汽轮机旁路控制系统(BPC) - 图文

防城港#2机组旁路控制系统

3分散控制系统

3.1分散控制系统简述

Symphony DCS （分散控制系统）是美国BAILEY公司推出的面向工业企业，自动化控制管理的一种新型控制系统，它是一种集中了多种高新科技的新型仪表控制系统，设计理念是“分散控制，集中管理”原理结构比较复杂。从控制仪表的角度看，它是继组件组装式模拟仪表之后的新一代控制仪表系统，采用了以微处理器为核心的不同功能组件，构成包括数据采集，运算处理控制输出等功能的连续控制和顺序控制系统，这些组装式模件安装在一个个标准规格的机柜中直接与工业现场连接，构成控制系统。

从信息系统的角度来看，分散控制系统是一个数字通信网络，具有不同功能的部件。诸如，过程控制单元，操作控制单元，数字逻辑站，计算机接口单元等作为通信网络一个个节点，实现信息的传递与交换，从控制的角度来看，分散控制系统是一种分级控制系统，包括直接对过程进行控制的过程控制级，控制管理级，以及生产管理级。从系统的物理实现来看，又可分为硬件系统和软件系统，硬件系统以微处理器为基础的功能模件处于管理级上的计算机，过程通道接口及传输线路，各种专用的和通用的外部设备，人机联系设备等软件系统包括系统管理的操作系统，数据库系统和一系列模块化功能软件，用户能以某种十分简单的方式进行系统的设计无需编写应用软件程序。

过程控制级：直接与生产过程相连接，承担过程信号的输入，运算处理，控制量输出的设备要有构成直接数字控制系统的闭环控制站也中现场控制站，现场控制单元或基本控制器以及承担数据采集功能的数据站或过程输入输出单元，现场控制站的组成包括机柜、控制器模件、模拟量输入输出模件，数字量控制模件，数字量输入输出模件等一些模件组成，它能实现连续控制，顺序控制，算术运算，报警检查，过程I/O处理和通信等等。控制管理级主要实现工业过程的分散控制，实现系统的集中显示和操作与管理。主要设备有操作控制站，工程师站和通信设备等。工程师站具备操作控制站的部分功能外，要用与对控制系统的组态，参数调整和系统维护等任务。数据通信系统是将过程控制级与控制管理级连接在一起的桥梁。数据通信传输介质是一条采用双绞线或同轴电缆构成的高速通信线路即DHW数据调整公路。现场控制站（PCU）操作接口单元控制台（OIU）管理命令系统（MCS）及计算机接口单元（CIU）都通过通信接口电路接到数据高速公路上，通信网络结构有星形、环形、总线形美国L&N公司的MAX-1000使用星形DCS网络结构，Bailey公司的Symphony采用环形网络结构[11]。

3.2 Symphony控制系统设计中采用的各种模件及其介绍

（1）多功能处理器MFP

多功能处理器是Symphony模件系统中功能最强的一种模件。它相当于计算机控制系

- 9 -

沈阳工程学院毕业设计（论文）

统中的主机部分，由它完成用户设计的模拟和数字控制策略。

MFP最多可支持64个子模件，除ASM系列子模件不支持外，其余全可以。MFP可以1：1地冗余配置，一个工作，另一个备份，二者之间有一个1M给水量扰动下的水位变化的动态特性Baud的冗余链。主MFP工作时，副MFP随时拷贝主MFP的一切数据，一旦主MFP故障，副MFP在15ms内自动投入。冗余配置还可以进行在线组态，即不停机地在副MFP上进行控制方案修改，修改完毕再把副MFP更换为主MFP。

MFP可带64个模拟控制手操站（SAC）、8个数字逻辑手操站（DLS）。 （2）控制输入输出子模件

Symphony系统中的子模件相当于计算机控制系统中的过程通道，它为主机（即MFP）提供过程输入（即模拟量输入和开关量输入）和过程控制输出信号（即模拟量输出和开关量输出）。控制输入输出子模件（CIS02）是Symphony系统中功能最强的一种子模件，它集模拟量过程通道和开关量过程通道于一体，具有4个模拟量输入、2个模拟量输出、3个开关量输入和4个开关量输出通道。

（3）子模件扩展总线

Symphony子模件扩展总线是高速同步并行总线，在主模件和子模件之间提供通讯路径，主模件执行控制功能，子模件执行输入/输出功能。子模件和主模件的板边连接器P2连接子模件扩展总线。

子模件扩展总线是模件安装单元（MMU）后板上的12条平行线。一个位于MMU后板上连接插座中的12位跨接器连接主模件和子模件之间的总线。通过扁平电缆还可以把总线扩充到6个MMU。

