DCS控制发电厂监控系统设计毕业设计.doc
- 文档编号:7437641
- 上传时间:2023-05-11
- 格式:DOC
- 页数:59
- 大小:3.02MB
DCS控制发电厂监控系统设计毕业设计.doc
《DCS控制发电厂监控系统设计毕业设计.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《DCS控制发电厂监控系统设计毕业设计.doc(59页珍藏版)》请在冰点文库上搜索。
内蒙古科技大学
本科生毕业设计说明书(毕业论文)
题目:
DCS控制发电厂监控系统设计
学生姓名:
文凯锋
学号:
0605130223
专业:
电气工程及其自动化
班级:
电气06-2班
指导教师:
张飞讲师
56
内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)
第一章摘要
随着发电厂综合自动化的发展,电力系统监控已有了长足的发展。
分布式系统广泛应用于电力系统中。
目前利用scada系统对发电系统进行实时监控已经趋向成熟,随着新技术的发展及应用力控组态软件由于支持多方硬件设备的驱动广泛应用在实际的发电厂。
DCS将成为今后的发展趋势。
论文首先分析DCS监控的范围和控制要求,并就有关DCS硬件配置、软件功能;其次分析讨论了力控组态软件的特点,应用;最后根据电气系统控制的特点,应用力控的态软件实现DCS控制发电厂监控。
关键词:
集散系统;发电厂;力控
第二章Abstract
Withthedevelopmentofintegratedautomationpowerplants,powersystemmonitoringhasbeenasignificantdevelopment.Distributedsystemsarewidelyusedinelectricpowersystems.Scadasystemcurrentlyusedforreal-timepowersystemmonitoringhasbeenmaturing,withthedevelopmentandapplicationofnewtechnologiesforcecontrolconfigurationsoftwareofthehardwaredevicedrivertosupportmulti-widelyusedinactualpowerplants.DistributedControlSystemwillbethefuturetrend.
PaperfirstanalyzesthescopeofDistributedControlSystemmonitoringandcontrolrequirements,andontheDistributedControlSystemhardwareconfiguration,softwarefunctions;Followedbyanalysisanddiscussionofthepowercontrolconfigurationsoftwarefeatures,applications;Finally,accordingtothecharacteristicsofelectricsystemcontrol,applicationcontrolconfigurationsoftwarepowerplantDistributedControlSystemcontrolmonitoring.
Keywords:
DistributedControlSystem;Powerstation;ForceControl
内蒙古科技大学毕业设计说明书(毕业论文)
目录
第一章摘要 II
第二章Abstract III
第一章绪论 4
1.1课题研究的背景和意义 4
1.2本论文的研究目的和主要内容 4
第二章集散系统 5
2.1集散系统定义 5
2.2DCS系统原理 5
2.3集散系统的特点 6
2.4DCS在国内外的发展与应用状态 7
第三章力控组态软件 9
3.1关于力控PCAuto 9
3.1.1力控产品发展史 10
3.1.2关于力控PCAuto组态生成的数据文件及应用目录说明 10
3.2软件构成:
10
3.3开发、运行系统 12
3.3.1概述 12
3.3.2内部组件 13
3.3.3内部控件 13
3.4实时数据库(DB) 14
3.5设备通讯程序(IOSERVER) 15
3.6WWW服务器特点:
15
3.7安装信息 16
第四章THLDK-2型电力系统使用说明 18
4.1产品介绍及功能简介 18
4.1.1产品介绍 18
4.1.2功能简介 18
4.2运行环境 19
4.3安装运行软件 19
4.3.1安装及运行步骤 19
4.4操作窗口功能介绍 19
4.5监控系统监控范围、功能 23
4.5.1电气系统监控范围 23
4.5.2电气系统单元组功能 23
4.6发电厂电气监控系统的总体设计 24
第五章发电厂监控 26
5.1实验室系统主接线 26
5.2力控组态软件的安装、学习、页面制作 26
5.2.1力控组态软件的安装 26
5.2.2力控组态软件的基础及页面制作 27
5.2.3、创建组态界面 28
5.2.4定义I/O设备 29
5.2.5创建实时数据库 31
5.2.6数据连接 33
5.2.7变量定义 34
5.3设计过程 35
5.4工程运行结果 46
5.4.1IP地址设置说明 46
5.4.2.运行结果:
47
第六章总结 54
感谢 55
参考文献 56
第一章绪论
1.1课题研究的背景和意义
发电厂中热工自动化和电气系统自动化的水平反映了整个电厂的运行管理水平。
随着计算机技术及网络技术的发展和日益成熟,大型火力发电厂单元机组电气控制全面采用DCS己成为可能,并已逐步在各工程中进行实践。
分散控制系统DCS是集计算机、通信、图形显示和控制四大技术于一体的自动化综合系统,他基于控制功能分散、操作管理集中、信息共享的原则,具有运算能力强、实时、可靠和精度高、操作简单、检修维护方便、人机界面友善等的特点。
我国火力发电厂对DCS的运用始于八十年代,主要是热工专业运用于对机炉生产过程的控制。
大型火力发电厂电气控制全面采用DCS在国内还是近几年的事,但国外大机组电气采用DCS监控己有成功的运行经验,热工专业采用DCS监控系统多年来已积累了丰富的经验,现行的自动化设计和目标也要求大型火力发电厂电气控制系统全面进入DCS,因此在火力发电厂中电气监控系统采用DCS已成为今后发展的方向。
1.2本论文的研究目的和主要内容
随着机组向大容量、高参数发展,发电厂的电气自动化程度却越来越重要,但电气的监控由于传统的原因,自动化水平仍较低。
随着电力市场的发展,要求运行人员必须具有对电气系统参数集中监控的手段,特别是对发电厂电气系统的运行管理,并与电气防误操作相结合,提高电气控制的安全性和可靠性。
因此,提高电厂的电气自动化控制水平的要求日益增加。
本论文的研究目的是电气主接线图、各个终端RTU的选型及相关参数及与主控端通信方案的设计。
本课题研究的方向是先进合理的发电厂电气监控(ECS)方案。
本论文的内容具体安排如下:
第一章绪论首先论述了课题研究的背景和意义第二章DCS发展历程、现状和发展趋势;。
第三章力控组态软件;第四章主要分析了发电厂电气监控系统的组态模式,设计了监控系统的具体构建。
第五章主要介绍了力控组态软件应用于发电厂的设计过程。
第六章整篇论文的结论。
第二章集散系统
2.1集散系统定义
DCS是分布式控制系统的英文缩写(DistributedControlSystem),在国内自控行业又称之为集散控制系统。
即所谓的分布式控制系统,或在有些资料中称之为集散系统,是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统,它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。
在系统功能方面,DCS和集中式控制系统的区别不大,但在系统功能的实现方法上却完全不同。
2.2DCS系统原理
DCS系统为ValmetAutomation的DAMATICXD控制系统。
电磁流量计其控制原理为:
现场检测设备从现场采集来的信号经I/O单元的A/D转换,通过I/O总线把数据传到过程接口控制器(PIC),在过程站(PCS)需要时,PIC沿现场总线把数据发送到PCS的现场总线控制器(FBC),FBC对接收到的信号进行滤波和线性化,然后发送到PCS的CPU。
PCS的CPU依照系统组态对数据进行处理和运算,并发送所需的数据到网络连接单元(NCU)。
网络连接单元通过系统总线与其他站进行通信。
经过程站CPU处理的数据,涡街流量计经FBC、本系统在制浆造纸污水处理生产过程中具有以下功能:
从被控的制浆造纸污水处理生产过程中收集和处理测量数据;收集和处理制浆造纸污水处理生产过程中执行器的状态数据;对制浆造纸污水处理生产过程进行监视和控制;对制浆造纸污水处理用电动机、电磁阀、电动阀进行控制和电动机、阀门群控,设备运行状态和趋势、报警记录等各种信息。
d.报警站:
由CPU和网络连接单元(NCU)组成。
在接收过程站处理的报警和信息记录并将其送到报警打印机打印。
e.报告打印机:
打印每日报表。
f.现场检测仪表和执行机构:
由各类变送器。
调节阀、电磁网和电机等组成,涡轮流量计变送器采集生产现场的各项工艺参数,并将其以标准信号的方式送到DCS的I/0单元。
执行机构接受DCS送来的调节信号对生产过程进行控制。
污水工段的DCS系统通过系统总线与全厂的DCS系统构成了一个DCS网络且能够相互通信、互相查看。
通过污水处理的DCS操作终端可以查看全厂各个生产车间和工段的生产情况。
状态,以便及时调整控制污水处理的各项工艺运行参数,同时也方便生产调度。
通过调度室的DCS终端更快、更全面地了解全厂生产情况,及时进行生产调度优化。
并提供所需联锁控制;进行浮点计算;进行逻辑操作;进行顺序作;进行批量操作;收集历史数据并在趋势画面上显示通过记录仪画面,支持记录仪组态;支持模拟盘组态提供精确报警;提供打印报表;具有与其他系统连接的I/O装置;在用户和生产过程间进行内部信息的通讯;提供维护、保养记录文件;生产过程管理。
现场总线、I/O单元的D/A转换成标准信号,最后送到现场执行机构从而完成对生产过程的自动控制。
操作员通过操作站终端输人各种操作指令到操作站(OPS)并经系统总线传送到系统其他各站,来实现操作员对系统工艺的操作和对生产设备监控。
原理图如图2.1所示:
图2.1原理图
DCS是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统,综合了计算机,通信、显示和控制等4C技术,其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。
2.3集散系统的特点
