honeywell分散控制系统在汽轮机控制、保护系统中的应用和开发毕业论文(编辑修改稿)

honeywell分散控制系统在汽轮机控制、保护系统中的应用和开发毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

neywell 8 模拟量输出卡件端子板 CCTAOX01 1 Honeywell 9 数字量输入处理器 CCPDIL01 1 Honeywell 10 数字量输入卡件端子板 CCTDIL01 1 Honeywell 11 数字量输出处理器 CCPDOB01 1 Honeywell 12 数字量输出卡件端子板 CCTDOB01 1 Honeywell 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 12 13 脉冲输入处理器 CCPPIX01 1 Honeywell 14 脉冲输入卡件端子板 CCTPIX11 1 Honeywell 15 BRAUN 转速继电器 D521 1 Braun 16 阀门伺服卡（含底座、接线端子） SVP 2 CHINA 17 DO 继电器板 SPERI DO 16 1 CHINA 18 控制防火墙处理器 CCPCF901 1 Honeywell 19 控制防火墙卡件端子板 CCTCF901 1 Honeywell 20 终端电源端子 TB1TB4， PTB2 EN 136 Weidmuller 21 终端电源端子 PTB1 SAK1EN FUSE 2A 20 Weidmuller 22 三孔电源插口 SOC 1 CHINA 机柜网络电源系统和 IOLink 电缆连接 机柜电源接线 机柜外部接 220VAC 电源，采用 WEIMULLER 接线端子，接入机柜的电源系统。 电源系统将 220VAC 电源转换成 24VDC 供电。 机柜正面是系统卡件的母排，卡件插在固定位置可获电；机柜背面采用接线端子，一共 20 对接线端子，可接入 20 个专用硬件。 本系统使用了 3 个，其他接口为冗余接口。 IOLink 电缆连接 本项目使用电缆连接传输电力或信号。 在本 DEMO 项目中，信号从主机服务器中发出，由 PKS 交换机接收并转换信号，信号进入的网络成为 FTE 容错以太网，本系统虽然用于测试使用，但是也配置了冗余硬件和冗余网络，冗余网络表现在 FTE 中的 A网和 B 网（下面将阐述 A 网的工作原理， B 网同上）。 信号从交换机中接入控制防火墙总线，从防火墙分出网络，进入 C300控制器，用于保证网络系统的安全。 C300 电源系统为机柜提供 24V 直流电源作为外部供电，当外部电源哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 13 出现故障的时候，系统中的记忆保持电池将会暂时提供电力支持，为控制器提供直流电，保证控制器中的数据不丢失。 信号从 C300 控制器 A 中的 IOLink1 中发出（冗余信号，当 link1 故障启用 link2），进入控制器 B，在通过 Link1 的分支电缆进入 C 系列的 IO卡件，作为进行信号的传递和通讯的母线。 在 C 系列 IO 卡件对应的输入输出卡件端子板（后简称 IOTA） 插入网线，另一端接到执行机构的通讯设备上，当从控制器中发出控制信号后，信号到达对应的 IO 卡件， IO 卡件通过网线将信号传递来执行指令。 本章小结 本章节的内容是为实现本 DEMO 项目的目标所作出的基本硬件设计准备，要求达到快速、冗余、安全、精确的控制要求，同时应满足功能及系统测试、配置必须的对外接口。 从汽轮机厂的设计来看，我们做的设计有很多方面都是多冗余的，这体现了作为一个实际应用的系统，是需要有充分的安全性考虑，以及具备面对突发故障的应急处理的先发性。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 14 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 15 第 3章 汽轮机岛控制系统开发 机岛控制系统主要分两部分，汽轮机控制系统（ DEH）和机岛辅助控制系统。 DEH是汽轮机发电机组的专用控制系统，是控制汽轮机启动、停机及转速控制、功率控制的唯一手段，也是电厂实现机组协调控制、远方自动调度等功能所必不可少的控制设备。 本论文研究的辅机程控系统的主要对象是子组级顺序控制，包括主蒸汽系统、润滑油系统等 8 大系统，子组级顺序控制是将某台辅机及其附属设备作为一个整体进行控制，其用于完成辅机的自动启动及并列或辅机的自动停运及出系。 