北仑三期DCS设计和组态综述.pdf

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1、 1 北仑三期 DCS 设计和组态综述 赵松烈 1 贺贤峰1 何彦君2 丁俊宏3 （1 国电浙江北仑电厂 宁波 315800； 2 北京国电智深控制技术公司 北京 100085； 3 浙江省电力试验研究院 杭州 310014） 【摘 要】 本文介绍了国电浙江北仑电厂三期工程 2*1000MW 机组 DCS(OVATION 系统)的设计概况， 重点介绍 了控制器分配、IO 分配、可靠性、画面、列表报警和软光字牌报警等方面的设计和组态。通过在 DCS 项目初始阶段 确立一系列的设计原则，有效地避免了组态的大量修改，为调试和生产运行创造了有利条件。 【关键词】DCS OVATION 设计 可靠性 1

2、 北仑三期 DCS 概述 国电北仑电厂三期工程 2*1000MW 超超临界机组于 06 年 12 月开工建设， 08 年底第一台机组通 过了“168”满负荷试运行，计划于 09 年 5 月第二台机组投产。北仑三期 DCS 选用艾默生公司的 OVATION 分散控制系统，除了 DEH 和 ETS 采用上汽厂配套提供的西门子 T3000 系统，传统的成套 控制装置也纳入 DCS 控制范围，其中包括小汽机 MEH 和 METS、旁路、锅炉吹灰、等离子点火装 置和空压机等。与 DCS 通讯的系统包括 DEH、电气 FECS 和 SIS。 2 控制器分配 北仑三期单元机组 DCS 共配置 30 对控制器

3、，发电机温度、锅炉本体温度和循泵房采用远程 I/O 站。 DCS 控制器采用工艺系统结合控制功能的分配方式，以“控制器故障时对系统功能影响最小” 、 “重要辅机或系统按 A 侧和 B 侧分设不同的控制器”和“控制器 IO 点数量相对均衡”为原则。局 部工艺系统的全部控制任务集中在同一个控制器内完成，取消了传统的 DAS 控制器，所有 DAS 信 号按照工艺系统分散到各控制器。 根据以上分配原则，单元机组 30 对控制器分配如下。 DPU1/51 磨组 A DPU2/52 磨组 B DPU3/53 磨组 C DPU4/54 磨组 D DPU5/55 磨组 E DPU6/56 磨组 F PDF 文

4、件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 2 DPU7/57 FSS、RB DPU8/58 等离子点火、火检冷却风、SOE DPU9/59 A 侧风烟 DPU10/60 B 侧风烟 DPU11/61 炉膛负压、一次风压、氧量及总风量 DPU12/62 锅炉疏水放气 DPU13/63 协调控制 DPU14/64 主再热汽温控制、锅炉壁温 DPU15/65 锅炉吹灰 DPU16/66 锅炉启动系统、旁路 DPU17/67 脱硝、空压机、燃油泵 DPU18/68 高加及抽汽、 DEH 通讯 DPU19/69 凝泵 A、辅助蒸汽、除氧器及抽汽、电泵 DPU20/70 凝泵 B、低加及抽

5、汽 DPU21/71 循泵 A、开式泵 A、闭式泵 B DPU22/72 循泵 B、开式泵 B、闭式泵 B DPU23/73 发电机辅助系统 DPU24/74 发变组系统、电气 FECS 通讯 DPU25/75 厂用电 A、电气 FECS 通讯 DPU26/76 厂用电 B、电气 FECS 通讯 DPU41/91 小汽机 A MEH DPU42/92 小汽机 A ETS、汽泵 A DPU43/93 小汽机 B MEH DPU44/94 小汽机 B ETS、汽泵 B 3 IO 分配 3.1 IO 清单 作为建立 DCS 数据库的重要一环，IO 清单除了必要的信号物理位置、卡件类型、功能标识等 内

6、容外，准备 IO 清单时特别注意了以下几项。 1）修改日期 新建机组普遍存在资料收集拖后和设计变更频繁等问题，在 IO 清单里增加修改日期一列，为后 续逻辑组态、报警整理和画面修改等工作的筛选提供便利。 2）修改类型 在工程进展的不同阶段修改 IO 清单时，增加修改类型一列，例如增加、删除、修改通道和点描 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 3 述等，并记录相应的工程联系单编号作为修改依据。 3.2 IO 卡件和通道分配 每个 OVATION 机柜的正面为 A 分支（BRANCH）和 B 分支，反面为 C 分支和 D 分支，每个 分支最多可放 8 块卡件。卡件和

