆管要保证良好接地。电缆屏蔽层宜选用铜带屏蔽或铝箔屏蔽。屏蔽层接地的原则为一端接地, 屏蔽层接地有两种方式:

(1) 传输模拟信号、脉冲频率信号时, 若信号源没有接地, 屏蔽电缆在控制室一侧接地。

(2) 信号源接地如热电偶、p H计电极等本身接地时, 屏蔽电缆在现场信号源一侧接地。

在控制室内, 工作接地汇总板和保护接地汇总板各自分别由两条单独的接地干线接到总接地板上, 总接地板经接地总干线接到接地极。在每个DCS机柜里, 有两条接地汇流条, 一条是供DCS系统用的屏蔽接地, 另一条供保护接地用, 两路接地分别接到工作接地汇总板和保护接地汇总板。DCS机柜需要采用绝缘垫片与基础槽钢绝缘使机柜悬空。

3.3 DCS系统接地要求

(1) 系统的接地铜板到大地的接地电阻<1Ω最佳, 不得大于2.5Ω

(2) 接地总干线的线路阻抗小于0.1Ω

(3) 各机柜与机房的金属槽钢必须绝缘, 最低不能低于2MΩ

(4) 工程师站、操作员站采用3*2.5mm电源电缆在电源柜内接地

(5) 接地极周围15米内无避雷地的接入点

4 DCS系统接地方式

4.1 利用电气接地网作为DCS接地网, 即与电气接地网共地

4.2 设DCS系统专用独立的接地网

4.3 设DCS专用接地网, 经接地线、再接至电气接地网

由于第三种接地方式与第二种接地方式有较多相同处, 根据统计, 以往计算机或DCS系统曾经较多的采用过专用的接地网, 但这种接地方式存在的缺点是:占地面积太大, 投资高, 电缆及接地网钢材耗量大, 距厂房有相当的距离 (因不易在厂房内找到合适的位置) , 管理、维护、测量及查找接地极和接地线不方便, 且效果不甚良好。

4.4 远程I/O柜接地方式

分散布置DCS系统现场控制站分散到现场, 而操作员站位于不同的控制室, 分散直径在500米的范围内, 各站点间使用多模光纤或5类双绞线或DP屏蔽双绞线等连接。使用光纤连接的站点, 各站点内的接地方法同集中布置的DCS设备;使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线连接的站点:控制室的各类地线先连接到公共连接板, 公共连接板通过接地总干线与公共接地极相连。从公共接地极看过去, 整个接地网络是一个星型结构。使用5类双绞线或DP屏蔽双绞线两头通过网络浪涌保护设备 (信号避雷器、通流量不小于5KA) 与DCS的SWITCH、HUB、REPEAT、或其他网络设备相连。两边的站点有各自的公共接地极, 二者不必有金属连接, 各站点的接地方法同集中布置的DCS设备。5类双绞线或DP屏蔽双绞线必须穿镀锌钢管或金属桥架敷设, 钢管或桥架必须可靠接地。当雷击, 或者电气事故造成两边地电位差过大时, 信号避雷器可以保护两边的设备。

5 小结

DCS控制系统的接地技术是十分复杂而又非常重要的技术, 在系统设计和实施中必须给予高度重视。我厂主机房DCS系统采用了文中所述的接地技术, 系统工作多年, 没有出现因接地问题而造成人员伤害和设备损坏以及系统的不正常运行。对DCS控制系统的接地, 不能像当然以为只要接地电阻符合要求就解决了问题, 还要考虑本文中提到到可能出现的种种问题, 以保证DCS系统的安全可靠运行。

摘要：DCS系统的可靠接地是保证DCS安全和可靠运行的首要条件。本文根据我电厂的系统设计和现场经验, 对DCS系统的接地进行了探讨, 提出了直流工作地悬空的处理方法。

关键词：DCS系统,接地,探讨,悬空

参考文献

[1]GB50057-1994建筑物防雷设计规范[S].2000.

[2]王厚余.信息技术 (IT) 设备的接地和等电位联结[Z].WTO与中国电气设备全国巡回研讨会交流材料, 2004.

