DCS系统配置及ETS、 DEHChengdu Stone,September, 2011STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZB2011-09-232一、DCS硬件组成 1.1DCS硬件中几个比较重要的名词 1.1.1工程师站（Engineer Station，ES） 主要给仪表工程师使用，作为系统设计和维护的主 要工具仪表工程师可在工程师站上进行系统配置 、I/O数据设定、报警和打印报表设计、操作画面设 计和控制算法设计等工作一般每套系统配置一台 工程师站即可工程师站可以通过网络连入系统， 使用，比如进行算法仿真调试，也可以不 连入系统，离线运行 1.1.2操作员站（Operator Station，OS） 主要给运行操作工使用，作为系统投运后日常值班 操作的人机接口（Man Machine Interface，MMI） 设备使用在操作员站上，操作人员可以监视工厂DCS系统配置及ETS接线原理图STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§的运行状况并进行少量必要的人工操作控制每套系统按工 艺流程的要求，可以配置多台操作员站，每台操作员站供一 位操作员使用，监控不同的工艺过程，或者多人备份同时监 视相同的工艺过程。
有的操作员人机接口还配置大屏幕显示 §1.1.3系统服务器（System Server）§一般每套DCS系统配置一台或一对冗余的系统服务器系统 服务器的用途可以分为很多种，各个厂家的定义可能有差别 总的来说，系统服务器可以用做：（1）系统的过程实时 数据库，存储系统中需要长期保存的过程数据2）向企 业MIS(Mangement Information System)提供单向的过程数 据3）作为DCS系统向别的系统提供通讯接口服务并确 保系统隔离和安全2011-09-233STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§1.1.4主控制器§主控制器是DCS中各个现场控制站的中央处理单元，是 DCS的核心设备在一套DCS应用系统中，根据危险分散 的原则，按照工艺过程的相对独立性，每个典型的工艺工 段应设置一对冗余的主控制器主控制器在设定的控制周 期下，循环的执行以下任务：从I/O设备采集现场数据---执 行控制逻辑运算---向I/O输出设备控制指令---与操作员站进 行数据交换§1.1.5输入输出设备§用于采集现场信号或输出控制信号，主要包括模拟量2011-09-234STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§输入设备、模拟量输出设备、开关量输入设备、 开关量输出设备及其他的混合信号类型输入输出 设备和特殊I/O设备。
§1.1.6控制网络§用于将主控制器和I/O设备连接起来§1.1.7系统网络§用于将操作员站、工程师站及系统服务器等操作 层设备和控制层的主控制器连接起来2011-09-235STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§1.1.8电源转换设备§主要为系统提供电源，目前主要设备有UPS§1.1.9机柜和操作台§机柜用于安装主控制器、I/O设备、网络设备及电 源装置操作台用于安装操作员站设备§1.2主控制器§1.2.1主控器的冗余配置2011-09-236STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§在DCS中，主控制器的冗余结构主要采用主备双 模冗余的结构，当主模块正常运行时，由其输出 控制命令，而备模块虽然也在热运行（即也进行 数据采集和运算），但并不输出控制命令，这种 配置方式，极大的提高了DCS系统连续运行的能 力§我们做的项目中，都要求主控制器是冗余配置§1.2.2主控制器的技术指标§主控制器主要的指标有：容量、速度、负荷率2011-09-237STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§容量：主控制器可以挂接的I/O数量和可以装载的 程序容量。
§速度：主控制器的控制周期§负荷率：负荷率是速度的另一种表达，它关心在 设定的控制周期下，主控器究竟有多少空余时间 用于应付异常工况的处理§ 1.3现场总线§ 数据通信系统一般包括：发送设备、传输介质、 通信协议、传输报文和接收设备等几个部分2011-09-238STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§1.3.1通信线路工作方式§通信线路一般有三种工作方式：§(1)单工通信：传输的信息是单方向的，不能进行 反方向的传输，可以实现点对点的单项数据广播 在工业控制中，一般较少采用§（2）全双工通信：信息可以双向同时传输，一般 只能做点对点连接，在一对多应用中，只能实现 主节点在同一时刻与某一个从节点全双工通信， 从节点之间无法通讯RS232是典型的应用2011-09-239STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§（3）半双工通信：信息可以双向传输，但同一时 刻只能单向传输，可以实现总线方式的多点传输 ，是常用的通信方式，RS485是典型的例子§1.3.2通信传输介质§通讯传输介质可分为：§（1）双绞线§（2）同轴电缆§（3）光纤2011-09-2310STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§（4）无线连接§1.3.3网络拓扑§网络的拓扑结构是抛开网络物理连接来讨论网络 系统的连接形式，网路中各站点相互连接的方法 和形式称为网络拓扑。
