火力发电厂分布式控制系统(DCS)技术导则.pdf

0/Z D J 0 5-1 9 9 9目 叮舀 为了进一步促进我省火力发电厂分布式控制系统(D C S 的健康发展，进 一 步规范我省火力发电厂自 动系统的 程设计、设备选型和运行维护工作，促进我省火.力发电厂 心动化系统技术水平的提高，浙江省电力公司于1 9 9 8 年提出编写浙江省电力公司企业技术标准 火力发电 厂分布式控制系统技术导则。本标准规定了3 0 0 M W及以上火电 机组 D C S系统的体系结构及其通信网络、操作员站、_ 厂 程师站、控制站和热 仁 控制系统等的主要功能、技术指标和要求。本标准可作为单机容量 3 0 0 D 4 W及以上火电机组分布式控制系统的 1:程设计、选型和运行维护的技术标准，对单机容髦为 3 0 0 M W以 卜 的火电机组可作参考。本标准的附录n、附录.附录c、附录 D 都是标准的附录。本标准由浙江省电力屯力公司提出并归口。本标准起草单位:浙江省电力试验研究所。本标准主要起草人:王森要、杜永春、_ 建强。本标准由浙江省电力公司 委托浙江省电力试验研究所负责解释。0/Z D J 0 5-1 9 9 9目次 门 U舀.，.1范围.二.2引用标准.，.，.，.，.，.3定义.，.，.，.，.4 D C S 体系结构及其通信网络.。.，.，.5 D C S 开放性、可 扩展性、实时性及可靠性评记:导则，.b D C S 系统操作员 站技术导则.，.，.，.z n c s 系统 r _ 程师站技术导则 卜.，.，.S D c s 系统(现场)控制站技术导则.，.，9 D C S 功能技术导则二，.卜，.，.附录 八(标准的附录)分布式控制系统评估原则.，.附录 B(标准的附录)英文缩写说明.，._.附录C(标准的附录)D C S 典型通信网络性能比较.，.附录n(标准的附录)D C S 功能技术导则技术细则说明.，1 0 i 2.1.1 8 3.3 8n另nU0月月性 浙江省电力公司企业技术标准火 力 发 电 厂 分 布 式 控 制 系 统(C D C S)技术导则 0/Z D J 0 5-1 9 9 9D i r e c t i v e s o f D i s t r i b u t e d C o n t r o l S y s t e mi n F o s s i l F u e!P o w e r P!a n t1范围 本标准对火力发电厂分布式控制系统的通信网络、操作员站、L.程师站、控制站及其控制功能等提出技术要求。本标准适用于单机容量 3 0 0 b 1 W及以上火电机组分布式控制系统的-_ 程设计、选型和运行维护，对单机容量为3 0 0 M W以 卜 的火电机组可作参考。2引用标准 F 列标准所包含的条文，通过在标准中引用而构成为本标准的条文。在标准出版时，所示版木均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用 卜 列标准最新版本的可能性。U 1,%T 5 8 9-1 9.9 6 火力发电厂 燃煤电站锅炉的热 l _ 检测控制技术导则D L!T 6 5 5-1 9 9 8 火力发电厂锅炉炉膛安全监抖系统在线验收测试规程D l,/I 6 5 7-1 9 9 8 火力发电厂模拟量控制系 统在线验收测试规程D L;T 6 5 8-1 9 9 8 火力发电 厂顺序控制系统在线验收测试规程I)L.!1 6 7 9-1 9 9 8 火力发电 厂分散控制系统在线验收测试规程G-R K-9 5-5 1 火力发电 厂分散控制系统技术规范书N cJ.I 9 2-1 9 8 9 火力发电厂热一 t.自 动化设计内容深度规定N D G J 1 1 6-1 9 9 3 火力发电 厂锅炉炉膛安全监控系统设计技术规定电规发(1 9 9 3)1 0 3 号 单元机组分散控制系统设计 一若干技术问 题规定3定义3.1 D C S，是指分布式控制系统，或称分散控制系统。3.2系统级(单元机组级)网络，是指用于连接操作员 站、程师站等节点的网络系统，主要为便于 集中管理、操作单元机组。3.3控制级 设备级)网 络，是指用于连接控制站、可编程控制器等控制设备的网络系统，又称为设备级网络。3.4模件级(现场级)网络，是指用于连接控制站内的各种模件、现场智能传感器、智能执行器等的网络系统，如模件 I/0 总线、现场总线。3.5数据采集系统，是指采用数字计算机系统对_ L 艺系统和设备的运行参数、状态进行检测，对检测结果进行处理、记录、显示和报警，对机L .