热网DCS系统软件优化 篇7

关键词：DCS,SIMATICPCS7,冗余,WinCC

1 系统现状

油田热电厂热网DCS控制系统采用SIEMENS公司的产品SIMATIC PCS7版本5.0开发的基于windows NT 4.0英文版系统运行属于典型的服务器/客户机模式的DCS控制系统。硬件采用双总线通讯上挂2个DPU (分散控制单元) 实现过程测量和控制功能, 配备三台操作员站, 分别放置在三台机组的单元控制室内, 每个站均可对热网实现全面监控操作, 起到相互备用的作用, 1个工程师站。1:1冗余的通讯接口卡设计有传输出错检测技术, 一条网络故障, 系统会自动切换到另一条网络上进行通讯, 保证通讯的可靠性。热网DCS控制系统自2003年改造至今, 已经历6年连续运行。

热网2005年5月供热面积达416万平方米, 截止2006年5月供热面积达560万平方米, 截止2007年12月供热面积达660万平方米。根据大庆市供热办的要求, 2008年龙凤地区新增的供热面积124.1万平方米, 东风新村地区新增的供热面积113.43万平方米以及2007年已建待供的116.67万平方米由油田热电厂承担供热任务。

2009年底油田热电厂需要承担的供热任务为1014.2万平方米。自从2003年系统调试到正常使用头三年期间, DCS系统运行情况良好, 而且大大提高了生产效率。自2006年开始随着供热面积逐年增加, DCS控制系统的I/O点数量也随之增加, 累计I/O点数量将近2000点。在I/O点数增加的过程中发现, 原配置的硬件的负荷率最高达到96%, 在这样的情况下, 系统不仅常常出现死机, 当达到90%以上的时候, 系统延迟较大, 严重时系统容易崩溃, 这样对现场设备的安全运行造成很大的威胁。

同时热网DCS控制系统运行至今, 还暴露出一些其他问题, 如总线通讯故障、操作员站死机、模件电源开关过热、总线冗余故障、ET200M子站总线冗余故障、DCS控制系统程序编制不规范导致程序丢失、设备误动以及系统出现低电压是导致控制瘫痪等诸多问题。

1.1 通过对上述问题的研究和详细分析后找出系统存在这些问题的主要原因:

1.1.1限于热网DCS系统改造初期技术条件的限制以及系统软硬件运行多年, 其技术水平已不能满足现场的运行维护要求, 如控制系统运行在微软的NT操作系统环境, 不能对系统程序进行必要的安全备份。

1.1.2在windows NT 4.0英文版操作系统的制约下很多新的硬件无法使用, 例如操作员站及工程师站操作系统无法升级新硬件, 不支持该USB设备等问题亟待解决。

1.1.3现场站及硬件地址点数相对过多, 地址配置参数需调整, CUP参数设置不当。

1.1.4 SIMATIC PCS7版本5.0基于SyBase的数据库自身的效率, 厂网MIS通讯任务过重。

这些问题已严重影响了热网系统的安全运行。

2 系统优化

2008年利用热网大修的有利时机, 对控制系统进行一次全面优化改进造, 同时包括新增的热网计费系统。

2.1 热网DCS软件优化的主要内容:

(1) 采用SIEMENS公司的最新产品, 全集成新一代SIMATIC PCS7版本6.0自动化过程控制系统, 对现有热网DCS控制系统进行软件升级, 它是基于windows 2000操作系统, OS基于WinCC6.0以上版本, 用的是Microsoft SQL Server for WinCC数据库, 通过OPC、SQL等技术使得不同系统之间的准确、高速、大量的数据交换得以实现全集成, 一体化的解决方案, 其集成的核心是统一的过程数据库和唯一的数据库管理软件, 所有的系统信息都存储于一个数据库中而且只需输入一次, 这样就大大增强了系统的整体性和信息的准确性。

(2) 在原有热网DCS控制逻辑的基础上, 重新编制热工检测系统、自动控制系统软件并进行软件优化, 增加部分I/O卡件和相关软件逻辑编制包括顺序控制 (SCS) 和数据采集 (DAS) 等功能。

(3) 在现有热网控制室内, 对现有热网控制系统增加计费系统。

(4) 在控制方式不变的情况下, 同时整合2006年~2008年的新增的控制系统, 及2009年新增热网计费系统使之同原有热网系统能够作为一个完整的DCS控制系统, 在完成软件组态、整套系统安装调试后, 保证优化后的热网DCS系统安全、可靠、经济运行。

2.2 热网DCS软件优化的技术关键点:

由于, PCS7 V5.0的OS应是WinCC5.0, 用的是SyBase的数据库, 而PCS7 V6.0及以上版本基于WinCC6.0以上版本, 用的是Microsoft SQL Server for WinCC数据库;由于数据库之间无法转换, 为此, 优化过程所有软件全部重新自行编制。

2.3 热网DCS软件优化后达到的技术指标:

(1) 在热网控制室内实现热网机组的启停;

(2) 在热网控制室内实现113套设备正常运行的开关操作控制和调整;

(3) 在热网控制室内实现异常工况和紧急事故处理。

(4) 在热网控制室内实现正常运行工况的监视, 模拟量显示精度达到0.25。

(5) 变频泵闭环控制等17回路, 均实现自动控制。

3 效果对比

与优化前相比, 现有热网DCS系统拥有10项独特的技术优势:

(1) 基于优秀的SIMATIC PCS7 V6.0平台。

(2) 遵循全集成自动化理念, 可完成过程工业领域的所有控制任务。

(3) 系统所有组件都采用基于TIA架构的标准硬件和软件, 可通过西门子公司完成一站式采购。

(4) 通过PROFIBUS实现真正的分散结构, 易于与FF仪表的集成。

(5) 包括网络通讯、控制器、I/O、PA仪表在内的所有层次的冗余。

(6) 非常灵活的可伸缩性, 从小型, 可控制100个I/O点的PCS 7 Box, 一直到控制100000点, 基于客户机/服务器架构的大型系统。

(7) 高性能的设计与工程工具, 可显著降低工程成本, 缩短工程周期。

(8) 集成过程安全技术, 独特的安全矩阵技术可减少人为误差。

(9) 强大的资产管理功能可集成传统的非智能设备

4应用

本次优化改进完成后, 热网增加计费等系统与现有热网系统能够作为一个完整的系统, 自动化水平、系统稳定性、安全性有了很大提高, 从本质上避免了热网DCS系统软件的不安全隐患。

由于前期进行大量试验、探索了很多许多成熟经验, 系统软件优化改进后运行一直比较稳定, 没有出现保护误动或拒动事故。热网大修后一次启动成功。

参考文献

[1]张虹, 王林涵, 徐用懋.Fuzzy-PI复合控制在电站锅炉过热蒸汽温度控制中的应用.自动化仪表, 1999;20 (11) :28～31

DCS综合管理系统 篇8

1 DCS系统故障情况

6月29日18:32, 整个窑尾DCS系统陷入瘫痪, 所有参数均无法显示和调节。包括窑尾高温风机系统、预热器及热风管道、增湿塔、均化库底及出库系统、生料计量和输送、窑尾煤粉计量和输送系统以及窑中主电动机及辅助设备系统。故障发生后, 操作员立即通知电气人员进行处理。检查后, 发现窑尾控制柜温度过高, 使DCS系统CPU无法工作, 导致窑尾DCS死机。处理此次DCS系统故障需要断电后复位, 但断电后大量设备要跳停, 后果无法估计, 再加上窑头及篦冷机系统正常, 通过部分参数还可以监控整个系统的运行状况, 所以窑系统一直在运行。在此期间一直在处理DCS故障, 但均未处理好。直至19:55窑内温度降低, 开始跑生料, 才在操作员的要求下于2008对DCS系统CPU断电, 停窑, 21:21处理好后开窑主传投料。

在DCS系统故障的情况下, 窑系统运行了96min。在整个过程中, 系统在无法监控、无法操作的状态下运行, 对设备运行和人员安全带来了巨大的威胁, 也给生产带来了一定的困难。

2 DCS系统故障中控窑系统操作预案

2.1 DCS一般性系统故障

DCS系统发生一般性故障时窑系统部分设备和参数无法监控和操作, 但不影响整个窑系统运行。应立即通知相关人员进行处理并汇报相关领导, 结合可以监控的信息进行调整操作, 通知现场人员监控中控无法监控的设备, 必要时把部分设备转为现场操作。

2.2 短时间可以处理好的DCS死机

DCS死机但能在30min之内处理好时, 应通知现场巡检人员密切关注各主机设备运行情况并检查输送设备保证料流通畅。待DCS处理好后, 针对系统运行状况进行相应调整操作, 使系统恢复正常运行。

2.3 短时间无法处理好的DCS死机

DCS死机且在30min之内无法处理好时, 应停机处理。具体步骤如下:

2.3.1 人员安排

所有操作均由现场完成。在故障20min后, 通知值班员及现场巡检人员准备停机, 现场到位。具体安排如下:均化库底一人 (巡检工) 、预热器顶一人 (巡检工) 、篦冷机一人 (巡检工) 、窑中窑头一人 (值班员) 、窑尾和窑头电力室各一人 (电工) 。处理过程中所有人员要密切配合, 统一由中控操作员指挥, 合理安排, 减少无效工作, 协调好生料磨及发电操作。

2.3.2 停机步骤

1) 关闭生料秤前手动闸板, 停均化库及生料仓流化风机, 停炉煤及头煤, 开启窑托轮油泵, 停窑主电动机, 待窑不转后开辅传慢转窑。

2) 通知生料操作员和发电操作员进行调风, 预热器人员手动逐步关闭预热器顶热风挡板至10%, 手动打开冷风挡板至100%;同时篦冷机人员把固定端风机风门关到50%左右, 一段关到30%, 二、三段风机停机, 检查破碎机、拉链机、电除尘器运行状况。操作员到窑头观察窑头负压状况, 协调预热器人员和篦冷机人员调风, 避免窑头正压, 预热器人员结合预热器顶负压状况, 关闭气动闸板和收尘蝶阀。