7、通道分配时以“IO 卡件故障和分支故障影响相对最小”为原则，防 止保护的拒动、误动和自动调节装置失灵。 1）冗余信号分配到不同的 IO 卡件上，主保护（例如 MFT） 、重要辅机(例如汽泵、引风机)保护 和重要模拟量调节回路（例如炉膛负压）的冗余信号分配在不同的分支。 2）纵向组合设备的 IO 布置在同一块 IO 卡件上。 3）控制内容一样的控制器（A 侧和 B 侧）的通道分配尽量一致。 4）备用通道均匀分布在每一卡件上，便于今后加点和更换通道。 3.3 SOE 系统配置 北仑三期 SOE 系统设计了 MFT 源触发信号、小汽机 METS 源触发信号、重要辅机停运信号、 发变组保护信号和中压开

8、关进线及馈线开关的断开信号。主机 ETS 的 SOE 功能由 T3000 系统实现。 分配 SOE 信号时，如果遵循“所有 SOE 信号都必须取自现场触点”这一原则，SOE 卡件将分 散到各个控制器，因而需要很多数量的 SOE 卡件。如果把 SOE 卡件当作 DI 卡件使用，会使重要和 次要的信号混杂一起，失去了 SOE 系统的纯粹性。另外，很多保护条件必须经过逻辑处理，例如 MFT 中的临界火焰失去和小汽机保护中的润滑油压低（来自变送器）等，因此这一原则在实际执行 中很难做到。 OVATION 系统历史功能比较强大， 每个信号都能以 1 秒的分辨率保存到历史数据库中， 保存时间也很长，设备故

9、障时用于分析的数据非常多，而且由于设计了保护首出逻辑，很少会出现 需通过 SOE 才能分辨热工触发信号先后顺序的情况，SOE 的重要性相对降低。 因此，北仑三期 SOE 卡件采用了分配在同一个控制器集中布置的方法。MFT 的 SOE 信号来自 FSS 控制器，小汽机的 SOE 信号来自 METS 控制器，均采用柜间接线；重要辅机停运信号来自电气 开关柜，发变组保护信号来自发变组保护柜，中压开关进线及馈线开关的断开信号来自电气开关柜。 3.4 电机状态 DI 点分配 电气送出普通辅机的一个停运信号及一个运行信号至相应 SCS 控制器，重要辅机的状态 IO 点 采用了如下的分配方法。 1）送风机、

10、引风机和一次风机 电气送出送风机、引风机和一次风机的三个停运信号及两个运行信号。根据 NFPA2004 标准的 规定， FSS 控制器必须用两个停运状态取或后作为 MFT 跳闸条件，因此其中二个停运信号送 FSS， 一个停运信号送 SOE, 两个运行信号分别送 A 侧和 B 侧烟风 SCS 控制器。送风机、引风机和一次风 机停运信号通过柜间接线从 FSS 控制器转送至烟风 SCS 控制器，作为设备驱动级的反馈。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 4 2）磨煤机 电气送出磨煤机三个停运信号及一个运行信号， 其中三个停运信号分别送 FSS控制器、 磨组 BCS 控

11、制器和 SOE,一个运行信号送 BCS 控制器。 3）电泵 电气送出电泵三个停运信号及一个运行信号，其中三个停运信号分别送 FSS 控制器、电泵 SCS 控制器和 SOE,一个运行信号送电泵 SCS 控制器。 4）循泵、凝泵、开式水泵、闭式水泵和密封风机 电气送出循泵等冗余设备的三个停运信号及两个运行信号，其中两个停运信号分别送 A 侧和 B 侧 SCS 控制器，一个停运信号送 SOE，二个运行信号分别送 A 侧和 B 侧 SCS 控制器。 由于重要辅机的电机状态信号较多，画面显示统一采用驱动级所在控制器的启停状态信号。重 要辅机的电机状态信号不一致时，软光字牌会有报警提示。 3.5 柜间接线

12、 DCS 柜间接线的设计遵循“主重要保护均采用硬接线输入”的原则。考虑到开关量输出卡件排 列的困难，设计时尽量减少柜间接线数量。 MFT 保护中 DCS 柜间接线设计两个常开信号，加上通信总线的信号后组成三取二逻辑。通过 柜间接线和通信总线信号的不一致判断逻辑，出现报警后很容易判断柜间接线的问题还是通信总线 的问题。 重要辅机保护中 DCS 柜间接线设计一个常开信号，加上通信总线信号后组成二取一逻辑。 模拟量控制系统中形成闭环回路的信号采用柜间接线，前馈信号通过通信总线传输。 4 MFT 继电继电器柜设计 MFT 保护主要在 FSS 控制器实现， MFT 继电器柜作为 FSS 控制器故障和 D

