HIACS-5000M大型電站集散型控制系統(tǒng)分析

1 引言
1.1 電站控制工程面臨的問題
(1) 基本問題
系統(tǒng)規(guī)模大;高可靠性;快速性、快速控制、快速保護(hù);控制策略。
(2) 新形勢下，新的要求
提高自動化水平，降低工程造價;DCS系統(tǒng)的地理分散配置:減少電纜、減少中控室及設(shè)備間面積;提高經(jīng)濟(jì)運(yùn)行水平。
1.2 HIACS系統(tǒng)特點(diǎn)
(1) 高可靠性:接受控制系統(tǒng)設(shè)備分散化、自動化;
(2) 易擴(kuò)展性:采用遞階數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，使通信分層化;
(3) 控制、保護(hù)的快速性:采用獨(dú)特的硬件、軟件體系設(shè)計，保證了大機(jī)組控制工程師保護(hù)、控制作用的快速性;
(4) 化硬件:受控設(shè)備接口模塊化、集成化;
(5) 監(jiān)視操作性好:采用高智能操作員站;
(6) 軟件編程容易:采用控制圓形編程，自動生成執(zhí)行文件;
(7) 系統(tǒng)維護(hù)方便:采用漢字提示、人機(jī)對話維護(hù)方式。

2 HIACS系統(tǒng)發(fā)展過程
HACS系統(tǒng)的發(fā)展過程示意圖如圖1所示:

圖1 HACS系統(tǒng)的發(fā)展過程示意圖

3 國電公司九江火力發(fā)電廠Ⅲ期工程1、2號機(jī)組控制室布局
布局圖如圖2所示。

圖2 1、2號機(jī)組控制室布局圖

4 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和實(shí)時通信網(wǎng)絡(luò)
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

(1) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn):
FDDI高速光纖網(wǎng)作為控制級網(wǎng)絡(luò);
設(shè)計了外圍設(shè)備網(wǎng)絡(luò)，作為對外的通信網(wǎng)絡(luò);
站功能相對完整獨(dú)立，系統(tǒng)性強(qiáng);
負(fù)荷均衡、無重負(fù)荷點(diǎn)、無薄弱環(huán)節(jié);
提高系統(tǒng)自治性。
(2) 控制級通信網(wǎng)絡(luò)特性(μΣ-100);
速率:100Mbps(信號轉(zhuǎn)送速度125Mband);
規(guī)格:IEEE802.5;
介質(zhì):光纖(GI-50/125μm);
掛站數(shù):255;
站間距離:Max100km;
總長:Max100km;
通道方式:1:N，1:1均可;
網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu):雙重化環(huán)型網(wǎng);
通信內(nèi)存:Max256KB。
Loop Back功能圖如圖4所示。

圖4 Loop Back功能圖

5 電源分系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計
HIACS系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 HIACS系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)圖

6 高抗干擾的接口電路設(shè)計
工業(yè)環(huán)境下的主要干擾特性及對策方法如圖6所示:

圖6 抗干擾及其對策

電源隔離及單點(diǎn)接地系統(tǒng)設(shè)計如圖7所示。

圖7 接地系統(tǒng)示意圖

7 完善的故障的診斷系統(tǒng)
(1) 完善的閉環(huán)控制系統(tǒng)故障診斷概念，如圖8所示。

圖8 系統(tǒng)診斷概念

(2) 計算機(jī)科學(xué)的故障診斷方法:
控制器故障的診斷:
非法指令校驗(yàn);
非法地址校驗(yàn);
總線周期校驗(yàn);
WDT超時校驗(yàn);
內(nèi)存校驗(yàn);
DMA錯誤校驗(yàn)。
(3) 計算機(jī)科學(xué)的故障診斷方法
網(wǎng)絡(luò)故障的診斷:
CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn));
ARO(自動重發(fā)操作);
站應(yīng)答校驗(yàn);
超時校驗(yàn)。

8 雙重化配置及可維護(hù)特性
(1) 系統(tǒng)雙重化，冗余設(shè)計思想和實(shí)施方法
操作總站:操作員站多臺并列運(yùn)行，互為備份;
通信網(wǎng)絡(luò):μΣ-100雙重化;
機(jī)器群級控制器:CPU模板雙重化、電源雙重化、網(wǎng)絡(luò)雙重化、控制器雙重化。
(2) IACS系統(tǒng)提高可維護(hù)性的對策及效果如附表所示。

9 控制軟件組態(tài)(EWS)
(1) 強(qiáng)大的CAD功能
采用全圖形化工作界面，直觀、方便;
屏幕上圖形文件直接編輯生成控制器執(zhí)行程序文件;
邏輯圖上直接進(jìn)行程序的增/刪修改，可進(jìn)行局部編譯，生成執(zhí)行文件，保證了圖形文件個執(zhí)行文件的一致性;
—中間變量自動生成
—通信數(shù)據(jù)的自動傳送
—采用工程量數(shù)值表示，進(jìn)行在線監(jiān)視。
遞階分層的控制邏輯，使組態(tài)制作、監(jiān)視更為容易。

10 操作員站系統(tǒng)
(1) 操作員站中的歷史站(歷史數(shù)據(jù)存貯專用設(shè)備)，具備的功能如圖9所示界面:

圖9 操作員站界面圖

保存功能:硬盤保存周期:1個月包括數(shù)據(jù)、報表、SOE、事故追憶、趨勢;
采集功能:數(shù)字量數(shù)據(jù)采集周期:1秒采集3000點(diǎn);模擬量數(shù)據(jù)采集周期:1S采集512點(diǎn)，5S采集240點(diǎn)，30S采集480點(diǎn);
存貯功能:每月5號提示保存功能數(shù)據(jù)到位置光盤;
歷史數(shù)據(jù)的顯示功能:按某一速度，時間段和起始時候顯示所選擇數(shù)據(jù)歷史趨勢，顯示某時間段最多8點(diǎn)歷史數(shù)據(jù)一覽、顯示存貯的報表、事故追憶、SOE等;歷史站可在硬盤保留顯示以下內(nèi)容:報警及恢復(fù)信息;記錄35000條;狀態(tài)變位140000條;操作140000條;SOE記錄3500條。
11 結(jié)束語
綜上所述，該系統(tǒng)自2002年在國電九江電廠投入運(yùn)行至今，實(shí)際運(yùn)用情況良好，系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，便于人工操作，系統(tǒng)維護(hù)，系統(tǒng)功能健全。