§简单介绍几种常见的网路拓扑结构：§（1）星型结构§星型结构是指各工作站以星型方式连接成网网2011-09-2311STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§络有中央节点，其他节点（工作站、服务器）都 与中央节点直接连接，这种结构以中央节点为中 心，因此又称为集中式网络它具有如下特点： 结构简单，便于管理，控制简单，便于建网，网 络延迟时间较小，传输误差较低但缺点明显： 成本高，可靠性较差及资源共享能力较差§（2）环型结构§环型结构由网络中若干节点通过点到点的链路首 尾相连形成一个闭合的环，这种结构使公共传输 电缆组成环型连接，数据在环路中沿着一个方向 在各个节点间传输，信息从一个节点传到另一个 节点 2011-09-2312STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§环型结构具有如下特点：信息流在网中是沿着固 定方向流动的，两个节点仅有一条道路，故简化 了路径选择的控制；环路上各个节点都是自举控 制，故控制软件简单；由于信息流在环路中是串 行地穿过各个节点，当环中节点过多时，势必影 响信息传输速率，使网络的响应时间延长；环路 是封闭的，不便于扩充；可靠性低，一个节点故 障，将会造成全网瘫痪，维护难，对分支节点故 障定位较难。
环型结构的一种改进是采用双向环 结构，具有环的自愈功能，即在断点出自动环回 ，以避免单向环可靠性差的问题§（3）总线型结构2011-09-2313STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS硬件组成§总线型结构是指各个工作站和服务器均挂在一条 总线上，各工作站地位平等，无中心环节控制， 其传递方向总是从发送信息的节点开始向两端扩 散，如同广播电台发射的信息一样，因此又称为 广播式计算机网络各节点在接受信息时都进行 地址相符，相符则接收网上的信息2011-09-2314STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZB二、ETS及DEH§2.1热工保护§1、组成：输入信号单元、逻辑处理回路（或专用 保护）、执行机构§2、热工保护分两级：事故处理回路（进行局部操 作和改变机组的运行方式）、事故跳闸回路（防 止产生机毁人亡的恶性事故）§3、热工保护系统的特点：§（1）输入信号可靠；2011-09-2315STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH§（2）保护系统动作时能发出报警信号：当检测参 数超限时，发出预报信号，使运行人员在事故前 采取必要的应急措施，当保护系统动作时发出事 故处理或跳闸信号。
§（3）保护命令一般是长信号：命令能满足保持到 被控对象完成规定动作的要求§（4）保护动作是单方向的：保护系统动作后，设 备的重新投入在查处原因和排除故障后进行，由 运行人员人工完成§（5）保护系统能进行试验：在进行保护动作 试验时，不会影响机组的安全经济运行 2011-09-2316STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH§（6）确定保护系统的优先级：当两个以上的保护 连锁动作或相继动作时，如果他们之间的动作不 一致，则应确定他们的优先级，并采取必要的闭 锁措施，优先保证处于主导地位的高一级保护和 连锁动作的实现§（7）保护系统要有可靠的电源：保护装置绝对避 免因失电而引起拒动和误动§（8）保护系统具有独立性：保护系统不受其他自 动化系统投入与否的影响，在何时都能独立的进 行控制2011-09-2317STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH§（9）保护系统设置切换开关：自动系统不可能达 到绝对的安全，检测元件或执行机构会有故障， 这时保护系统能从“投入”位置切换到“解列”位置， 以便检修§ 2.2汽轮机调节的任务§1、保证汽轮机安全运行；§ 2、满足用户所需要的功率；§ 3、保证电网周波不变。
2011-09-2318STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH§ 2.3危急遮断系统§危急遮断系统分为两种情况一种情况是在机组 运行中，为防止部分设备失常造成机组严重损坏 ，装有自动停机危急遮断系统（AST），当发生异 常情况时，关闭所有进气阀，立即停机；另一种 情况是超速保护控制系统（OPC），使高压调节 气阀及再热调节气阀（中压调节气阀）暂时关闭 ，减小汽轮机的进汽量及功率，但不能使汽轮机 停机§ 危急跳闸控制装置（ETS）的跳闸信号，可使 AST电磁阀动作，从而使AST油路泄压，关闭各进 气阀 2011-09-2319STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH§2.4DEH的保护系统§ 1、超速保护（OPC）该保护只涉及调节汽阀 、即转速达到103%n0时快关中压调节汽阀；在 103%n0
2011-09-2320STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBETS及DEH§3、机械超速保护和手动脱扣前者属于超速的多 重保护，当转速高于110%n0时实行紧急停机；后 者为保护系统不起作用时进行手动停机，以保障 人身和设备的安全21STONE NEW ENERGYVB0101N20110511XZBDCS系统配置及ETS、DEH§思考题：§1、如何实现主控制器的冗余配置？§2、主控制器的主要技术指标？§3、通信线路工作方式分哪几种?§4、简单介绍环型结构的优缺点？§5、DEH的保护系统有哪些？*22。