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1、OVATION系统介绍 OVATION 系统配置描述OVATION系统特点及其在电厂 优化设计中的应用 一、 DCS发展的新阶段 自从70年代年推出第一套工业DCS系统到现在已有24年了。DCS由于集成了4C技术（Computer，Communication，CRT，Control）克服了传统仪表自动化系统中诸多缺点，实现了仪表自动化领域中的四个取代，即：1、用数字技术取代模拟技术，使测量精度提高了一个数量级。2、用CRT取代了常规模拟仪表，压缩了监视面和控制室面积，使运行操作员得到的过程信息更集中、更生动和丰富多彩，操作更灵活有效。3、用编程技术取代了原调节顺控的硬接线，极大地减少了施工调试
2、工作量，使自动、顺控的投入率有很大的提高，取得了明显的效益。4、用先进控制算法部分取代常规PID算法，使一些用PID算法不易取得实效的过程实现了自动。提高了控制精度，这一过程目前仍在继续。但是我们还应当看到当前在我国电力工业中使用的众多DCS系统及其应用还存在不少问题。首先，我们当前使用的DCS绝大部分都是专利版权的不开放系统，由于目前大部分DCS是不开放的，所以DCS总的技术水平落后于计算机技术的发展水平。其次，当前电力工业中应用的DCS绝大部分未实现物理分散。为了实现DCS ，把所有测点都引入中央控制室，其 电缆费用高得惊人。以2300MW机组为例，其控制测量用电缆高达1400公里，与电缆
3、有关的直接间接费用高达5000万元，大大高于DCS本身的费用。第三，DCS使用范围不宽，当前还只限于机炉本身的控制，电气控制纳入DCS才刚开始，未能使DCS成为电厂各车间的信息中心。工作站和以PC为基础的人机界面，以工业PC为基础的I/O控制器IEEE标准网络技术及规约组成的过程控制系统才是真正开放的计算机系统。二、 OVATION系统特点介绍 OVATION系统是西屋公司在总结WDPF系统大量使用经验基础上容纳了最新技术成就，历时3年，于1997年9月正式宣布可在我国投放市场。国内甘肃平凉电厂于1997年1月首次正式签订合同将OVATION作为其2300MW机组的DCS系统。OVATION的
4、最大特点是以开放的计算机标准贯穿整个系统。系统中的网络控制器、人机界面、I/O模件、数据库和工具软件都按计算机开放标准设计、选用商品化硬件和软件。这样做的好处是：l 使本DCS系统可随着世界计算机技术进步而进步l 延长了DCS系统的可用性l 使在软件开发的应用上的投资不会白费。l 易于吸纳第三方开发的高性能应用软件l 易于实现全厂乃至整个电力局系统的信息一体化下面分别就OVATION的网络控制器、I/O模件、人机界面和相关数据库等特点作介绍。1、 网络西屋公司WDPFII系统的通讯网络是一个很有特色的通讯，它通过双口RAM实现了通讯管理与主CPU的分离，实现了各站CPU透明访问全局数据库功能，
5、使系统功能的增加可用增加站的办法来实现。它的通讯管理由广播与民主方式相结合，既适应了DCS周期性工作要求，又提备了整个系统响应补长线的能力，实时响应性极佳。WDPFII的通讯系统是西屋公司的专利。正因为如此，它的批量就不会很大，技术更新和进步较慢，比不上通用的通讯网络如以太网等的发展。此次西屋公司放弃自己的专利，毅然采用国际上通用的全冗余网络，严格遵循ANSI标准IEEE802.3。可以实现企业内部的局域网（LAN）和广域网（WAN）以及与Intranet网的接通期是希望随着世界电子技术的进步向取得水涨船高的效果。 OVATION 网络通讯网络各项指标如下l 速率：100MB/Sl 容量：20
6、万实时点/每秒l 介质：（OVATION 网络）/同轴电缆（UTP）l 节点：1000个l 网络拓扑，双环冗余，故障电环绕l 每网长：200KMl 支持同步和异步通讯方式l 支持令牌存取方式l 工业TCP/IP协议完全与以太网兼容2、 控制器OVATION控制器采用工业标准PC工艺结构和无源PCI总线控制器与其它标准PC机兼容。这样就能把快速发展的微处理机技术集成到自己的系统 中。OVATION控制器目前采用Pentium 133MHE处理 器，内存32MB，闪存W/20MB，采用商用POSIX柔性RTOS实时操作系统，提供了优先调度下的多任务处理和TCP/IP的网络通讯能力，其主要特点有：l
7、 ISA/PCI无源底板，标准个人计算机结构l 最新Pentium处理器，商业化操作系统l 闪存减少了维护工作量，不需附加电池l 处理能力是WDPF 486 DPU的5倍l 10个控制任务区，每个控制区速度可选（10mS30S）l Ladder执行速度为1000个Ladder/100mSl 事件顺序分辨率达0.125msl 控制器I/O容量为6000源点和接收点（就地或远程），每个控制器有两个I/O接口当地I/O接口最多直接接入1024点AI或2048点DI，或1024点SOE 最多容纳128个I/O模块I/O通道通讯速率为2MB,总线周期为31mS 远程I/O接口:每个节点最多容纳64个 I