DCS具有以下特点:
(1)高可靠性。
由于DCS将系统控制功能分散在各台计算机上实现,系统结构采用容错设计,因此某一台计算机出现的故障不会导致系统其他功能的丧失。
此外,由于系统中各台计算机所承担的任务比较单一,可以针对需要实现的功能采用具有特定结构和软件的专用计算机,从而使系统中每台计算机的可靠性也得到提高。
(2)开放性。
DCS采用开放式,标准化、模块化和系列化设计,系统中各台计算机采用局域网方式通信,实现信息传输,当需要改变或扩充系统功能时,可将新增计算机方便地连入系统通信网络或从网络中卸下,几乎不影响系统其他计算机的工作。
(3)灵活性
通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态,即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面,从而方便地构成所需的控制系统。
(4)易于维护
功能单一的小型或微型专用计算机,具有维护简单、方便的特点,当某一局部或某个计算机出现故障时,可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换,迅速排除故障。
(5)协调性
各工作站之间通过通信网络传送各种数据,整个系统信息共享,协调工作,以完成控制系统的总体功能和优化处理。
(6)控制功能齐全
控制算法丰富,集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体,可实现串级、前馈、解耦、自适应和预测控制等先进控制,并可方便地加入所需的特殊控制算法。
DCS的构成方式十分灵活,可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成,也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。
处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制,并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。
生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理,如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。
随着计算机技术的发展,DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能,如计划调度、仓储管理、能源管理等。
2.4DCS在国内外的发展与应用状态
1975年美国最大的仪表控制公司Honeywell首次向世界推出了它的综合分散控制系统TDC一2000(ToalDistributedControl一2000),这一系统的发表,立即引起美国工业控制界高度评价,称之为“最鼓舞人心的事件”。
世界各国的各大公司也纷纷仿效,推出了一个又一个集散系统,从此过程控制进入了集散系统的新时期。
在此期间有日本横河公司推出的cENTLJM,美国泰勒仪表公司的MoS它,费雪尔公司的Dc亡一400,贝利公司的N一90,福克斯波罗公司的cpect~和德国西门子公司的TelePermm。
随着计算机特别是微型计算机与网络技术的飞速发展,加上各制造商的激烈竞争,使DCS很快从70年代的第一代发展到90年代初的第三代DCS。
尽管在这之前的集散系统的技术水平已经很高,但其中存在着一个最主要的弊病是:
各大公司推出的几十种型号的系统,几乎都是本公司的专利产品,每个公司为了保护自身的利益,采用的都是专利网络,这就为全厂、全企业的管理带来问题。
随着计算机的发展与网络开发使各控制厂商更多地采用商业计算机的技术,80年代末许多公司推出新一代的集散系统,其主要特征是新系统的局部网络采用MAP协议;引用智能变送器与现场总线结构;在控制软件上引入PLC的顺序控制与批量控制,使DCS也具有PLC的功能。
至90年代初各国知名的Des有:
3000,Bailey的顶F卜90,Rosemount的RS一3,WestHoose的WDpF,Leeds&NonthruP的MAX一1000,Foxboro的I6AS,日本横河的CENTUM。
这里所提到的均为大型的DCS,为了适应市场的需要各厂商也开发了不少中小型的DCS系统如S一9000,MAX一2,LXL,AZ队CS等等。
第三章力控组态软件
3.1关于力控PCAuto
力控PCAuto是北京三维力控科技有限公司“管控一体化解决之道”产品线的总称,由监控组态软件、“软”控制策略软件、实时数据库及其管理系统、Web门户工具等产品组成。
这些产品不是孤立的,力控PCAuto是一个应用规模可以自由伸缩的体系结构,整个力控PCAuto系统及其各个产品都是由一些组件程序按照一定的方式组合而成的。
因此本指南没有专门针对具体的产品分别介绍使用方法,而是介绍所有产品的共同使用方法。
在力控PCAuto中,实时数据库RTDB是全部产品数据的核心,分布式网络应用是力控PCAuto的最大特点。
在力PCAuto中,所有应用(例如趋势、报警等)对远程数据的引用方法都和引用本地数据完全相同,这是力控PCAuto分布式特点的主要表现。
如图3.1所示:
图3.1
3.1.1力控产品发展史
1994年12月,基于16位Windows平台(以Windows3.1为代表)的力控?