13、CS 失灵时的后备保 护。MFT 继电器柜由 DCS 厂家配套提供。 两路直流电源经过二极管为 MFT 继电器柜冗余供电。 继电器电源采用环形接线，防止单点断开 时影响 MFT 功能。 MFT 继电器柜配置了两个供电电源和一个母线电源监视继电器，用于锅炉吹扫 许可条件和报警。 MFT 继电器柜配置了三个双线圈跳闸继电器。跳闸继电器的跳闸信号来自 FSS 控制器的 MFT 命令和操作员台的紧急跳闸按钮，复归信号来自 FSS 控制器。 三个双线圈跳闸继电器的常开触点以三取二的方式驱动扩展继电器。 扩展继电器采用双套设计， 二个扩展继电器常开触点并接（或常闭触点串接）后跳闸磨煤机、给煤机、一次风机、

14、汽机、小汽 机、电泵、燃油快关阀、油角阀和高能点火器等设备。DCS 里这些设备的停运（或关阀）指令先送 到 MFT 继电器柜，和扩展继电器的相应触点并接（或串接）后再送往电气开关柜或现场。MFT 继 电器柜失电时，机组不会 MFT。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 5 FSS 控制器的 MFT 命令设计六个 DO 通道，在 MFT 继电器柜里以三取二的方式接线。这六个 DO 通道采用继电器的常闭触点，分散在三个分支的三块 DO 卡上。MFT 复归后，六个 DO 通道的 继电器得电，触点断开；MFT 时，六个 DO 通道的继电器失电，触点闭合，MFT 继电器柜

15、里的三个 跳闸继电器动作，通过扩展继电器切断入炉燃料。机组正常运行时，如果 FSS 控制器失电或故障， 这六个 DO 通道的触点闭合，MFT 继电器柜里的三个跳闸继电器动作，通过扩展继电器切断入炉燃 料。 送 MFT 继电器柜的两个紧急跳闸按钮采用双回路设计，先并后串，两个按钮同时按下时，机组 MFT。任一个紧急跳闸按钮常开触点故障或回路断线时，不会引起 MFT 紧急跳闸按钮至 MFT 继电 器柜的回路拒动。 FSS 控制器设计两个 MFT 紧急跳闸的 DI 通道，在逻辑里取或后作为 MFT 跳闸条件。 MFT 继电器柜的三个跳闸继电器各取一副常开触点送 FSS 控制器， 在 FSS 逻辑里三

16、取二后表征 锅炉 MFT， 同时它的脉冲信号也作为 FSS 控制器 MFT 保护的条件， 实现 MFT 软硬两套保护的连动。 为了监视 MFT 继电器柜的三个跳闸继电器的工作状态，这三个信号不一致时，DCS 软光字牌会报 警；这三个信号和 FSS 控制器里的软 MFT 信号不一致时，DCS 软光字牌也会报警。 5 软件设计 5.1 控制器扫描时间 OVATION 控制器共有 5 个任务区，其中第 1 区扫描时间 1000ms，第 2 区扫描时间 100ms，第 3 区、第 4 区和第 5 区的扫描时间由用户自定义。不同的扫描时间影响模拟量调节回路 PID 参数的整 定和一些功能块（如 KEYB

17、OARD）的参数设置，因此在逻辑组态前应确定扫描时间。 北仑三期把逻辑页面和 IO 点均放在第 3 区，FSS 控制器第 3 区的扫描时间设置为 100ms，小汽 机 MEH、METS 控制器第 3 区设置为 100ms，其余控制器第 3 区设置为 250ms。同时加大第 3 区的 控制器内存（CONTROL MEMORY）容量，满足负荷率不大于 40%的要求。 5.2 开关量驱动级设计 开关量控制按功能组级、子功能组级和驱动级三级结构设计。驱动级是针对具体设备所进行的 监视与控制，主要有启停操作、状态指示、故障报警和设备的连锁保护等功能。在组态前，设计完 善的驱动级典型图作为模板，是减少逻辑

18、和画面组态重复工作的前提。北仑三期驱动级典型图主要 包括旋转设备、电动阀、双电控气动阀和单电控气动阀等几种类型。其中前三类占绝大多数，它们 有以下特点。 1） 为节省系统资源，规范画面和逻辑接口形式，驱动级广泛应用打包点。 2） 启动（开启）和停止（关闭）指令输出端都采用短信号的形式，持续时间 3 秒。启停指令 互相闭锁，防止同时发启停指令。 3） 把不存在跳闸信号作为启动许可条件之一。在许可条件考虑不周时，这样的做法可以避免 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 6 存在跳闸信号而启动许可条件满足的矛盾。 4） 因为未设计辅机紧急停运按钮，因此在 DCS 里，除

