利用HARMONAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)火電廠主控系統(tǒng)的開發(fā)，采用RTC進(jìn)行工程組態(tài)，用Intouch作為系統(tǒng)的監(jiān)控軟件，將先進(jìn)的操作管理、優(yōu)越的控制功能和系統(tǒng)的可靠性完美地結(jié)合在一起，達(dá)到分散控制集中管理的目的。
分散控制系統(tǒng)DCS應(yīng)用于火電廠主控系統(tǒng)中，將管理監(jiān)控、實(shí)時(shí)控制、數(shù)據(jù)采集等功能分散到不同的計(jì)算機(jī)中，并采取冗余技術(shù)，保證了系統(tǒng)的可靠性;利用計(jì)算機(jī)組態(tài)和圖形化技術(shù)實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)功能的模塊化組態(tài)，以適應(yīng)不同控制過(guò)程的控制要求和算法，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的調(diào)試和投運(yùn);將過(guò)程數(shù)據(jù)進(jìn)行記載，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)將數(shù)據(jù)自動(dòng)傳輸?shù)缴a(chǎn)管理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)集成化管理與控制。
1 火電廠主控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
火電廠主控系統(tǒng)的控制方式分為：DAS、MCS、SCS、BMS、DEH等，其中系統(tǒng)由DCS來(lái)實(shí)現(xiàn)。山武公司的DCS系統(tǒng)有較強(qiáng)的抗干擾能力及完善的模擬量和數(shù)字量I/0模塊，在火電廠主控系統(tǒng)應(yīng)用中，摒棄了以往的模擬盤、儀表盤、操作按鈕控制臺(tái)等，采用上位機(jī)聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)完成控制與管理任務(wù)。
1.1 主控系統(tǒng)的配置與功能
在有近2000個(gè)開關(guān)量，200多個(gè)模擬量測(cè)點(diǎn)和20多個(gè)PID調(diào)節(jié)回路控制對(duì)象的火電廠中，主控系統(tǒng)可配置三套開放式監(jiān)控操作站(HSS)、兩臺(tái)激光打印機(jī)、一臺(tái)針式打印機(jī)、一套冗余HARMONAS控制器(HC)，整個(gè)控制系統(tǒng)通過(guò)以太網(wǎng)相連，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共享、達(dá)到操作和管理的集中控制要求。主控系統(tǒng)具有如下功能：采集與監(jiān)視工作過(guò)程數(shù)據(jù)，以動(dòng)態(tài)的畫面顯示;實(shí)現(xiàn)各種控制以及聯(lián)鎖保護(hù);處理數(shù)據(jù)報(bào)警與系統(tǒng)報(bào)警;存儲(chǔ)、查詢數(shù)據(jù);生成各種報(bào)表等。
三套操作站中，一套為工程師站兼操作員站，兩套為操作員站，通過(guò)交換機(jī)與主控制器相連?，F(xiàn)場(chǎng)信號(hào)通過(guò)安全柵進(jìn)入控制柜與I/O卡件相連，通過(guò)控制器來(lái)完成現(xiàn)場(chǎng)模擬量、開關(guān)量的數(shù)據(jù)采集及對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)控制。當(dāng)操作站或網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)故障時(shí)，控制器可以獨(dú)立工作。圖1為火電廠主控系統(tǒng)配置圖。
1.2 監(jiān)控操作站
作為人機(jī)接口，從硬件開放的角度出發(fā)，采用最負(fù)盛名的工業(yè)級(jí)DELL PC，并安裝完全開放的Windows 2000作為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，完全支持 SQL、DDE、OLE、ODBC和OPC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，被稱為協(xié)調(diào)監(jiān)控站HSS(HARMONAS Supervisory Station)。
1.3 HARMONAS控制器(HC)
HC由中央處理單元(CPU)模塊、控制模塊、通訊模塊、適配器單元接口(AuI)=I奠塊及//O卡件組成，它具有如下特點(diǎn)：
(1)具有19種標(biāo)準(zhǔn)算法的調(diào)節(jié)控制功能;
(2)具有128個(gè)邏輯功能塊和26種邏輯算法的邏輯運(yùn)算功能;
(3)具有足以處理各種連續(xù)/非連續(xù)過(guò)程問題的順序控制功能;
(4)提供用戶再開發(fā)功能，如非標(biāo)算法等用戶編程功能。
本系統(tǒng)的控制變量共有2120點(diǎn)，其中DI948點(diǎn)，AI138點(diǎn)，DO948點(diǎn)，AO86點(diǎn)，主要控制卡件的選擇如表1所示。
本系統(tǒng)卡件數(shù)為75塊(其中冗余卡件為15塊)，相當(dāng)于90塊卡件，可配置三臺(tái)控制柜(最多可安裝120塊卡件)。模擬量輸入卡件對(duì)模擬輸入信號(hào)進(jìn)行數(shù)字濾波、線性修正和熱電偶的冷端溫度補(bǔ)償，并可設(shè)置兩個(gè)上限和兩個(gè)下限報(bào)警;對(duì)流量信號(hào)和水位信號(hào)進(jìn)行溫度、壓力校正及線性處理等。開關(guān)量輸入卡件對(duì)開關(guān)量輸入信號(hào)進(jìn)行開入跳變紀(jì)錄并同時(shí)存盤，已備事故分析查閱，具有經(jīng)濟(jì)指標(biāo)計(jì)算與性能分析計(jì)算功能;歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、機(jī)組數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)1個(gè)月，實(shí)現(xiàn)一次風(fēng)粉濃度在線檢測(cè)，二次風(fēng)速測(cè)量。