版本形成。
1996年09月,基于32位Windows平台(以Windows95为代表)的力控?
1.0形成。
并注册了力控商标,成为国内率先拥有自主知识产权的自动化软件品牌。
1999年06月,力控?
1.2版本推出,在石油、石化等行业广泛应用。
2000年10月,力控?
升级为2.0版本正式推向市场
2000年06月,被国家五部委确定为国家重点新产品
2001年06月,正式推出基于PC的控制策略生成器
2001年08月,《监控组态软件及其应用》一书正式出版
2001年12月,力控?
英文版forcecontrol正式推出
2002年03月,力控?
2.6版本正式推向市场
2004年10月,力控?
3.6版本获科技部中小企业基金扶持项目立项
3.1.2关于力控PCAuto组态生成的数据文件及应用目录说明
应用路径\doc,存放画面组态数据。
应用路径\logic,存放控制策略组态数据。
应用路径\http,存放要在Web上发布的画面及有关数据。
应用路径\sql,存放组态的SQL连接信息。
应用路径\recipe,存放配方组态数据。
应用路径\sys,存放所有脚本动作、中间变量、系统配置信息。
应用路径\db,存放数据库组态信息,包括点名列表、报警和趋势的组态信息、数据连接信息等。
应用路径\menu,存放自定义菜单组态数据。
应用路径\bmp,存放应用中使用的.bmp、.jpg、.gif等图片。
应用路径\db\dat,存放历史数据文件。
第二章力控产品功能
3.2软件构成:
力控软件包括:
工程管理器、人机界面VIEW、实时数据库DB、I/O驱动程序、控制策略生成器以及各种网络服务组件等。
它们可以构成如图3.2所示的网络系统
图3.2网络系统
力控监控组态软件是对现场生产数据进行采集与过程控制的专用软件,最大的特点是能以灵活多样的“组态方式”而不是编程方式来进行系统集成,它提供了良好的用户开发界面和简捷的工程实现方法,只要将其预设置的各种软件模块进行简单的“组态”,便可以非常容易地实现和完成监控层的各项功能,缩短了自动化工程师的系统集成的时间,大大的提高了集成效率。
力控监控组态软件是在自动控制系统监控层一级的软件平台,它能同时和国内外各种工业控制厂家的设备进行网络通讯,它可以与高可靠的工控计算机和网络系统结合,便可以达到集中管理和监控的目的,同时还可以方便的向控制层和管理层提供软、硬件的全部接口,来实现与“第三方”的软、硬件系统来进行集成。
主要的各种组件说明见下:
工程管理器(ProjectManager)
工程管理器用于创建工程、工程管理等用于创建、删除、备份、恢复、选择当前工程等。
开发系统(Draw)
开发系统是一个集成环境,可以创建工程画面,配置各种系统参数,启动力控其它程序组件等。
界面运行系统(View)
界面运行系统用来运行由开发系统Draw创建的画面,脚本、动画连接等工程,操作人员通过它来完成监控。
实时数据库(DB)
实时数据库是力控?
软件系统的数据处理核心,构建分布式应用系统的基础。
它负责实时数据处理、历史数据存储、统计数据处理、报警处理、数据服务请求处理等。
I/O驱动程序(I/OSERVER)
I/O驱动程序负责力控?
与控制设备的通信。
它将I/O设备寄存器中的数据读出后,传送到力控的数据库,然后在界面运行系统的画面上动态显示。
网络通信程序(NetClient/NetServer)
网络通信程序采用TCP/IP通信协议,可利用Intranet/Internet实现不同网络结点上力控○R之间的数据通信。
通信程序(PortServer)
通信程序支持串口、电台、拨号、移动网络通信。
通过力控?
