dcs的火电机组一级过热汽温控制系统的设计(附件)
火力发电是我国重点能源工业之一，在我国电力工业中占据主要地位。随着我国电力事业的快速发展，越来越多的高参数大容量的火电机组陆续投产，对火电厂发电机组的控制品质也提出了更高的要求。一级过热蒸汽温度是机组运行中的主要参数，它的高低直接影响机组运行的安全和稳定。一级过热汽温具有非线性和时变性。在本篇论文中，针对一级过热汽温控制系统的特点，组成及工作原理进行分析，提出一种适合大滞后对象的并能在实际中得到应用的控制策略。然后设计出一级过热汽温串级控制系统。这次设计基于DCS，在介绍了DCS的优点后，进行了工程实现，组态了控制方案，而且对于逻辑连锁，无扰动切换都做了相应的设计。关键词 火电机组，一级过热汽温，串级控制，集散控制系统目 录
1 绪论 1
1.1 选题的背景及其意义 1
1.2 课题研究现状 1
1.3 本文主要的研究工作 1
2 DCS系统的介绍 2
2.1 DCS系统概要 2
2.2 分散控制系统结构 3
2.3 DCS系统的特点与发展前景 5
2.4 日本横河CENTUM VP系统的介绍 6
2.5 CENTUM VP网络结构 8
2.6 横河CENTUM VP系统优点 11
3 一级过热汽温控制系统概述 12
3.1 被控对象动态特性分析 12
4 一级过热汽温调节方案分析 15
4.1 一级过热汽温控制方案选择 15
4.2 PID控制法 17
4.3 串级过热汽温调节系统 18
5 系统的SAMA图及其连锁逻辑 21
5.1 一级过热汽温控制系统SAMA图 21
6 工程实现 24
6.1 FCS组态 24
6.2 HIS组态 36
7 虚拟测试 40
7.1 虚拟测试的介绍 40
7.2 工程实际测试结果 41
结 论 43
致 谢 44
参 考 文 献 45
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
MA图 21
6 工程实现 24
6.1 FCS组态 24
6.2 HIS组态 36
7 虚拟测试 40
7.1 虚拟测试的介绍 40
7.2 工程实际测试结果 41
结 论 43
致 谢 44
参 考 文 献 45
1 绪论
1.1 选题的背景及意义
火力发电是我国主要的发电形式，承担了我国一半以上的电力供应。火力发电厂的自动化主要是火电机组的自动控制，它主要的目的是要使锅炉、汽轮机等设备能够实现自动调节，以保证火电机组从启动到结束都能够在安全、稳定的条件下正常运行[1]。火电机组的第一级过热器作为整个过热汽温的粗调，并控制大屏的出口汽温，以保证屏式过热器的安全运行，因此火电机组的一级汽温控制在整个机组汽温控制中占据主导地位。一级过热汽温的控制一直是火电厂模拟量控制系统的难点，主要是因为过热汽温控制对象具有大惯性、大延时、时变性和非线性等特点，釆用常规和简单的控制规律难以获得较好的调节效果。
分散控制系统（DCS）的广泛使用，极大地促进了应用非常规设计方法对热工控制系统的重新设计和优化。为了解决常规控制系统应用中存在的问题，适应电网综合自动化发展提出的越来越高的性能要求，人们对热工对象进行了广泛的研究，并提出了许多有效的控制方法。DCS控制系统，使得生产过程各参数进行分散控制，集中管理，降低了控制系统设备运行风险，不会出现因某一控制卡故障，导致整个系统瘫痪，从而提高了控制系统的工作可靠性。
1.2 课题研究现状
1.2.1 过热汽温控制系统发展现状
过热汽温是决定控制系统控制品质的重要因素之一。由于过热汽温控制对象具有大惯性、大延时、时变性和非线性等特点，釆用常规和简单的控制规律难以获得较好的调节效果。目前，大部分电厂都使用分散控制系统。在过热汽温控制系统中，采用的控制策略主要有两种。即串级调节系统和采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统[2]。为了改善一级过热汽温控制系统的动态特性，引入中间点信号作为温度控制系统的补充信号，构成串级控制系统，通过主副回路的调节器去控制执行机构，改变减温水量来维持过热汽温基本保持不变。本文在研究完串级系统的特点，安全性以及经济性后，对过热汽温系统现场运用中可能发生的几个重要难点做进一步的分析和讨论，并提出合适的解决方案。