（4）模拟控制站SAC 与数字逻辑站DLS

模拟控制站提供单个回路的控制和监视功能，而且还具有接点或4-20mA电流输出的手动控制和旁路能力。它类似于常规仪表控制系统中的手动操作器，只是功能更强大。SAC实质上就是一个专用的微机监控系统。SAC和CIS并行工作，主模件MFP协调他们的工作。数字逻辑站实质上是一个按扭和指示灯站，提供按扭输入和指示灯输出，相当于常规仪表控制系统的操作按扭和指示灯。它通过端子单元TLS与数字模件DSM相连，实现与主模件的通讯。一个DSM最多可以连接8个DLS，而一个MFP也最多带8个DLS。

3.3针对硬件的说明

总线（CONTROL WAY）共可带32个节点，子总线可带64个子模件，速度为500波特，过程控制单元（PCU）为控制系统的核心部分，有它完成闭环控制、顺序逻辑控制和数据采集，PCU所能实现的一切功能都是由它所包括的各种模件体现出来的，每个PCU最多可带32个主模件，主模件在控制通道上通讯的“标记号”叫做模件地址，它与模件在PCU中的位置，而5位二进制排列级件和现场信号的连接必须经过相应的端子模件或端子单元[15]。

多功能处理器（MFP）为Symphony系统中功能最强的一种模件，相当于计算机控制系统中的核心部分，由它完成用户设计的模件和数字控制策略。

- 10 -

防城港#2机组旁路控制系统

3.4设计中用到的部分功能码

（1）功能码156：增强PID控制器

说明：增强型PID控制器功能码完成PID控制器的功能。这个功能块具有位置或速度型控制限制算法,它还提供一个防复位终止功能。

规格： 规格号 可调性 S1 S2 S3 S4 输出： 块号 N N+1 数据类型 REAL BOOLEAN 说明 带前馈的控制输出 块增加标志：0=允许增加，1=禁止增加 NO NO NO NO 隐含值 5 5 5 0 数据类型 INT(2) INT(2) INT(2) INT(2) 范围 最小 最大 0~9998 0~9998 0~9998 0~9998 说明 过程变量的块地址 设定块地址 TR的块地址 跟踪标志的块地址：0=跟踪， 1=释放

（2）功能码9：模拟量切换器

说明：这个输出等于所选择的输入，所选择的状态由外加信号来确定。这个功能码选择两个输入中的一个，取决于布尔输入。它还有两个时间常数，提供两个方向的无扰动切换。

输出： 块号 N 数据类型 REAL 说明 输出等待两输入之一

规格： 规格号 可调性 S1 S2 S3 NO NO NO 隐含值 0 0 0 数据类型 INT(2) INT(2) INT(2) 范围 最小 最大 说明 0~255/2046 第一个输入的块地址 0~255/2046 第二个输入的块地址 0~255/2046 转换信号的块地址：0=S1，1=S2

（3）功能码80：控制站（MFC） 说明：控制站（MFC）功能码提供MFC和下列接口设备之间的接口：数字控制站（DCS）、操作接口单元（OIU）、命令管理系统（MCS）和计算机接口单元（CIU）。它提供基本控

- 11 -

沈阳工程学院毕业设计（论文）

制“串级控制和比例设定点控制”加手动/自动站切换。不能把这个功能码放在编号高于1023的块上，因为目前工厂环路的信息规模只允许这个环路为进行控制调用到1023块为止。

规格： 规格号 可调性 S1 S2 S3 S4 S18 S29 NO NO NO NO NO NO 隐含值 0 5 0 5 0 0 数据类型 INT(2) INT(2) INT(2) INT(2) INT(1) INT(2) 范围 最小 最大 0~2046 0~2046 0~2046 0~2046 0~7 0~2046 说明 过程变量（PV）的块地址 设定点（SP）跟踪信号的块地址 自动信号的块地址 控制输出的跟踪开关（TR）的块地址 切换到手动信号的块地址：0=不切换，1=切换到手动且保持 具有设定点跟踪S2输入的开关的块地址：0=不跟踪，1=跟踪S2

输出： 块号 N N+1 N+2 数据类型 REAL REAL 布尔 说明 控制输出 设定点 自动方式标志：0=手动，1=自动

（4）功能码2：手动设定常数

说明：这项功能提供一个人工调整的输出，这个输出可用做其它块的输入，即这个功能块产生一个可调的模拟输出且带有工程单位。

规格： 规格号 可调性 S1 输出： 块号 N 数据类型 REAL 说明书 用户选择的常数 YES 隐含值 0.00 数据类型 REAL(2)/(3) 范围 最小 最大 FULL 说明 工程单位的输出值

- 12 -