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1、3.1我国发电厂自动化与信息化现状我国电厂的自动化水平达到国际先进水平。电厂自动化历来是电力企业信息化建设的重点，大部分大中型水力发电，火力发电机组均配备了计算机监控系统。小型水电站的自动化水平总体上还不是太高。发电生产自动化监控系统的广泛应用大大提高了生产过程自动化水平。由于大部分使用的监控系统采用了国外的先进技术，因此某些单项指标基本达到了国际水平，但在整体应用上仍有差距。第1页/共82页3.1我国发电厂自动化与信息化现状我国发电力企业信息化发展的特征如下:电力生产过程自动化系统应用成熟。管理信息系统的建设与应用逐渐推进（为公司业务管理和决策服务）。总体来看，管理信息化滞后于生产过程自动化
2、的发展进程。第2页/共82页发电企业信息化建设的战略目标发电企业信息化建设的战略目标是:以先进思想为主导、以现代信息技术手段为支撑，实现电厂内外部信息的全面集成，建设数字化电厂。第3页/共82页3.2 水电站厂级监控信息系统水电站厂级监控信息系统近年来国内水电站自动化得到了迅速的发展，已成为一个集计算机、控制、通信、网络、电力电子为一体的综合系统，具备完备的硬件结构、开放的软件平台和强大的应用系统。不仅可以完成对单个水电站的监控，还可以进一步实现对梯级、流域、甚至跨流域的水电站群的经济运行和安全监控。第4页/共82页小型水电站的电气结构第5页/共82页水电站监控对象水电站监控对象 包括水轮机、
3、发电机、机组进水阀、尾水闸门、机组附属及辅助设备(油、水、气)，主变压器、开关站、全厂公共和辅助设备、大坝等。第6页/共82页水电站厂级监控系统主要任务和功能 (1)实现站级层监控系统对相应主要机电设备运行工况、位置、参数的监视,并实现对主要开关设备的状态监视并显示。(2)实现站级层监控系统对相应主要机电设备的现地/远方，自动/手动监控，调节，包括机组起/停，开关倒闸等.操作员工作站通过人机接口或者根据调度的命令、应用程序（AGC、AVC等）的命令自动地对监控系统对象进行控制和调节。第7页/共82页水电站厂级监控系统主要任务和功能水电站厂级监控系统主要任务和功能 (3)具有越限报警和趋势报警功
4、能.(4)在电力系统事故或电站设备工作异常时，监控系统应能自动起动音响报警、语音电话自动告警系统，并在操作员站上显示报警信息,打印报警信息并记录入数据库.(5)监控系统异常监视：当监控系统的硬件或软件发生故障时，给出提示信息，并在操作员工作站上显示故障位置和进行打印记录。同时，在工程师站上给出报警信号，显示故障位置及原因。第8页/共82页水电站厂级监控系统主要任务和功能水电站厂级监控系统主要任务和功能 (6)对系统运行的各种数据进行收集、统计、分析判断，提供生产运行和维护指导。站所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等应记录下来，并能以一定格式显示，在打印机上打印及通过光盘刻录机以文件的方
5、式储存在光盘上。打印记录分为定时打印记录、事故、故障打印记录、操作打印记录及召唤打印记录等工作模式。报表：生成各种周期性的统计报表，时间间隔可由操作人员选择，也可根据操作员的指令随时生成各种报表。第9页/共82页水电站厂级监控系统水电站厂级监控系统的结构目前水电站监控系统的结构基本上以网络为基础，全厂共设两层：电厂控制层和现地控制层。系统级设备大多采用以太网或光纤环网等通用网络连接高性能的微机、工作站和服务器（电厂控制层）。在现场则较多地采用PLC或智能现地控制单元(LCU)，再通过现场总线与基础层的智能I/O设备、智能仪表、远程I/O等相连，构成现地控制子系统（现地控制层），与站级系统结合，