8、/O模块控制器到节点间的通讯速率为10MB/S,总线周期小于100mSRS485冗余连接保留将来现场总线接口l 易于查错和维护-每个I/O分支有LED显示,3种颜色表示4种通讯方式l 4位字符显示站的状态,DPU活动指示及控制器诊断信息l 有专门用于控制器维护的串行口3、 I/O模件Ovation I/O子系统是在WDPF II I/O模块多年使用基础上推出的新一代产品，具有安装快捷、组态简便、操作及维护成本低廉、性能和可靠性好等优点。以DIN制导轨安装标准设计的积木式模件装卸快捷，引线接插及空间占用锐减。Ovation I/O的主要特点：l 模件种类减少，功能单一化。每块功能插件板分为电子模
9、块和特性模块两部分，通过特性模块实行不同量程，不同接线（单端或多端）的转换，然后送入电子模块进行A/D转换等功能。如模拟量输入，WDPF系统中有QAI、QAH、QAV、QAW、QAX五种卡件，加上不同量程共有29种卡件，而Ovation系统中特性卡有七种量程，电子卡就一种；又如热电阻输入，WDPF系统中仅三线制一种，而Ovation系统中二线、三线均可，适应性更强。l 精度提高为13位分辨率，优于0.1l 模拟量扫描速度提高到10次/秒l 模块化设计，装卸无须专用工具l 无组态跳线，无须用户组态寻址l 基座和插槽完全相同，每个模件均可在任意槽路中入座，组态具有高度灵活性l 基座上有备用保险和剥
10、线工具并能指示接线是否正确，接线柱上有测试头l 采用表面封装技术l 所有模件均可在线带电插板l 通过总线提供模块电源及辅助电源l 模块有电子标识符，存储在闪存内，可在线查询l 电子模块和特性模块之间有彩色标志，特性模块上有信号指示l 支持就地和远程组态l 允许多种规格的接线电缆l I/O模块种类如下 16路数字量输入卡 16路触点输入卡 16路数字量输出卡 8路模拟量输入卡 4路模拟量输出卡 4路RTD输入卡 2路脉冲输入累计/计数卡 16路事件顺序卡 单回路接口卡 数据连接控制器4、 人机界面Ovation人机界面有两种：一种是RISK工作站（sun工作站或ultra工作站）,采用UNIX操
11、作系统,最多可同时开8个过程窗口。另一种是以PC为基础的 windows NT4.0，可根据用户定义，在操作员及工程师站上建立过程信息及 企业信息的通讯联络实现对过程的监视与控制。标准的Ovation工作站模式为：l 工程师服务器，除工程师站的功能外，还包括电子工具库和系统软件l 工程师站，从工程师服务器访问电子工具库l 操作员站，监视并对过程进行操作与干预l 历史记录/报表服务器，处理器类型和混合的功能决定点容量l 组合服务器，综合了工程师/电子工具库服务器、历史/报告服务器、操作员站的功能，适合于小点数（小于5K点）情况l 计算服务器，提供通用计算l 数据连接服务器，管理其他系统输入/输出
12、的点数据5、 相关数据库 相关数据库管理系统（RDBMS）是OVATION系统的核心。OVATION是第一个采用并嵌入这种数据库的过程控制系统。它合并系统的组态数据报告记录、控制算法。I/O控制器和过程数据库等的每一个信息完全嵌入在软件服务器中，RDBMS在应用软件和控制系统之间形成一个新的层次，外界可以通过结构查询语言(structured Query Language SQL)对感兴趣的过 程数据进行访问，为 此西屋可以提 供OVATION ODBC 服务器，它解决 了在工厂和 企业范围内特定工厂实 时数据的分发问题，使最终用户可以广泛使用PC工具，通过ODBC服务器来获得过程数据（实时或
13、历史数据），从而为更高层次的监视和决策提供了信息源，也为电厂实行进一步信息一体化打下基础。6、 高性能工具库：Ovation高性能工具库集成了一组高级软件，主要用于建立和维护Ovation控制策略、过程画面、测点记录、报表生成和全系统组态。为整个企业数据的连贯性和高速询访而嵌套在系统核心的Ovation相关数据库支持第三方结构化查询语言（SQL），能将组态、报告记录、控制算法及过程数据库等所有系统信息合而为一。Ovation电子工具库主要由以下软件构成：l 控制建立器，友好直观的AutoCAD型组态软件 控制算法用标准的图形符号表述，Loop与Ladder在同一图中，不受数量限制 自动生成执行
14、码 控制策略，注释和修订自动归档l 图形建立器，快捷建立和编辑高清晰度过程画面，全彩显示，分辨率可达16000象素 使用标准的“点击及拖曳”绘图特性 多种颜色，线形和形状菜单 用户符号和对象库l 测点建立器，专为用户增加、删除或修改过程测点而设计 整个形态连贯性检查 定义相关给定点的I/O参数 执行复杂的数据库查询 消除点目录要求l 组态建立器，主要用于对系统的设备组态数据加以定义和保存 在数据库中进行系统组态 设定控制器参数如控制区域和速度 从软件服务器中下载当前站 利用缺省控制器算法集l 报表建立器，灵活的制备报表软件工具，适于设计和更新用户报表格式 基于申请表和软件组 用户定义条件 命令 预定周期 事件驱动 数据库存取活动点值，历史数据和文件数据7、 管理信息功能西屋公司为方便用户构成企业范围内的LAN/WAN以及与Internet联接，目前开发了四种软件产品可用于企业信息系统的集成：1 ODBC服务器：这一软件产品可用于OVATION，也可用于WDPF II，用以提供开放 数据 库的连接。ODBC服务器软件包 以SQL语言工具为核心驻存于OVATION工作站或WDPF II的Westation 中。在服务器侧与数据库及历史数据接口，在用户侧 用桌面PC依靠其用 户侧驱动程序可以向服务器请求过程数据，得到的数据分为三类： 过程点各静态域数据 过程点当前值 来自历