19、了重要辅机（例如引风机）的油泵外， 旋转设备都未设计停运许可条件。重要辅机停运后，才能停附属油泵，防止误停油泵引起重要辅机 跳闸和机械损伤。 5） 接至驱动级的跳闸信号一般采用采用长信号， 少量可能引起死循环的跳闸信号采用短信号。 例如“两组送引风机运行时，一台送风机跳闸，连跳对应侧引风机”中，送风机跳闸采用短信号。 6） 挡板和阀门的自动关闭条件分连锁关闭和保护关闭两种类型。其中连锁关闭和手动关闭的 许可条件一样，而保护关闭无需满足关闭许可条件。例如空预器二次风进出口挡板必须在烟气进口 挡板关闭后才能手动关闭，但在空预器跳闸隔离时，由于烟气进口挡板全关限位开关可能存在不到 位的情况，同时发关

20、闭烟气进口挡板和关闭二次风进出口挡板指令，这种情况下的关闭二次风进出 口挡板指令接入驱动级的保护关闭接口。 7） 旋转设备的驱动级除了启动失败、停止失败、IO 故障、电气故障、远方/就地等用于画面显 示和报警的要素外，还包括设备跳闸（TRIPPED） ，它指的是在启动指令记忆时运行信号失去。与设 备停运信号（STOPPED,来自电气开关柜）相比，设备跳闸信号用于软光字牌报警的优点是处于停运 状态的备用辅机不会引起报警，减少软光字牌常亮的数量。 8） 设备跳闸信号都设计首出回路。 9） 根据本厂的运行管理体制，驱动级不设置“软挂牌”功能。 5.3 可靠性设计 DCS 可靠性设计的重点在于防止因

21、DCS 硬件故障和信号故障 （包括断线） 引起的保护误动和拒 动。OVATION 的硬件故障包括控制器失电、控制器死机、控制器脱网、IO 卡件与控制器通讯故障、 IO 卡件或通道故障等几种类型，其中控制器失电和控制器死机是最严重的故障。除了控制器和 IO 分配外，北仑三期 DCS 防误和防拒的设计有以下几个特点。 5.3.1 DO 卡件采用继电器的常开触点 除了 FSS 控制器送 MFT 继电器柜的六个跳闸命令采用常闭触点， 其它 DO 卡件采用继电器常开 触点，可防止因控制器失电、IO 卡件或通道故障等引起的保护误动。 5.3.2 开关量/模拟量输出卡件设置 FSS 控制器送 MFT 继电器

22、柜的跳闸命令所在的 DO 卡件， 在与控制器通讯失败后， 选择输出 “置 零” ，通过常闭触点送 MFT 继电器柜，在 FSS 控制器故障的情况下实现自动停炉，确保机组安全。 其余的开关量/模拟量输出卡件与控制器通讯失败后，选择输出“保持” ，防止误动。 5.3.3 主重要保护的取信方法 主重要保护（包括重要辅机的进出口挡板/阀门） ，均采用“正逻辑”的设计方法。在机组正常 运行时，跳闸信号闭合后保护动作。开关量信号选择合适的触点形式，杜绝跳闸信号在逻辑里加非 门的设计。重要模拟量调节的超驰回路也采用类似的方法。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 7 5.3.

23、4 模拟量故障解决办法 针对用于保护的模拟量测点故障可能引起的保护误动，采取如下解决办法。 1）速率和品质检测 模拟量信号变化率超过工艺参数可能变化的最大值， 或者信号 “坏质量”（通过质量功能块检测） ， 该测点保护切除，当测点恢复正常时，保护自动恢复。为了防止在保护自动恢复时引起保护误动， 速率和品质检测回路只有在该测点小于保护定值时才能允许自动恢复保护。为了防止速率和品质检 测回路由于扫描次序的原因引起工作不正常，源自模拟量信号的保护条件都有 3 秒或以上的延时，3 秒延时对工艺系统不会有影响。 2）单测点保护变送器量程逆设 除了速率和品质检测，4- 20mA 模入的单测点保护的变送器采