6、形成整个控制系统。第10页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层现地控制层主要功能：是完成现场设备的数据采集和过程自动控制及实现与主站监控计算机的通信。将采集的实时数据、经处理后确认的事件、控制过程的有关信息上送给主站监控计算机，接受其下达的控制调节等命令并执行相应的操作。第11页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层智能控制器加上现场总线技术是现地控制单元的发展趋势，现场总线是连接智能设备和自动化系统的数字式双向传输、多分支结构的通信网络。针对水电站被控对象分散的特点，现场总线将分散在现场的智能仪表、智能/、智能执行机构、智能变送器、智能控制器连接成一体，提高了系统的自治性和可靠
7、性，可以节省大量的信号电缆和控制电缆。第12页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层 现地控制层设计：全厂设置若干个现地控制单元（LCU），实现对各生产对象的监控。就地控制单元的个数由机组的台数和开关站及共用设备的规模大小来决定，最大不超过64个。每台机组一套LCU，开关站及共用设备共用一台LCU或各自一台LCU。第13页/共82页以PLC为基础的机组现地控制单元（LCU）近年来，以PLC为基础的机组现地控制单元（LCU）在水电厂中得到了广泛的应用。有功率、频率和电压的闭环控制。机组LCU应有下述功能：(1)采集机组运行的电气参数、开关状态、水轮机组及励磁屏、调速器、辅机的运行状态及事故
8、、故障信号、非电模拟量等数据。(2)显示机组运行的实时参数、实时状态、事故及故障信息、控制参数及保护整定值等。第14页/共82页以PLC为基础的机组现地控制单元（LCU）(3)根据主控计算机的命令和现场的命令，完成机组的启动、合灭磁开关、启励、调压、调频、准同期并车、有功功率和无功功率的闭环调节、甩负荷、停机(4)可修改机组的部分控制参数。(5)机组的事故、故障处理。发生机组机械事故和电气事故时，根据不同的事故类型，采取减负荷停机、甩负荷紧急停机和关进水口闸门等措施。出现故障时发出相应的故障报警信息。第15页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层现地控制层系统结构如图所示。第16页/共8
9、2页第17页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层（1）采用现场总线如PROFIB BUS，将一类总线主站、现场各类智能控制器和各种I/O及仪表连接在现场总线上，实现现场设备的实时数据采集和过程自动控制。（硬布线和通讯结合）与机组附属及相关设备的通信采用现场总线技术，总线方式建议在Profibus-DP、Genius、Modbus总线中选取，并以一种总线方式为主，总线技术种类不应超过4种，总线介质以光纤为主。对于无法采用数字通信的设备采用硬布线I/O进行连接。另外，对于安全运行的重要信息、控制命令和事故信号除采用现场总线通信外，还需通过硬布线I/O直接接入LCU，实现双路通信，以保证安全
10、。第18页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层（2）一类总线主站（LCU）若干个，图中用个中档的可编程控制器，各带若干种类型的输入输出模块、通信模块、变送器、继电器、仪表等信号变换装置、驱动装置及输入输出信号源等。一类总线主站的功能是对挂在总线上的设备进行实时数据采集，将采集的实时数据、经处理后确认的事件、控制过程的有关信息上送给主站监控计算机，接受其下达的控制调节等命令并执行相应的操作。第19页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层（3）现场总线上挂若干个智能控制器，该控制器是用中档的可编程控制器（带PROFIB BUS接口）实现的闭环控制系统，实现某生产过程的自动调节（调速器