子组级顺序控制充分考虑了辅机设备的安全保护条件，并能对辅机设备的操作提供操作指 导。 [9] DEH 的设计原则和设计功能分析 DEH 的设计原则分析 DEH在电站的热工自动化系统中有着十分重要的地位。 由于国内尚没有采用 PKS C300控制器实现 DEH系统的先例，按照 DEH的基本控制要求，分析 C300控制器实现 DEH系统的设计原则： 汽轮机控制对象有其快速、安全的特殊要求，所以对 DEH系统来说，其系统的软硬件设计首先必须满足快速响应和安全可靠。 系统设计的快速响应性原则： （ 1） PKS C300 控制器扫描速率： C300 控制器采用多级执行速度，任一组态模块可以按 50ms、 100ms、 200ms、 250ms、 500ms、 1s、 2s 来定义，经过合理的控制组态， C300 系统完全可以保证系统负载的前提下满足 DEH 系统的快速响应要求。 （ 2） PKS C 系列 I/O 扫描速率：针对 C300 控制器设计的 C 系列卡件，可以定义其通讯速率为 Priority，即定义 IO 卡件采用优先扫描方式。 该方式可以保证现场信号的改变及时传输到软件逻辑中，此时的 IO 扫描哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 16 速率即为软件逻辑的执行周期。 （ 3） C300 控制器可以同时支持两条独立的 IOLINK 通讯链路工作，每条 IO 链路可以最多支持 40 块 IO 卡件。 根据实际需要， DEH 系统可以将 IO 卡件分布在不同的 IO 链路上，最大化保证 IO 信号的实时通讯。 （ 4）转速测量扫描速率：转速测量采用 Honeywell 专用的脉冲卡，其通过以太网模块直接与 C300 控制器通讯，可以保证转速信号的实时传输。 经过 C300 系统的实际测试，当控制模块采用 50ms 周期， IO 卡件采用 Priority 时，从信号输入到卡件，经过软件逻辑处理，再通过输出卡件输出信号到现场，整个回路响应时间 DEH 中需快速处理逻辑的要求，如 OPC 功能。 系统设计的安全可靠性原则： （ 1） DEH 系统符合“故障 安全”设计准则，当系统失电时保证可靠停机，并对可能的误操作采取有效的防范措施。 （ 2） PKS 采用成熟可靠，具有广泛应用的 IO 卡件，对采用的第三方部件均使用知名品牌。 DEH 系统按照失电停机逻辑设计，保证在极端工况下汽轮机的安全遮断。 （ 3）同时 C300 控制器通过 Honeywell 专用控制防火墙 CF9 与控制网络连接，可以杜绝任何与控制无关的信息传输到控制器，这极大提高了C300 控制器的安全性。 （ 4）冗余的高速通讯网络保证信息安全通畅，并具有与 DCS 的通讯接口。 PKS 系统采用 Honeywell 专利技术的容错以太网（ FTE）进行通讯，具有很高的可靠性。 FTE 对网络中的交换机也做了特殊配置，可以保证系统控制操作信息的优先通过。 系统禁止 FTE 网络上连接与控制无关的设备，同时所有的 DEH 服务器 /操作站配置了杀毒软件。 这些特性都增强了通讯网络的安全性，可以满足汽机控制的安全要求。 系统设计的冗余性原则： 控制系统依据分层、分散控制原则，除了控制器冗余外，对重要的 I/O信号和 I/O 模件也进行冗余配置。 PKS 设计的 DEH 系统将采用冗余的高性能控制器，冗余的通讯总线，哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 17 冗余的电源模块。 对汽轮机转速、发电机功率、主蒸汽压力、安全油压力以及油开关状态等重要信号采用三冗余设计，并分布在不同的 IO 卡件。 对系统阀门控制信号则采用双线圈设计，实现冗余输出，确保控制信号的安全可靠。 系统保证个别元件的故障不会影响整个 DEH 系统的工作。 功能设计应符合标准化、通用化、模块化的原则： （ 1） PKS 组态软件将采用 SAMA 图形式，提供连续控制、顺序控制，可以设计出高效、完全透明的 DEH 软件。 （ 2） DEH 硬件除了通用的 IO 卡件外，还将 采用专用的汽机接口卡件，如转速测量及保护卡、伺服阀驱动卡。 （ 3）操作站设计符合人机工程学要求，人机界面友好，信息丰富，操作简便可靠。 （ 4） PKS 操作站采用 WINDOWS 系统界面，使用 HTML 网页设计技术。 