24、用量程反置的方法，增加一道防误 动措施。 5.3.5 防拒动的设计 1）主重要保护均采用硬接线输入。 2）单点柜间接线的跳闸信号在逻辑里采用柜间接线 IO 信号和通信总线信号的或门,防止 DO 卡 件或通道故障引起的保护拒动。 如果 DCS 通信总线故障或控制器故障， 通信总线信号保持为原状态， 因此逻辑里取或的做法不会增加误动的风险。 5.3.6 投备逻辑的设计 冗余设备的投备逻辑设计中，哪些设备需要投备按钮采用如下判断原则：如果冗余设备和上一 级设备有明确的关联，即可通过相关的状态或参数判断决定是否投入备用，不设计投备按钮。例如 引风机润滑油泵，只要引风机处于运行状态，停运泵就处于投备状态

25、，满足运行泵运行信号失去或 运行泵出口压力低等条件时，备用泵自启。不设计投备按钮可防止因忘投备用引起的连锁拒动。如 果需紧急停运油泵，应先停运上级设备。 循泵、凝泵等没有上级关联设备的大型辅机采用一个设备一个投备按钮的设计方法。 作为防拒措施，自启备用设备的条件中，采用运行设备运行信号失去的信号，而不是停运信号。 5.3.7 减少通信总线传输模拟量信号 通信总线传输过多的模拟量信号，会增加 DCS 系统的负担。因此采用在 MCS 控制器里通过高 低值监视功能块判断以后再送其它控制控制器的方法，而不是直接通过通讯总线传输模拟量信号。 5.3.8 公用设备的可靠性设计 北仑三期未配置 DCS 公用

26、网，DCS 控制的公用设备主要是燃油泵和空压机。 为了适应本厂运行管理模式，燃油泵启停和油压调节在就地变频控制器上实现，送相关信号至 两台机组 DCS 显示，同时接受两台机组 DCS 发出的紧急停运命令。 空压机接收开关量输入的遥控命令必须是长信号，在闭合时启动空压机，断开时停止空压机。 由于空压机厂家无法更改空压机自带控制器的接口形式， 为了实现空压机 DCS 启停命令是常规脉冲 信号的形式，在每台空压机的控制柜内增装继电器组，实现 DCS 脉冲指令到空压机长信号遥控输入 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 8 的转换。继电器组电源取自本控制柜的控制电源，其上

27、级电源是该空压机冷却风扇的动力电源，控 制电源故障或继电器故障的影响范围仅限于一台空压机。DCS 输出指令改为脉冲后，通过在就地端 子柜并接启停命令，实现了两台机组控制空压机。为了协调两台机组对空压机的控制，两台机组之 间增加硬接线，并在逻辑里设计空压机控制权作为启停空压机的许可条件。一台机组投入空压机控 制权后，另一台机组即自动撤出空压机控制权。如果两台机组控制权处于都投入或都未投入的方式， 软光字牌都会有报警提示。 5.4 画面设计 北仑三期 DCS 过程画面分为主图和窗口图两部分。主图是监控生产过程的主要人机界面，包含 了设备状态和运行参数；窗口图是设备操作画面，并为主图提供辅助信息。在

28、逻辑和画面组态前， 明确画面设计细节，可避免画面和逻辑组态的重复工作。北仑三期 DCS 画面组态有以下特点。 1） 一张总目录图，包括机、炉、电三个分区，直接链接到画面主图。 2） 主图分为上、中、下三个部分，顶部区域显示机组重要参数；中间区域为系统流程显示区； 底部区域为相关画面链接区，分全局链接和局部链接，其中全局链接便于快速返回监控主画面（例 如燃烧画面、汽温画面） ，局部链接对象主要是与本画面相关的工艺系统。 3） 所有操作对象均设计弹出窗口图，实现分步操作，防止误操作。主重要设备跳闸首出和启 动许可也以弹出窗口图的形式显示。窗口图采用标准化设计方式，有效地减少了窗口图的数量。窗 口图

29、里通过设置链接点，可快速找到相关逻辑图，便于故障原因查找。 4） 作为列表报警的补充，画面隐形报警主要包括设备电气故障（ET） 、没有变送器测点的开 关量测点报警和设备故障三种类型。 5） 流程的系统画面显示调节和保护的参数，设备画面显示包括 DAS 参数在内的全部参数。 6） 画面参数显示结合报警功能。在正常范围时模拟量参数显示绿色平光，高 1 限报警时（或 低 1 限）显示红色，高 2 限报警（或低 2 限）时显示红闪，测点品质为“BAD”时显示紫色平光， 切除扫描时显示为湖蓝色平光，通讯中断时显示蓝色平光。 7） 设计燃烧控制画面，方便机组运行时负荷和汽温控制的常规操作。燃烧画面包括六大