模擬量調(diào)節(jié)系統(tǒng)MCS部分主要包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)、給水自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、過(guò)熱汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、再熱汽溫自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、送風(fēng)量自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)(含氧量控制)、引風(fēng)自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)、凝結(jié)器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)、軸封汽壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)、高壓水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)等。各調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運(yùn)行操作均在操作員站上完成，自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的參數(shù)整定在工程師站上或授權(quán)的操作員站上完成。
2 HARMONAS組態(tài)軟件
HARMONAS系統(tǒng)的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)采用微軟公司的win—dows 2000，數(shù)據(jù)記錄軟件采用Excell;在開放的工程應(yīng)用軟件Intouch 上開發(fā)了RTC系統(tǒng)生成軟件;采用Intouch軟件進(jìn)行監(jiān)控。Intouch軟件定義方便，報(bào)表功能強(qiáng)大，內(nèi)部按鈕等圖庫(kù)形式多樣，安全鎖采用硬件狗和軟權(quán)的形式，使用安全、可靠。
2.1 RTC 的主要功能
(1)資料管理;
(2)硬件設(shè)計(jì);
(3)控制功能設(shè)計(jì);
(4)邏輯功能設(shè)計(jì);
(5)順序功能設(shè)計(jì);
(6)報(bào)表生成功能;
(7)歷史，趨勢(shì)定義功能。
2.2監(jiān)控系統(tǒng)功能
監(jiān)控系統(tǒng)由一個(gè)主畫面和若干分畫面組成，以變量和狀態(tài)變量實(shí)時(shí)顯示。設(shè)備的工作狀態(tài)以動(dòng)畫形式顯示、模擬量以數(shù)值形式顯示。主畫面顯示整個(gè)火電廠的生產(chǎn)運(yùn)行狀態(tài);分畫面顯示子控制系統(tǒng)的工作狀態(tài)，包括汽機(jī)控制系統(tǒng)、鍋爐燃燒控制系統(tǒng)、爐膛安全保護(hù)系統(tǒng)、給水泵控制系統(tǒng)等。分畫面以類似常規(guī)調(diào)節(jié)表和指示表的形式顯示回路和測(cè)量指示點(diǎn)的信息，如變量值、設(shè)定值、輸出值、控制方式(MAN，AUTO/CASC)和高低報(bào)警(無(wú)報(bào)警時(shí)不出現(xiàn))等。操作員可從分畫面調(diào)出任意變量(模擬或數(shù)字)的信息。對(duì)于模擬回路，操作員可對(duì)設(shè)定值、輸出值、控制方式等進(jìn)行操作;對(duì)于數(shù)字回路，操作員可對(duì)設(shè)備發(fā)出啟、停命令;畫面可顯示出命令狀態(tài)和實(shí)際工作狀態(tài)。細(xì)目畫面用于顯示出任一指定控制點(diǎn)的全部信息。趨勢(shì)曲線畫面可用不同的顏色和時(shí)問間隔在一個(gè)畫面上顯示8個(gè)變量，變量可任意選擇組合，并有放大和卷動(dòng)功能。報(bào)警匯總畫面包括全部的報(bào)警點(diǎn)，并可按時(shí)問順序列出最近的200個(gè)報(bào)警，包括儀表標(biāo)號(hào)、報(bào)警內(nèi)容、開始和恢復(fù)正常工作的日期和時(shí)問等，未經(jīng)確認(rèn)的報(bào)警點(diǎn)則處于閃爍狀態(tài)。
2.3報(bào)表功能
用報(bào)表生成軟件(EXCEL)可以建立和修改報(bào)表，并可對(duì)報(bào)表的各個(gè)字段進(jìn)行組態(tài)。報(bào)表功能可由程序控制、報(bào)警控制和操作員控制啟動(dòng)，可由任意一臺(tái)打印機(jī)完成打印任務(wù)。
3 結(jié)論
HARMONAS系統(tǒng)的應(yīng)用，使得火電廠主控系統(tǒng)安全可靠、易于擴(kuò)展、維修方便。HC采用高耐熱部件、CMOS技術(shù)高密度設(shè)計(jì)，確保了系統(tǒng)的可靠性和事故容錯(cuò)性;軟硬件均采用模塊化結(jié)構(gòu)，易于擴(kuò)展;維修時(shí)只需更換卡件即可，并且卡件可以帶電更換，維修方便。
參考文獻(xiàn)：
[1]王亞民，陳青，劉暢.組態(tài)軟件設(shè)計(jì)與開發(fā)【M】.西安：西安電子科技大學(xué)出版社，2003.
[2]熊靜琪.計(jì)算機(jī)控制技術(shù)【M】.北京：電子工業(yè)出版社，2003.
[3]陳倩茵.廠用電監(jiān)控系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用啪.電力自動(dòng)化設(shè)備，2005，25(3)：85—87.
[4]吳偉，孫建.淺談發(fā)電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)納入機(jī)組DCSIJ].山東電力技術(shù)，2000.(2)：45-48.
[5]曹懷虎，余鎮(zhèn)危，王磊，等.以太網(wǎng)DCS中基于MODBUSfrCP協(xié)議通信的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)【J】.計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì)，2004，25(2)：314—317.
[6]吳維寧，張文亮.提高電力系統(tǒng)軟件可靠性措施的研究Ⅲ.電力自動(dòng)化設(shè)備，2003，23(3)：53—55.
（轉(zhuǎn)載）