11、，励磁）。同时将需要的数据上传一类总线主站，接受其下达的控制调节等命令并执行相应的操作。（4）将各种数字仪表和远程I/O挂在现场总线上，将需要的数据上传一类总线主站，并接受其下达的命令，执行相应的操作。实现远程现场设备的监视与控制。（测温装置，测机组振动装置，各辅助设备控制装置）第20页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层每台机组的LCU与继电保护、调速器（微机调速器是保证每台机组发出电的频率始终维持在规定的范围内）、励磁（微机励磁是保证每台机组发出电的电压始终维持在规定的范围内）、温度巡回检测系统（微机温度巡回检测或定点系统是实现每台机组的各点温度巡回检测并显示、打印）、同期装置（用
12、于并网（合油开关），自动化元件及执行元件共同控制机组，因此上述辅助设备都要改造成能满足监控系统的要求，实现水电站辅助控制设备的基础自动化。每台机组的调速器、励磁、温度巡回检测系统、同期装置必须是微机控制系统，能独立完成各自的控制和采集功能，同时还具备信息上传和接受下达命令的功能（给每台机组的LCU）。第21页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层（5）现场总线通过协议转换接口将非总线协议的智能设备连接在总线上，实现全厂现场设备的监视与控制。第22页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层（6）大坝监控系统是对大坝所有现场设备进行监视和控制（假设大坝离电站一定的距离的条件下），将一个一
13、类总线主站（方案中用一个中档的可编程控制器，带若干个若干种类型的输入输出模块、通信模块，变送器、继电器等信号变换装置、驱动装置等）、数字仪表和远程I/O挂在现场总线上，通过大坝监控系统的一类总线主站实现大坝所有现场设备的实时数据采集和过程自动控制，通过通信模块和通信线路实现与主站的通信，将需要的数据上传主站监控系统的一类总线主站，接受其下达的控制命令并执行相应的操作。第23页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层机组LCU 监控范围包括水轮机、发电机、机组进水阀、尾水闸门、机组附属及辅助设备等。机组现地控制单元设备布置于发电电动机机旁。机组LCU完成下列数据采集与处理功能：机组电气量采集
14、：定时采集机组定子和转子的电压量、电流量、频率、有功功率及无功功率等参量，存入数据库，在机组LCU上显示并上送电站中控层。第24页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层 机组温度量采集：定时采集机组定子铁芯、定子线圈、机组轴瓦、轴承、轴承油、冷却器水、冷却器油及其它系统的温度。检查采集的温度量是否越限，并及时将越限情况及数据送往电站中控层，机组LCU上同时也有报警显示和音响。对部分温度量还要进行温度变化率监视和温升趋势分析及时发现异常情况。机组振动、摆度、蠕动、气隙、流量、压力，对这些数据进行越限检查，并将越限情况与数据送往电站中控层，机组LCU上同时也有报警显示和音响。第25页/共82
15、页水电站监控系统现地控制层现地控制层 机组过程控制状态量扫查：在机组启动、停机和运行方式转换时采集机组各操作顺序步的状态量和模拟量，并进行记录，同时向电站中控层发送控制过程中的数据。机组电气保护报警量采集：随机采集机组电气保护动作信息，一旦采集到保护报警信息，立即将该信息送往电站中控层，同时在机组LCU上报警显示和音响。机组机械保护报警量采集：随机采集机组机械保护动作信息，及时将采集到保护报警信息送往电站中控层，同时在机组LCU上报警显示和音响。第26页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层 监视各辅助设备的运行，发现异常情况及时向电站中控层传送信息，并在机组LCU上有报警显示和音响。执
16、行机组辅助设备启动停止控制。机组LCU应包括对机组控制范围内的断路器和各种隔离开关（不包括检修接地隔离开关）的分合控制，进水口阀门开关控制，尾水事故闸门的充水、开启及关闭控制。这些控制应具有严格的安全闭锁逻辑。第27页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层 机组LCU应具有自动/手动有功、无功调节 机组运行工况包括：发电（空载、满载发电、调相、正常停机、事故停机、紧急停机。机组LCU针对各工况及其转换应有相应的控制程序。第28页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层 机组LCU与电站中控层脱机时应能独立运行。没有电站中控层命令或脱离电站中控层的情况下，机组LCU也应能独立完成对所控