1.3 本文主要的研究工作
一级过热汽温的控制是电厂生产过程控制系统中的一个难题，在变工况情况下过热蒸汽温度采用人工手动调节，这是电厂对于实现生产自动化水平的一个问题，所以许多电厂都希望能有一种理想的控制策略能实现对一级过热蒸汽温度的有效控制。在本文设计的系统中目标是能够实现对一级过热汽温自动调节。如果中途出现紧急故障，系统能够立即报警并请求人工手动控制。根据这些要求，我们应该做好以下几个方面：
1、分析一级过热汽温的静态和动态特性，我们应针对其特性给出合理的控制方案。
2、本课题要求应用DCS系统，而我们选择的是横河CENTUM VP系统的软件，我们需要完成CENTUM VP系统的软件的组态；
3、实现该控制完成的流程图设计、联锁逻辑设计,组态和画面设计以及参数设置等；
4、利用CENTUM VP系统的软件完成虚拟测试，给出该控制系统的适时趋势图、历史趋势图、报警列表等。
2 DCS系统的介绍
2.1 DCS系统概要
集散控制系统，又称分散控制系统。它的英文名字是Distributed Control System，简称DCS。它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示等技术，形成了以微处理器为核心的系统。
集散控制系统的设计原则是分散控制、集中操作、综合管理和分而自治。系
统安全可靠、通用机动，具有最优控制的能力和综合管理能力，为工业过程的计
算机控制开创了新方式。
DCS系统的主要技术概述[3]:
1、该系统具有现场设备站，操作员站，工程师站，数据通讯系统，人机接口单元等。系统拥有开放的体系结构，有很多层开放数据接口。
2、硬件系统具有高度的可靠性，可以在各种环境下工作。底层的汉化软件平台拥有非常强的数据处理功能，而且可以对复杂的系统进行组态，用户也可以自主的在平台上开发专用的高级控制算法。所以，它非常适合进行组态和使用。并且，支持很多种现场总线。
3、系统在设计上使用了冗余配置和模件级的自纠正能力，具有非常高的可靠性。不论系统的哪个组件出现问题，都不会影响整个系统的工作。
4、系统的各种功能都在显示
1 绪论 1
1.1 选题的背景及其意义 1
1.2 课题研究现状 1
1.3 本文主要的研究工作 1
2 DCS系统的介绍 2
2.1 DCS系统概要 2
2.2 分散控制系统结构 3
2.3 DCS系统的特点与发展前景 5
2.4 日本横河CENTUM VP系统的介绍 6
2.5 CENTUM VP网络结构 8
2.6 横河CENTUM VP系统优点 11
3 一级过热汽温控制系统概述 12
3.1 被控对象动态特性分析 12
4 一级过热汽温调节方案分析 15
4.1 一级过热汽温控制方案选择 15
4.2 PID控制法 17
4.3 串级过热汽温调节系统 18
5 系统的SAMA图及其连锁逻辑 21
5.1 一级过热汽温控制系统SAMA图 21
6 工程实现 24
6.1 FCS组态 24
6.2 HIS组态 36
7 虚拟测试 40
7.1 虚拟测试的介绍 40
7.2 工程实际测试结果 41
结 论 43
致 谢 44
参 考 文 献 45
1 绪论
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^3^5^1^9^1^6^0^7^2^*
MA图 21
6 工程实现 24
6.1 FCS组态 24
6.2 HIS组态 36
7 虚拟测试 40
7.1 虚拟测试的介绍 40
7.2 工程实际测试结果 41
结 论 43
致 谢 44
参 考 文 献 45
1 绪论
1.1 选题的背景及意义