的运行情况进行计算和分析，浙江省电力公司 1 9 9 9-1 2-2 0 扎 七 准1 9 9 9-0 1-0 1 实施Q/Z D J 0 5-1 9 9 9并提出运行指导的监视系统，简称D A S 3.6模拟量控制系统，是指系统的控制作用由被控变量通过反馈通路引向控制系统输入端所形成的控制系统，也称闭环控制或回路控制，简称MC S3.7顺序控制系统，是指对火电机组的辅机及辅助系统，按照运行规律规定的顺序实现启动或停止过程的自 动控制系统，简称 S C S o3.8炉膛安全监控系统，是指当锅k t 炉膛燃烧熄火时，保护炉膛不爆炸(外爆或内曝)而采取监视和控制措施的白 动系统，简称 F S S S o F S S S包括燃烧器控制系统(B C S 和炉膛安全系统(F S S i o4 D C S 体系结构及其通信网 络4.1 D C S 通信技术4.1.1 D C S 通信网络传输介质4.1.1.1 D C S控制系统网络对传输介质的要求是，要尽量减少线路上 传输时间的延迟，以提高网络的实时性;要有较强的抗干扰能力，以提高网终的可靠性。4.1.1.2 D C S 控制系统网络的传输介质常用双绞线、同 轴电 缆、光缆。4.1.1.3 从双绞线、同 轴电 缆、光缆的传输特性、扩展性、抗干扰性、成本等方面来考虑，D C S 控制系统的现场级网 络可采用双绞线;控制级和系统级网络宜采用同轴电缆或光缆。4.1.2 D C S 通信网络拓扑结构 从可靠性、易扩展性角度考虑，D C S通信网络拓扑结构应采用总线形网和环形网，不宜采用星型网。4.1.3 D C S 通信网络存取控制协议4.1.3.1 D C S通信网 络必须是实时网 络，即网络需要根据现场通信实时性的要求，在确定的时间内完成信息的传送。4.1.3.2根据网络存取控制协议，D C S 通信网络一般采用 C S MA/C D总线网(俗称以太网)、令牌环网、令牌总线网、F D D I 光纤网、现场总线网、专用网络等。4.1 3.3为提高D C S的开放性，D C S应选用以 标准通信协议为基础的通信网络，如符合M A P 规约、I E E E 8 0 2 标准、T C P/I P、现场总线标准等的通信网络，尽量不选用专用网 络。4.1 3.4 D C S 通信网络宜优先选用令牌总线网，以 确保D C S 网络的实时性、可靠性。4.1.3.5 C S MA/C D总线网 以太网)在网络负荷较轻时，具有理想的实时性和稳定性，同时实现成本低，又具有良 好的扩展性，可以作为实时性要求不太高的 D C S通信网的的一个子网，但必须要求D C S供应商提供 C S MA/C D总线网在异常工况或重网络负荷下的网络负荷率、有效数据传输率等参考数据，以确定该网络配置是否能保证D C S的实时性和稳定性。4.2 D C S 通信网 络性能指标4.2.1 通信网络系统的最大规模 该指标包括三个参数:通信网络所能覆盖的最大距离;通信网络所能连接的最大节点数;两相邻节点的 最大距离。D C S 通信网络所覆盖的最大距离应不小于4 k m，所能连接的竹点数应不小于2 5 0 个，相邻节点的最大距离应不小于S O O m o4.2.2通信网络系统的最大延时 最大延时指的是信息包从源站开始产生直到最后被成功地传送到目的站所需的最大时间，通俗地说，就是从操作人员发出指令直到执行器动作所需的最大时间(除去 执行/Z D J 0 5-1 9 9 9器动作时间)，或者现场信号 开始变化直到从显示器上表现出来所需的最大时间。一般来说，最大延时应不大厂 1 s I.5 s，有关通信网络实时性分析，见“5.3 D C S实时性评估导则”。4.2.3通信网络系统的负荷率 为确保D C S 的实时性;确保D C S 通信网络不阻塞;确保不发生局部瘫痪、死机等，B C S通信网络应有较低的负荷率。对于 采用 C S M A/C D(I E E E 8 0 2.3 技术的总线网络，如以太网等，在系统最繁忙的_ 1:况卜，瞬时最高网络负荷率不能超过 2 0%;对于 其它通信网络，在系统最繁忙的_ 1-况下，瞬时最高负荷率不能超过 3 0%-4 0%。系统在典型(正常)1:况 下，网络负荷率应不大于1 5%04.2.4通信网 络系统的数据传输速率 数据传输速率是指传输线上传输信息的速度，用单位时间内所传送信号的二进位代码的有 效位 b it数表示，单位是b it/s(b p s)。根据现今网 络技术及D C S 的发 展情况，单元 级网 络数据传输率应不低于l O M b p s、控制级网 络的 数据传输率应不 低于S M b p s o4.2.5通信网络的误码率 误码率是指信息传输的错误率，是衡量通信网络系统的可靠性指标，误码率以接收码J。中错误码元数:传输总码元的比例来衡量，一般应低于 1 0-0 04.2.6通信网络的容错性能 D C S通信网络的容错性能的基本要求是，连接到通信网络系统上的任一设备或部件发生故障，不应导致通信系统瘫痪或影响其它联网系统和设备的!一 作。