17、设备的闭环或开环控制，保证机组安全运行和开停机操作。监视面板应可显示机组的主要电气量和温度量以及有关辅助设备的状态或参数及主要操作画面。在机组LCU上还装有必要的电气测量仪表和变送器。第29页/共82页水电站监控系统现地控制层现地控制层公用LCU功能 全厂公用断路器、高压厂用变压器、厂内各10kV厂用配电系统、各0.4kV主配电盘、各0.4kV分配电盘和全厂公共和辅助设备。采集全厂厂用变压器、10kV厂用电断路器状态和继电保护、备用电源自动投入装置的状态、动作、报警信息和电测量信号；定时对全厂公用、辅助设备的状态量，以及断路器、开关和分合进行处理，上送至电站中控层。预留接收通信系统、火灾报警系
18、统及通风空调监控系统的信息，工业电视监视系统故障信息。接受电站中控层控制命令、完成全厂性有关断路器顺序操作、隔离开关的投、切。所有操作就有严格的软硬件逻辑闭锁。第30页/共82页水电站监控系统电厂控制层(生产调度和监控)电站监控系统中控层应完成对本电站所有被控对象的安全监控。电厂控制层应具有数据采集与处理、实时控制和调节、参数设定、监视、记录、报表、运行参数计算、通信控制、系统诊断、软件开发和画面生成、系统扩充(包括硬件、软件)、运行管理和操作指导等功能。电厂控制层实时采集来自LCU层的所有主要运行设备的模拟量、开关量、脉冲量等信息以及来自调度层的控制命令和交换数据。电厂控制层的组成如图所示。
19、第31页/共82页第32页/共82页水电站监控系统中控层中控层（1）网络采用双冗余的光纤网TCP/IP协议；（2）集中控制工作站：双机热备、服务器。监控功能：集中控制与保护、现地层与集中层数据通信、实时与历史数据库、与管理层的通信及数据接口；（3）操作员工作站：台微机、双屏。操作功能：程序及单项操作；（4）工程师工作站：台微机。维护功能：系统参数的修改、程序与算法的投入与切换；（5）集中控制操作台：急停、紧急故障排除；（6）2台交换机。电厂控制层与LCU也可以采用以太网相连,如下图示。第33页/共82页第34页/共82页水电站监控系统布置每台机组的监控LCU位于主厂房发电机层相应的机组旁；厂房
20、设有中控室，作为全站的集中监控中心，布置有计算机设备、公用LCU盘柜、微机保护柜盘和模拟屏等。第35页/共82页水电站监控系统的发展趋势在大中型电站用高性能的工作站或服务器作为全系统的主控机和数据服务器，而用PC机作为操作员站，大中型电站的系统级设备一般都选用64位的工作站和服务器。高速交换式以太网技术的得到众多生产厂商的支持，比其它网络产品有着明显的无法替代的优势。Web、面向对象的Java等新技术将越来越多地引入计算机监控系统。第36页/共82页水电站监控系统的发展趋势有效的状态监测和故障诊断利用现代化先进的检测设备和分析技术对水电站主设备的某些关键部位的参量进行在线实时采集和监视，经过综
21、合了现场积累的运行、检修、试验资料和专家经验的智能(专家)系统，综合分析其运行规律，并预测设备可能存在的隐患，及早发现设备存在的缺陷和故障，对设备进行有针对性的维护，避免突发性故障和控制渐发故障的发生。（数据采集以及数据分析来预测设备状态）第37页/共82页先进的水电站监控系统举例瓦斯河位于四川省甘孜藏族自治州康定县境内，流域共规划7个常规水电厂，1个抽水蓄能电厂，预计总装机990MW。四川华能康定水电公司的瓦斯河流域梯级电站开发已建成一期的冷竹关电站，装机容量180MW。二期工程3个电站共530MW。第38页/共82页先进的水电站监控系统举例冷竹关电站按“无人值班(少人值守)”的原则设计，计