30、风机 控制、六台磨组控制、水煤比控制、燃料主控、给水流量控制、过热器及再热器减温水控制和烟温 挡板控制等。 8） 设计时间显示和转速负荷显示等专用画面，替代时钟和传统后备监视仪表，简化集控室布 置。 5.5 列表报警的设置 列表报警是值班人员监盘的主要手段。列表报警点数量庞大，和逻辑组态的关系密切。 OVATION 系统的点类型中，和列表报警相关的有模拟量点（LA） 、开关量点(LD)、打包点(LP)、 站点点(DU)、节点点（RN）和模件点（RM）等几种类型。站点点、节点点和模件点都是和硬件相 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 9 关的点类型，它们的列表报警

31、由系统默认设置。 各种点类型的列表报警设置中，共性部分有报警级别和报警组别。列表报警共分两级，一级为 红色，操作站有声音提示；二级为黄色，无声音提示。会引起主辅设备跳闸和需要值班人员特别关 注的点设置为一级报警。列表报警组别的意义有两个，其一，如果没有报警组别，不能发出报警； 其二，方便筛选报警。 模拟量点设置时，一般把运行规程里的报警限值定义为高 2 值（或低 2 值） ，把跳闸定值定义为 高 3 值（或低 3 值） 。根据设备实际运行情况，把高 2 值（或低 2 值）适当缩小，作为动态报警值设 置到高 1 值（或低 1 值） 。开关量点的设置工作主要是选择哪些点（特别是中间点）做列表报警。

32、打 包点报警时只能显示打包点的描述，不能显示每一位的描述。出现打包点报警时，通过翻阅相应流 程画面，确定故障原因。 为节省工作量，选择在项目推进的不同阶段进行不同点类型的列表报警设置工作。在分步调试 前，根据 IO 清单设置模拟量和开关量 IO 点的列表报警。在整组启动前，这时候逻辑组态已基本定 型，根据逻辑图逐页设置中间点（包括模拟量点、开关量点和打包点）的列表报警，增补和修改中 间点的描述，增补设计变更部分的列表报警。机组“168”试运后，把数据库导出为表格后再筛选检 查所有的列表报警设置，重点整理完善模拟量点的报警定值。 5.6 软光字牌报警的设计 5.6.1 DCS 软光字牌报警的设计

33、思路 从机组运行安全、便于报警监视等角度出发，软光字牌报警系统有以下设计思路。 1） 机组的报警以列表报警为主、软光字牌报警为辅的原则进行设计，即列表报警涵盖了机组 全面的报警信息，而软光字牌报警则提取列表报警中的重要报警，用声光的形式表现出来。软光字 牌报警的源信号设置成最高级别的列表报警，在软光字牌报警出现的同时也有最高级别的列表报警 出现。软光字牌报警和列表报警的确认应相互独立，确认列表报警时不会同时自动复归软光字牌报 警。 2） 软光字牌报警沿用常规光字牌报警装置的形式，具有自动闪光、重复音响、人工复归和音 响试验等功能。软光字牌报警系统配置专用喇叭，喇叭的音量可调。软光字牌报警画面布

34、置 4 个按 钮，分别为报警确认、允许喇叭发声、禁止喇叭发声和喇叭声音测试。禁止喇叭发声功能一般用于 机组调试和检修期间。禁止喇叭发声时软光字牌报警画面有“禁止喇叭发声”的闪烁提示。机组启 动前应投入喇叭发声功能。 3） 软光字牌报警集中于一幅画面，分汽机、锅炉、电气三个区域。热工监控系统的故障报警 一般分散到相应工艺系统的软光字牌，特别重要的或找不到合适的工艺系统时，采用单独的软光字 牌。为了让值班员在操作台位置上能看清大屏幕上光字牌内容，软光字牌的总数量控制在 99（11 9）块以内。主要辅机的跳闸和故障合用一块软光字牌，电动机跳闸时软光字牌用红色显示，设备故 障或参数超限时软光字牌用黄色

35、显示。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 10 4） 每个软光字牌链接弹出窗口，弹出窗口显示该软光字牌报警的所有源信号，处于报警状态 和未处于报警状态的源信号用颜色加以区分。共用一块软光字牌报警的源信号，如果其中一个源信 号存在报警的情况下，另一个源信号再出现报警时仍应有声光提示。 5） 为尽量减少机组启动后软光字牌报警常亮的数量，采用电动机跳闸信号作为软光字牌报警 的源信号。电动机跳闸指的是驱动级典型图上的跳闸报警信号，表示在启动指令记忆的情况下电动 机停运，可通过驱动级操作面板复归电动机跳闸信号。 6） 模拟量测点用于软光字牌报警时，高低值比较功能块应单独