火力发电是我国主要的发电形式，承担了我国一半以上的电力供应。火力发电厂的自动化主要是火电机组的自动控制，它主要的目的是要使锅炉、汽轮机等设备能够实现自动调节，以保证火电机组从启动到结束都能够在安全、稳定的条件下正常运行[1]。火电机组的第一级过热器作为整个过热汽温的粗调，并控制大屏的出口汽温，以保证屏式过热器的安全运行，因此火电机组的一级汽温控制在整个机组汽温控制中占据主导地位。一级过热汽温的控制一直是火电厂模拟量控制系统的难点，主要是因为过热汽温控制对象具有大惯性、大延时、时变性和非线性等特点，釆用常规和简单的控制规律难以获得较好的调节效果。
分散控制系统（DCS）的广泛使用，极大地促进了应用非常规设计方法对热工控制系统的重新设计和优化。为了解决常规控制系统应用中存在的问题，适应电网综合自动化发展提出的越来越高的性能要求，人们对热工对象进行了广泛的研究，并提出了许多有效的控制方法。DCS控制系统，使得生产过程各参数进行分散控制，集中管理，降低了控制系统设备运行风险，不会出现因某一控制卡故障，导致整个系统瘫痪，从而提高了控制系统的工作可靠性。
1.2 课题研究现状
1.2.1 过热汽温控制系统发展现状
过热汽温是决定控制系统控制品质的重要因素之一。由于过热汽温控制对象具有大惯性、大延时、时变性和非线性等特点，釆用常规和简单的控制规律难以获得较好的调节效果。目前，大部分电厂都使用分散控制系统。在过热汽温控制系统中，采用的控制策略主要有两种。即串级调节系统和采用导前汽温微分信号的双回路汽温调节系统[2]。为了改善一级过热汽温控制系统的动态特性，引入中间点信号作为温度控制系统的补充信号，构成串级控制系统，通过主副回路的调节器去控制执行机构，改变减温水量来维持过热汽温基本保持不变。本文在研究完串级系统的特点，安全性以及经济性后，对过热汽温系统现场运用中可能发生的几个重要难点做进一步的分析和讨论，并提出合适的解决方案。
1.3 本文主要的研究工作
一级过热汽温的控制是电厂生产过程控制系统中的一个难题，在变工况情况下过热蒸汽温度采用人工手动调节，这是电厂对于实现生产自动化水平的一个问题，所以许多电厂都希望能有一种理想的控制策略能实现对一级过热蒸汽温度的有效控制。在本文设计的系统中目标是能够实现对一级过热汽温自动调节。如果中途出现紧急故障，系统能够立即报警并请求人工手动控制。根据这些要求，我们应该做好以下几个方面：
1、分析一级过热汽温的静态和动态特性，我们应针对其特性给出合理的控制方案。
2、本课题要求应用DCS系统，而我们选择的是横河CENTUM VP系统的软件，我们需要完成CENTUM VP系统的软件的组态；
3、实现该控制完成的流程图设计、联锁逻辑设计,组态和画面设计以及参数设置等；
4、利用CENTUM VP系统的软件完成虚拟测试，给出该控制系统的适时趋势图、历史趋势图、报警列表等。
2 DCS系统的介绍
2.1 DCS系统概要
集散控制系统，又称分散控制系统。它的英文名字是Distributed Control System，简称DCS。它综合了计算机技术、控制技术、通信技术和图形显示等技术，形成了以微处理器为核心的系统。
集散控制系统的设计原则是分散控制、集中操作、综合管理和分而自治。系
统安全可靠、通用机动，具有最优控制的能力和综合管理能力，为工业过程的计
算机控制开创了新方式。
DCS系统的主要技术概述[3]:
1、该系统具有现场设备站，操作员站，工程师站，数据通讯系统，人机接口单元等。系统拥有开放的体系结构，有很多层开放数据接口。
2、硬件系统具有高度的可靠性，可以在各种环境下工作。底层的汉化软件平台拥有非常强的数据处理功能，而且可以对复杂的系统进行组态，用户也可以自主的在平台上开发专用的高级控制算法。所以，它非常适合进行组态和使用。并且，支持很多种现场总线。
3、系统在设计上使用了冗余配置和模件级的自纠正能力，具有非常高的可靠性。不论系统的哪个组件出现问题，都不会影响整个系统的工作。
4、系统的各种功能都在显示
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