22、算机监控系统引进奥地利ELIN公司的产品。流域梯级控制中心位于距冷竹关电厂315km以外的成都市。控制中心监控系统采用1000Mbit/s交换式以太网，通过TCP/IP协议与冷竹关电厂计算机监控系统互联。系统具有以下特点：第39页/共82页先进的水电站监控系统举例(1)成都控制中心监控系统与冷竹关电站中控室控制系统任何一方发生故障，另一方仍可以正常控制生产。(2)符合国际标准的开放式环境，采用UNIX操作系统和ORACLE数据库，支持SQL语言。(3)操作员工作站集中监视和控制各电站，可以实时显示图形、报表、报警及事件信息，能直接控制、调度到机组和主要的断路器。设定值和命令发送到各机组LCU（
23、现地控制单元），LCU执行这些命令并返回信息给控制中心，供运行人员监视。第40页/共82页先进的水电站监控系统举例(4)主计算机实时采集并处理各电站的数据，对历史数据存档和管理，向SQL服务器和操作员站传送数据(5)SQL服务器是与管理信息系统(MIS系统)接口的计算机，从主计算机采集MIS系统所需的监控系统信息，转换成MIS系统所需的数据格式，并实时生成各类格式的报表。SQL服务器通过CISCO防火墙路由器与成都控制中心监控系统相连，保证了监控系统的安全性。(6)一台工程师/编程员站用于系统维护、故障处理、软件开发，同时兼有操作员站的所有功能，可作为操作员站的备用机。第41页/共82页先进的
24、水电站监控系统举例(7)主计算机、操作员工作站、USP均采用冗余配置，保证了系统的可靠性和实用性。(8)通信接口计算机向省调度中心上传成都控制中心监控系统信息，接收省调下发的数据和命令。成都控制中心与各厂站的通信采用3条通道：租用中国电信的22Mbit/sDDN(数字数据网络)光纤通道(主通道)、电力系统34Mbit/s微波通道和租用吉通公司128Kbit/s卫星通道。主通道有故障时能自动切换到备用通道。第42页/共82页先进的水电站监控系统举例(9)监控系统将报警信号分级，出现故障时可按照报警的等级自动呼叫有关人员的传呼机，使维护人员在第一时间赶到事故现场，对于实现“无人值班(少人值守)”起
25、着十分重要的作用。第43页/共82页3.3 火力发电厂的厂级监控系统火力发电厂简介火力发电厂是将燃料(煤、油、天然气等)的化学能变成电能的工厂。（燃料热能动能电能）原煤经过皮带运输到原煤仓，加工成煤粉后通过燃烧器送到锅炉的炉膛中燃烧，放出热能:在锅炉的水冷壁管中的水，吸收炉膛中的热量后，变成饱和蒸汽;并通过蒸汽管道送到汽轮机中;将热能变成动能;汽轮机带动发电机旋转而发出电来，机械能就转变为电能;电能再通过变压器、开线路送到电力系统及用户。（燃料锅炉汽轮机发电机）第44页/共82页大型火力发电机组的特点现代化大型发电机组有下列一些特点:l)热力系统庞大，生产过程复杂。2)由于单机容量大，它的辅机
26、和辅助设备数量多，容量大，结构也复杂。3)生产工况变化多、操作频繁和复杂。大机组需要监视的测点数量相当多，特别是在机组的起停和事故处理过程中，机组处于不稳定的状态下工作。4)大型机组的控制对象和参数多，控制机构多，各种扰动也多。第45页/共82页大型火力发电机组的特点要保证热能转变为电能，必须不断地供给燃料、空气和循环的水。(节能减排)火电厂生产运行过程的自动化程度要求高，火电厂底层控制系统的范围极其广泛，它包括了单元机组控制系统、辅助设备、公用系统控制系统、以及厂用电分散控制系统其中含有大量模拟控制回路的锅炉、汽轮机与发电机组构成的单元机组运行的控制系统最为复杂。第46页/共82页单元机组控
27、制系统基本内容单元机组控制系统大致可分为四个基本内容:(1)自动检测:自动检测是对生产过程及设备的参数、信号自动进行转换、加工处理、显示并记录下来。(2)自动调节:一般是指正常运行时操作的自动化，即在一定范围内，自动地适应外界负荷变化或其他条件变化，使生产过程正常进行。火电厂的自动调节主要有锅炉水位调节、汽温调节、燃烧调节、辅助设备调节等。第47页/共82页单元机组控制系统基本内容(3)远方控制及程序控制:远方控制是通过开关或按钮，对生产过程中重要的调节机构和截止机构实现远距离控制;程序控制主要是指机组(或局部系统、设备)在启动、停止、增减负荷、事故处理时的一系列操作的自动化。(4)自动保护:
28、是利用自动化装置，对机组(或系统、设备)状态、参数和自动调节进行监视，当发生异常时，送出报警信号或切除某些系统和设备，避免发生事故，保证生命和设备的安全:火电厂的自动保护对象主要有锅炉、汽轮发电机本身、辅助设备、局部工艺系统以及自动调节系统等。第48页/共82页火电厂信息化系统的总体结构数字化电厂的信息系统主要包括分散控制系统(DCS)、厂级监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)三大系统。三大系统各自独立运行于支撑自身的网络系统，通过公用的统一数据平台实现三个系统的无缝集成，从而达到全厂数据的共享。SIS的建立解决了厂级生产、技术层的自动化问题，使火电厂形成完整的DCS、SIS、MIS
29、三层有机联系的管控一体化系统。第49页/共82页火电厂信息化系统的总体结构数字化火电厂的信息系统是由分散控制系统(DCS)、厂级监控信息系统(SIS)、管理信息系统(MIS)三大系统有机联系的管控一体化系统。三大系统各自独立运行于支撑自身的网络系统，通过公用的统一数据平台实现三个系统的无缝集成，从而达到全厂数据的共享。火电生产企业生产和管理一般分为三个层次：下层的控制操作层，DCS系统，面向运行操作者；中间生产管理层，SIS系统，面向生产和技术管理者；上层经营管理层，MIS系统，面向行政和经营管理者。第50页/共82页火电厂信息化系统的总体结构第51页/共82页第52页/共82页火电厂信息化系
30、统的总体结构DCS（分散控制系统）是属于生产过程控制系统范畴DCS系统完成对设备运行层实时数据的采集、转换和存储，控制设备生产运行。是一个过程控制系统。运行人员通过DCS实现对设备的控制功能，它强调的是运行的准确，以稳定性和安全性为首要目标。第53页/共82页火电厂信息化系统的总体结构厂级监控信息系统(SIS)是属于实时生产过程管理和监控范畴。从机组DCS系统、辅助车间程控系统(PLC)等过程控制系统以及其它数据源中集成实时过程信息和历史数据，构成生产实时数据库和历史数据库，为生产管理人员的分析和决策提供支持，它强调的是发电厂优化控制与管理方面。第54页/共82页火电厂信息化系统的总体结构管理
31、信息系统(MIS)是属于厂级管理现代化范畴。管理信息系统(MIS)的主要任务是信息处理，积累信息事务层的非实时数据，帮助企业优化资源配置。它强调信息流程的整体性，其信息可为所有决策人员使用，而对中、高层决策者所需的内外部信息和适应个人决策风格的经验和判断，则只提供部分信息的支持，不可能达到使决策者操作得心应手的程度。第55页/共82页火电站火电站的DCS系统系统火电厂需要控制的锅炉汽机等热力设备，大容量火电发电机组自动控制系统。火电站具有设备大型化、工艺流程连续性要求高、要控制的工艺参数多，而且条件苛刻。开发出了以集中显示操作、分散控制为特征的集散系统，后来逐渐统一称为分散型控制系统（DCS）
32、。DCS产品应以模拟量反馈控制为主，辅以开关量的顺序控制和模拟量开关量混合型的批量控制。第56页/共82页DCS的发展DCS的出现，其分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便的特点使其迅速得到推广应用。当前，在工业自动化控制领域，DCS几乎无处不在，DCS已经渗透到工业控制系统的各个领域，并与PLC结合，以满足自动化控制的各种需要。过程控制行业如炼油厂化工厂、发电厂、造纸厂和金属冶炼厂等，总是离不开采用DCS的过程控制系统。第57页/共82页集散控制系统（DCS）的组成 集散控制系统（DCS）是一套中型分级分布式计算机控制系统。系统以两层网络为基础，配置各种设备，实现协调工作、数据共享