在两台计算机之间,使用RS232C接口,可实现一对一(1:
1方式)的通信;如果使用RS485总线,还可实现一对多台计算机(1:
N方式)的通信,同时也可以通过电台、MODEM、移动网络的方式进行通信。
Web服务器程序(WebServer)
Web服务器程序可为处在世界各地的远程用户实现在台式机或便携机上用标准浏览器实时监控现场生产过程。
控制策略生成器(StrategyBuilder)
控制策略生成器是面向控制的新一代软件逻辑自动化控制软件,采用符合IEC1131-3标准的图形化编程方式,提供包括:
变量、数学运算、逻辑功能、程序控制、常规功能、控制回路、数字点处理等在内的十几类基本运算块,内置常规PID、比值控制、开关控制、斜坡控制等丰富的控制算法。
同时提供开放的算法接口,可以嵌入用户自己的控制程序。
控制策略生成器与力控的其它程序组件可以无缝连接。
3.3开发、运行系统
3.3.1概述
支持Windows98、NT、2000、XP等操作系统;采用面向对象的设计,集成化的开发环境;开发系统采用更多的组件和控件来方便您构成强大的系统;丰富的函数和设备驱动程序使您集成更容易;增强的过渡色与渐进色功能,从根本上解决了很多同类软件在过多使用过渡色、渐进色时,严重影响画面刷新速度和系统运行效率的问题;优化设计的工具箱和调色板,在颜色选择时更直观、方便;开发更灵活,更多的矢量子图,制作工程画面更快捷;提供面向对象编程方式,内置间接变量、中间变量、数据库变量,支持自定义函数,支持大画面和自定义菜单,方便您构造强大的企业级运行系统;脚本类型和触发方式多样,支持数组运算和循环;支持一机多屏,组建多画面时不需要多屏卡;
3.3.2内部组件
视频组件:
进行视频的捕捉和回放;
温控曲线组件:
可以进行温度的自动升温和保温控制;
浏览器组件:
可以作为标准的浏览器客户端;
标准WINDOWS组件:
支持标准的文本框、单选框、列表框等组件;
增强的报警组件:
集成的报警管理和查询;
X—Y曲线组件:
可以自由的进行曲线分析和查询;
幻灯片组件:
灵活的幻灯片播放,可进行自由控制;
自由曲线组件:
方便的绘制各种曲线和动画连接;
万能报表组件:
类EXCEL的报表工具,方便您完成管理报表;
立体棒图组件:
直方图的分析工具;
历史追忆组件:
可以追忆带毫秒标签的数据,方便事故查询;
手机短信组件:
简单的手机短信发送组件;
3.3.3内部控件
1、报表:
历史报表:
方便快速的历史报表生成工具,能进行日报、月报、季报、年报的生成,对数据存储的时间范围、间隔、起始时间可进行任意指定,并可以根据存储的时间进行查询历史数据,组态时在力控的绘画菜单内进行历史报表的选取。
内嵌多功能万能报表:
灵活的报表生成方式,可以任意设置报表格式,实现各种运算、数据转换、统计分析、报表打印等。
既可以制作实时报表,也可以制作历史报表。
可以在报表上同时显示实时数据和任意时刻的历史数据,并加以统计处理,例如取行平均、列平均,统计出最大最小值。
内嵌多功能报表提供了相应的报表函数,可以制作各种报表模板,实现多次使用,以免重复工作,组态时在力控的子图内。
内置数据表:
内置数据表是力控开发人员总结关系数据库的特点开发出的内置实时关系数据表,利用报表模板可以将力控实时数据库的变量和报表字段进行任意绑定,可以对任意的数据进行插入、删除、遍历、存盘,内置的报表过滤器可以任意设定不同情况下的查询条件,根据查询条件对所查出的记录进行选取来参与数据处理。
2、图库
集成化的开发环境、增强的图形功能,丰富的图形元素及超级子图精灵图库集,提供子图精灵开发工具,用户可以方便地生成自己的图库;力控?
优化设计的图库,提供了丰富的子图和“子图精灵”,任意拖拽不变形,使您的工程画面精益求精。
3、动作脚本
动作脚本类型和触发方式多样,具备自定义函数功能,支持数组运算和循环控制。
内置多种打印函数,可根据画面的大小进行任意设置打印范围。
4、自定义运行菜单
力控支持用户自定义菜单,其中包括窗口弹出式菜单和定义在各个图形对象上的右键菜单。
配合脚本程序与自定义菜单,可
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- DCS 控制 发电厂 监控 系统 设计 毕业设计
![提示](https://static.bingdoc.com/images/bang_tan.gif)