36、组态，便于报警定值的调整。 如果同时有调节用的测点和保护用的测点， 把调节用和保护用的测点都作为软光字牌报警的源信号。 如果同时有显示用的测点和调节用的测点，选择调节用的测点作为软光字牌报警的源信号。 5.6.2 软光字牌报警源信号的收集原则 DCS 软光字牌报警具有任选进入 DCS 的 I/O 点、通讯点和逻辑中间点作为报警源信号的优势， 在设计 DCS 软光字牌时，应避免因选点原则不明确出现选点过于庞杂、和列表报警功能重叠的缺点。 根据火力发电厂设计技术规程里有关热工报警的设计规定，北仑三期 DCS 软光字牌报警系统的 选点有以下原则。 1） 主辅设备跳闸。例如锅炉 MFT、汽机跳闸、送风

37、机跳闸等。 2） 引起主设备跳闸（锅炉 MFT、汽机跳闸和发电机故障）的参数偏离正常范围，包括一些原 设计为跳闸条件而后改为报警的参数。例如主蒸汽压力高、汽机振动高等。 3） 主要辅助设备跳闸条件中的参数偏离正常范围，包括一些原设计为跳闸条件而后改为报警 的参数。例如送风机油压低、凝泵轴承温度高等。 4） 机组运行中特别需要关注的参数偏离正常范围，包括紧急停炉、停机和故障停炉、停机条 件中的参数偏离正常范围。例如锅炉壁温高、空预器出口烟温高等。 5） 机、炉主要辅助设备故障。例如送风机运行 90 秒后出口隔离挡板未全开、电泵反转等。 6） 冗余设备失去备用。例如凝泵未投入备用。 7） 主要电气

38、设备故障 8） 热工监控系统故障和热工电源、气源故障。主要包括热工配电柜电源故障、MFT 继电器柜 电源故障与控制器电源装置故障、DEH 电源故障、TSI 故障、MEH&METS 故障、火检柜故障和重 要自动回路撤出等。 9） 用于保护和调节的模拟量测点之间的偏差大。例如 FSS 控制器和 MXS 控制器的给水流量 之间偏差大。 10） 有多个与门条件的保护的提前报警。例如再热器保护、临界火焰失去、循环水路中断 和凝结水路中断等。 5.6.3 主重要保护信号的不一致报警 北仑三期软光字牌报警系统设计了主重要保护信号的不一致报警，有防止误动和拒动的作用， 主要有以下几种类型。 1） 来自现场的三

39、个开关量信号之间的不一致报警。例如三个炉膛压力低低信号。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 11 2） 来自现场的两个开关量信号之间的不一致报警。例如 FSS 控制器的送风机两个停运信号。 3） 两个通过 DCS 柜间接线的开关量信号和一个经过通信总线的开关量信号之间的不一致。 例 如三个总风量低低信号。 4） 一个通过 DCS 柜间接线的开关量信号和一个经过通信总线的开关量信号之间的不一致报 警。例如 FSS 控制器的空预器跳闸信号。 5） FSS控制器里的软MFT信号和MFT继电器柜送到其它各控制器的MFT硬接线信号之间的 不一致报警；FSS 控制器的汽机

40、跳闸信号和送到其它各控制器的汽机跳闸硬接线信号之间的不一致 报警。 6） 重要辅机的电机状态信号不一致。 5.7 组态的规范性设计 OVATION 系统以 SAMA 图的形式进行组态，虽然在易读性方面有天然的优势，但为了达到不 借助于 DCS 工作站仍能读懂信号来龙去脉的要求，北仑三期采用了如下设计。 1） 每个控制器的逻辑图号采用统一的分配原则。同类型控制页面放在同一号段，按逻辑执行 顺序进行编号，并留出备用图号，便于逻辑增补。 2） 现场信号命名采用设计院提供的 KKS 编码。 柜间接线采用发送和接收的柜子编号组合命名 的形式，在发送侧点名里加 S（Sender） ，在接收侧点名里加 R（

41、Receiver） 。中间点命名采用两种方 法， 一种是 DPU 和 SHEET 编号组合的方法， 例如 09449GP1； 另一种是点描述的缩写， 例如 SELMW。 3） I/O 点或经过通讯总线的点进一个控制器后，同一个控制器内应用该点时采用页面连接符， 少用通用符。相同的点类型采用相同的图符。 4） 页面上每个接收或发送的信号图符旁拉出点名，并手工标注点描述。不同 DPU 之间通过通 讯总线取的信号，如果点名上不能看出来自哪个控制器哪一页，在信号送出侧标注送至何处，在信 号接收侧标注来自何处。 5.8 数据库建点设置 OVATION数据库建点设置的相同选项通过默认设置的方法实现， 大部