33、，共同完成各种控制及管理功能。DCS以过程控制为主，数字控制为辅。DCS的三大组成部分，即控制站、操作站和通信网络,如图所示。现场控制站在整个DCS中处于核心地位，它的可靠性和性能对整个集散控制系统的可靠性和性能有着至关重要的影响。第58页/共82页第59页/共82页DCS的现场控制站在DCS系统中，现场控制站处在一个基础和核心的地位。现场控制站负责协调所有软硬件工作、通信、控制，是整个DCS运行的基础。现场控制站是完成对现场I/O处理并实现直接数字控制(DDC闭环控制)的网络节点，根据组态要求，负责处理现场的所有输入输出。并可通过输入设备对工业过程进行控制和调节，保证生产过程的安全、可靠、高
34、效、高质。实际运行中现场控制站可以不与操作站及网络相连的情况下，完成过程控制策略，保证生产装置正常运行。第60页/共82页DCS控制站控制站大型DCS控制站对中央处理器要求较高，必须为专用的处理器，准16位和准32位运算方式；第三代DCS控制站采用多CPU分别用于控制运算、冗余切换、通信等操作。已陆续采用了嵌入式技术，在信号变换过程中采用隔离技术以防止来自现场的干扰信号。为了完成控制策略，可构成反馈控制回路，目前典型的功能模块有50多种，这是DCS厂家的专有技术。对于顺序控制和批量控制组态编程，各种DCS控制站采用不同的方法，直到近年来才向IEC61131-3编程语言标准靠拢。第61页/共82
35、页DCS控制站控制站大型DCS的一台控制站可以完成上百个回路的控制，其容错技术完善，可靠性、安全性强。中小型DCS控制站，以控制16-32回路为限、分散性较易为人们所接受。控制站是整个DCS的基础，它的可靠性和安全性最为重要，死机和控制失灵的现象是绝对不允许的，而且冗余、掉电保护、抗干扰、构成防爆系统等方面都应很有效而可靠，才能满足用户要求。多年的实践经验证明，绝大多数厂家的DCS控制站是能够胜任用户要求的。第62页/共82页DCS操作站操作站 DCS操作站具有操作员功能、工程师功能、通信功能和高级语言功能等，其中工程师功能中包括系统组态、系统维护、系统通用（Utility）功能。实际的DCS
36、操作站是典型的计算机，它与控制站不同，有着丰富的外围设备和人机界面。Windows操作系统，客户机/服务器（C/S）结构，以太网接口与管理网络相连。大多数DCS厂家对原来的组态软件进行改造，使之符合应用特点，满足系统开放要求。DCS系统组态、操作站组态、控制站组态均有相应软件，为DCS用户的工程设计人员提供人机界面。第63页/共82页 DCS数据通信及网络数据通信及网络DCS中DCS通信功能的发展是与全厂管理网络（以太网）技术相融合，逐渐实现通信网络由多重结构向扁平化过渡,在第三代DCS的控制站内增加了连接PLC、分析仪和现场智能仪表的接口卡，使DCS与现场仪表之间的接线减少，并对现场仪表进行
37、设备管理，这为DCS向下兼容并与现场总线通信技术融合打下基础。第64页/共82页DCS的特点的特点 可以与PLC及现场总线结合;DCS采用现场总线技术，功能进一步分散化。所有的第四代DCS都包含了各种形式的现场总线接口，可以支持多种标准的现场总线仪表、执行机构等。成本高，各公司产品不能互换，不能互操作，大DCS系统是各家不同的。第65页/共82页火力发电厂SIS（发电厂优化控制管理）SIS（Supervisory Information System）系统厂级监控信息系统(SIS)目标是实现经济目标控制下全厂的协调生产。SIS采集全厂生产运行实时数据，进行计算、分析，产生综合的技术经济指标，借
38、助于技术经济指标、运行参数及偏差分析等，SIS系统可协助运行管理人员实施经济运行方式，优化全厂负荷在各个机组的分配，指导运行人员进行操作调整，从而在保证负荷的基础上，节能降耗、提高全厂的经济效益。第66页/共82页 火力发电厂SISSIS是贯穿厂级生产主线的决策知识支持系统，帮助运行人员判定设备的经济性，支持运行人员优化调整运行参数。在一定意义上讲是DCS功能的延伸与提高，又是MIS实时数据的可靠来源。与DCS对安全目标的追求不同，SIS更强化负荷管理、追求全厂经济性、强调运行的质量。第67页/共82页SIS的功能的功能SIS的主要功能为：（1）生产过程信息监测和统计（为厂级生产管理人员提供实