可以方便的实现 DEH 系统的流程监控、操作，以及报警、报表、趋势、历史等功能，还可以设计出完善的 DEH 操作指导。 系统设计的其他原则： （ 1）系统具有自诊断、自恢复和抗干扰能力。 PKS 系统卡件能够自诊断至 IO 通道。 （ 2） C300 控制器支持与其他 DCS 系统采用 MODBUS TCP RS485/232，或者 OPC 方式进行通讯。 （ 3）除满足机组启动运行控制要求外， PKS 系统具有足够的 I/O 裕量和能力以便未来进行功能扩展。 DEH 的设计功能分析 按常规单抽式汽轮机 DEH 的控制要求，本项目结合 DEH 实现的功能将作出如下设置： （ 1）转速控制功能 具有大范围的转速控制功能（ 50－ 3360r/min）。 自动迅速冲过临界转速区，在临界转速区内 ,汽轮机的转速不能保持。 （ 2）自动启动功能 自动判断汽轮机热状态、选择合适升速率以及暖机时间，自动地实现哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 18 将汽轮机从盘车转速逐渐提升到额定转速的控制，也可由人工进行选择进行升速。 （ 3）自动同期 有自同期接口，接受自同期装置的升降信号，实现自动同期。 自同期完成后，并网并自动带初负荷（ 5％）。 （ 4）功率控制功能 汽机并网后，对汽机进行功率控制。 系统具备开环和闭环两种控制方式去改变或维持汽轮发电机的负荷。 开环控制根据功率定值及频差信号确定阀门的开度指令。 闭环控制则以汽轮发电机的实发功率（或汽轮机的调节级压力）作为反馈信号进行负荷自动调节。 （ 5）一次调频 功能 机组并网后，如电网的频率改变，将对汽机的功率进行修正，实现一次调频功能。 调频不等率，死区均可调整。 （ 6）抽汽控制功能 机组并网后，当达到一定功率时，可以投入抽汽运行，系统在抽汽运行工况图范围内可以实现热电负荷的自整，边界工况以热定电。 （ 7）限制功能 当机组的运行工况或蒸汽参数出现异常时，为避免损坏机组，并使机组的运行尽快恢复正常，系统能对机组的功率或所带负荷进行限制： （ 8）阀门管理功能 当汽机转速达到阀切换转速（接近并网转 速，约 2900RPM）后，可由主汽门控制切换到调门控制。 机组并网后，当达到推荐的转换功率时，运行人员可以选择单阀、顺序阀切换，以提高汽轮机的运行效率。 （ 9）阀门试验功能 为保证发生事故时阀门能可靠关闭， DEH 系统具备对高、中压主汽门及调节门逐个或成组进行在线试验的功能。 在进行阀门在线试验时，汽哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 19 轮机能正常运行。 （ 10）阀门严密性试验 在机组定速后，并网前，可以进行汽门严密性试验。 按“主汽门严密性试验”后，所有主汽门全关，调门全开；按“调门严密性试验”后，所有调门全关，主汽门全开。 观察转速变化，判断汽门严密状态。 （ 11）遥控控制功能 (与 DCS 的相关接口 ) 有遥控负荷接口，可以接受全厂 DCS 的远程控制信号增减负荷，以实现协调控制。 （ 12） OPC 超速保护控制功能 机组负荷大于 30%额定负荷，与电网突然解列时；或汽机转速超过103%时， OPC 功能迅速关闭 GV， IV。 （ 13）超速试验 在 DEH 控制下进行超速保护试验 (103%、 110%)，机械超速保护试验。 并记录最高转速。 （ 14）仿真功能 系统内置全面的仿真逻辑，可以模拟汽轮机转速、功率、主汽压力、抽汽压力、安全油以及油开关等的状态，供工程师检查 DEH 组态逻辑，操作员也可以进行全面的操作培训。 在现场调试阶段还可以驱动实际液压系统进行 DEH 混仿真，一定程度上检验油动机、 OPC 油路、 AST 油路、挂闸油路等系统液压部套的性能。 辅助控制系统 主蒸汽系统 主蒸汽的系统概述和作用 （ 1）系统概述 主蒸汽系统是指从锅炉过热器联箱出口至汽轮机主汽阀门进口的主蒸汽管道、主汽阀和调节阀等设备、部件组成的系统，其作用是将新蒸汽引入汽轮机的缸体内做功。 哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文） 20 （ 2）主蒸汽系统的功能 ，把蒸汽发生器产生的主蒸汽送到汽轮机高压缸中。 ，特别是启动初期暖管时所产生的疏水。 、安全注入系统和蒸汽管道隔离等保护信号。 ，排出反应堆产生的热量。 （ 3）系统主要部件 ：是用作通流蒸汽的 母管道。 ：检测主蒸汽的流量。 ：。 ，锅炉无法降压时，可用作节流，控制机组进汽压力。 ：用于机组启动初期。