42、分不同设置的选项通过IO 清单导入数据库，需要特殊整理的主要有以下几项。 1）单位 计量单位标准化包括流程画面单位和点定义中的单位两部分。其中点定义中的单位标准化是基 础工作， 需要落实在在 IO 清单准备阶段， 否则工程后期不但需要修改画面， 而且可能需要修改逻辑。 2）小数位 不同的参数有不同的小数位要求。小数位太少会影响参数显示精度，小数位太多会引起参数不 必要的频繁刷新，影响值班员监盘注意力。北仑三期根据参数的单位选择小数位，例如 MPa 单位的 小数位选择 2，单位的小数位选择 1。 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 12 3）历史点定义 历史库收集

43、模拟量点时需要定义死区，分量程百分比和工程单位两种，变化幅度超过死区后收 入历史库。定义合适的死区，可以减少历史点不必要的收集，延长保存时间。温度信号的量程较大 （例如 0- 700） ，死区采用工程单位定义，一般定义为 1。其它信号的死区采用量程百分比定义， 一般定义为 1%。机组主重要参数可适当缩小死区定义，例如负荷、炉膛负压等。 6 DCS 组态和调试的尾工 北仑三期在 DCS 项目实施后期，在系统维护方面主要做了以下几项收尾工作。 1）废点清理 调试过程中发现有些现场设备的 IO 点和初始设计不符，这是 IO 点废点产生的主要原因。通过 设备厂家、设计院和调试单位等共同确认可删除这些

44、IO 点后，除了解线工作，软件里需要删除这些 点相关的逻辑和画面显示，并把这些点从数据库中删除，相应的通道改为备用通道。 组态过程往往有建立了中间点但没有用到的现象，这样产生了中间点废点。把这些没有应用于 任何一张逻辑页面的中间点废点搜索出来，逐个检查确认后再删除。 2）强制信号处理 由于工期紧张等原因，调试过程中在设备存在小缺陷或保护设计不合理时，有时会采取在 DCS 里临时强制一些信号的方法。强制信号存在的隐患在于，如果 DCS 控制器闪存格式化，所有强制信 号会丢失；DCS 下电可能引起强制信号混乱，过多的强制信号则会乱上加乱；部分测控信号（如限 位开关）的强制会误导运行人员的判断。因此

45、，机组正常运行时强制信号越少越好。 在机组整组启动前，根据对象的不同情况修改相关逻辑，尽量减少强制信号。 3）逻辑执行顺序整理 逻辑执行顺序（包括页面和算法）会影响连锁保护的正确动作，除了在组态和分步调试阶段及 时检查逻辑执行顺序的合理性外，在机组整组启动前，专项检查主重要连锁保护回路的执行顺序。 4）执行批处理程序 由于逻辑组态的不规范等原因，会给 OVATION 控制器的正常工作带来影响。在机组整组启动 前，执行控制建立器（CONTROL BUILDER）的专用批处理程序,完成逻辑图的全面检查和编译，然 后再重装所有控制器。 5）报警定值整理 在机组通过“168”后，利用调停机会，热控、机

46、务和运行等相关人员全面检查修改了列表报警 和软光字牌报警的定值。 7 结语 在 DCS 项目准备阶段，电厂和设计院、DCS 厂家、电试院等参建方一起，不但明确了 DCS 设 计框架，而且对组态的细节处理形成了统一的意见。这不仅确保了项目的顺利推进，还减少了后期 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建 13 组态和调试过程中的重复劳动。不足之处主要有以下两点. 1）IO 清单准备阶段，设计院提供的有些设备和信号的中文描述不符合本厂习惯用法，因为没 有在初始阶段予以明确，即使以后修改了设备在现场、系统图和规程等地方的命名，但在 DCS 组态 过程中这些描述已经扩散，很难

47、全面修改。 2）DCS 组态的易读性规则执行得不够，用了较多的通用图符，和 SAMA 图的设计标准仍有不 小差距，这和工期紧张有关。 参考文献： 1 朱北恒 . 火电厂热工自动化系统试验M. 北京：中国电力出版社，2006. 作者简介： 赵松烈（1971- ） ，男，浙江慈溪人，高级工程师，从事火电厂热控工作。 贺贤峰（1971- ） ，男，浙江镇海人，高级工程师，从事火电厂热控工作。 作者联系方式：赵松烈，13515885373，，浙江省宁波市北仑区进港西路 66 号， 国电浙江北仑第一发电有限公司设备管理部，315800 PDF 文件使用 “pdfFactory Pro“ 试用版本创建