39、时信息。同时记录生产过程的主要数据，生成各职能部门需要的全厂各类生产、经济指标统计报表）；（2）实时性能计算和分析（该功能用于计算单元机组各主辅设备的效率等性能参数）；（3）经济性分析和诊断；（4）设备寿命监测和管理（预测与预防性维护）；（5）设备状态监测和故障诊断（预测与预防性维护）（6）厂级优化负荷分配（全厂负荷优化调度）。第68页/共82页第69页/共82页SIS的功能的功能依靠计算机网络系统采集全厂各个机组、输煤除灰、脱硫等公用系统生产运行实时数据，建立开放性实时数据库上；采用先进、有效的专业计算方法，对所采集的大量的、复杂的数据进行计算、分析，产生综合技术经济指标;从而评价全厂运行生
40、产经济性、分析经济效益偏差点、产生对运行调整有指导意义的方案协助运行管理人员实施经济运行方式、优化全厂负荷在各个机组的分配、指导运行人员进行操作调整，形成不同管理阶层、不同管理部门的知识库，达到节能降耗、提高全厂的经济效益、使企业管理层的经营决策更具科学性的目的。第70页/共82页 SIS系统的系统的网络平台值长站具有对负荷调度的决定权值长站具有对负荷调度的决定权第71页/共82页SIS的的数据库实时数据库是SIS的核心，实时数据库平台必须具有高度的性能稳定性，能满足海量资料的存储和检索的需要;系统具有高度的开放性，具备和不同系统及设备的成熟接口，支持各种标准的数据传输标准。实时数据库服务器应
41、具有足够的存储容量和先进的数据压缩方式，应能保存所有生产过程的实时数据和SIS对这些数据的计算、分析结果。第72页/共82页SIS的的数据库由于传统的ORACLE等关系数据库无法满足SIS存储并处理大量实时、高精度数据的要求，采用专门的实时数据库系统。一般选择国际领先的PI实时数据库系统。PI可在线存储上万、十几万甚至几十万点的实时数据。它提供了配套的接口软件和绘图工具，可开发制作监控画面。PI实时数据能完全满足SIS系统数据量大、安全可靠、实时性高的要求。第73页/共82页SIS系统的软件平台系统的软件平台 采用美国OSI公司开发的PI数据库作为整个SIS的实时数据库平台,开发产生优化应用软
42、件。P I数据库系统是一套适用于全厂范围内的信息监测和分析的软件系统,用于电厂数据的自动采集、存储、处理和监视,它是一种大型的实时数据库和历史数据库,能够以原始数据的形式长期在线存储工厂的所有生产数据,满足快速、高效地进行数据采集、存储和显示的要求,其保存数据的时间精度可达微秒级,具有智能和开放的结构、高效的存储方式,便于实施和维护。P I数据库还提供了清晰、精确的操作情况画面,用户既可浏览电厂当前的生产情况,也可回顾过去的生产情况,同时,P I为最终用户和应用软件开发人员提供了快捷高效的工厂信息，实现了信息共享。第74页/共82页接口接口SIS与DCS以及电厂辅助系统的接口均采用数据单向传输
43、（DCS到SIS）方式，保证了SIS系统的操作不会影响到电厂的控制系统。SIS与MIS的接口通过隔离网闸也均采用数据单向传输（SIS到MIS）方式，保证了SIS系统不会受到MIS系统的影响。第75页/共82页 3.4发电厂智能管理信息系统构建电厂MIS系统的核心应用平台，管理企业人、财、物各方面的资源，实现资金流、工作流、人流、物流、信息流的整合。管理信息系统(M工S)的主要任务是信息处理，积累信息事务层的非实时数据，包括电厂基建期M工S的数据，对生产实时数据和信息事务层的非实时数据进行综合加工，帮助企业优化资源配置。它强调信息流程的整体性，其信息可为所有决策人员使用支持。第76页/共82页构建电厂MIS系统的核心应用平台开发和集成：计划统计管理子系统；燃料管理子系统；运行管理子系统；安全监察管理子系统；生产技术管理子系统等第77页/共82页数字化电厂第78页/共82页SIS与MIS和DCS的区别第79页/共82页思考题简述数字化电厂的概念.画出火电厂信息系统的结构,与水电站监控系统的异同点.简述DCSSISMIS三系统的主要区别(从网络结构,网络层次,系统目标,系统重点,使用的对象等方面).第80页/共82页作业借鉴本章所学内容并上网查相关资料，请分析并画出核发电或风力发电厂的监控系统方案，要求一定的文字说明。第81页/共82页感谢您的观看！第82页/共82页