4.2.7通信网络的开放性 D C S通信网络应采用得到普 遍承认的标准化、开放性网络，尽量不采用一专用网络，网络开放性是衡量 D C S性能的基本指标之 一，详细分析见“5.1 D C S系统开放性评估导则”。4.2.8通信网络的可扩展性 为满足生产发展及技术发展的需要，D C S应具有良好的u J 一 扩展性。而通信网络的可扩展性是 D C S可扩展性的保证，因此网络可扩展性为衡最 D C S性能的基本指标之一。详细分析见“5.2 D C S系统一可扩展性评估导则”。4.3 D C S 体系结构及系统配置原则4.3.1 D C S 典型体系结构 为提高D C S系统的可靠性、实时性、扩展性，通信网络必须具有分层结构，一般应分为系统级网络、控制级网络、模件级或现场级网络。相应地 D C S 应具有如图 1 典型体系结构。图 i-A 为单元机组级网络和控制级网络合并在一起，称为单元控制网络或系统网络。在这种 D C S体系结构中，单 元控制网络中传送着大量的实时和非实时信息，为保证整个D C S系统的实时性和可靠性，一方面要求单元控制网络有较高的传输速率，如)l O M b p s;另 一方面要求 控制站 具有 更高的自 治性，即 控 制站之间的 信息 交换应比 较 少(在控制系统功能分配时应特别注意保证控制站独立工作能力，以提高自治性);最后，要求D C S 系统最好能采用分布式数据库，以 减少单元控制网络的通信量。4.3.2 D C S系统配置原则4.3.2.1 系统级网络应采用协议标准化或符合 M A P规约的开放型_1=1L 控制通信网 络(如宽带8 0 2.4 令牌总线网等)，且 应冗余配置(通信电缆、网 络接口卜 等都应该冗余)。一般来说，其通信速率应在1 O M b p s 以 上。4 3.2.2控制级网络应采用协议标准化或符合M A P 规约的开放型工业控制通信网络(如载Q/Z D J 0 5-1 9 9 9操作员站操作员站工程师站非实时网络接口单几控制网络I OCI MC模件级i i o 总 线网绍接 _J-V，二 井 r止，斗 I,O I 11 0 I I I/O /O拄制站如现场总线控制站图1 一 AD C S 典型结构框图P L C智能仪表其它 接鼻操作员站操作员站工程师站tf i.少 L 级网络网络接 f 一 I 网络接 L l牡控制级网络f OC/MC网络接口模件级工/0?,?,线拧制站如现场总线V O I I/0 1 1 1/O I V O控制站P L C智 能 仪 表其 它图1-B D C S 典型结构框图注:I O C!h 1 C 一工/0 总线控制器或者主控制器 粗黑线表示冗余总线或通信介质 图中P L C 表示P L C 网络、智能仪表表示智能仪表网络、其它表示其它网络 图1 D C S 典型结构框图带8 0 2.4 令 牌总线网等)，且应冗余配置(通信电缆、网 络接口卡等都应该冗余)。一般来说，其 通 信 速率 应 在S M b p s 以 上。4.3.2.3兼容性原则D C S应能不断采用新技术、保持先进控制与管理、系统向 卜 兼容和技术透明发展无断层的原则，以利于 D C S系统升级，减轻用户备品备件的压力。一方面要求 D C S软件具有0/Z G J 0 5-1 9 9 9兼容性，即通过升级的方式，现今的(应用)软T 卜 可以运行在未来软件和硬件环境中;另一方而要求D C S 硬件具有兼容性，旧型号的D C S能运行于 新一代的D C S 系统中。4.3.2.4应能配置开放设备网络接口，向下可以使不同型号的可编程控制器 P L C,智能仪表，如单(多)月 路调节 器及其它专用网络能非常方便地与控制级网络互连;同上可以 盯污 方便地与 I _ 厂管理信息系统 MI S .连。4.3.2.5单J G 机组的操作员站一般为3 台，I.程师站 1 台.控制站数日 根据具体工程及D C S系统而足。4.3.2.6信息最最小原则 I:D C S中，信息交换是通过各级通信网 络进行的，其中 包括模件级的通信、控制站级的通信、系统级的通信及其它更高层的通信。为减轻通信网络负荷，应遵循信息量最小原则，即尽可能减少各子系统乙间的通信信,.量:此外，还要尽可能使信息交换在低层的通信网络中完成，避免在信息交换过程中经过太多的中间环节。4.3 2.7控制站负荷均匀性原则在进行系统功能分配时，应避免使某些控制站负荷太重，而另外一些控制站的负荷太轻。表征控制站负荷情况一般采用两个参数，即功能块数和内存占用率，分配时应尽量使每个控制站实际使用的功能块数一与最人允许数量之比大体上相等，或者是使每个控制站的内存 F i 用率大体相等。4.3.2.8自治性原则功能独立的一各个节点应具有一定的白治胜，也就是说，该节点能不依赖于其它 犷 点而独1-_ 作。这样，当其它 t J 点发生故障时，这一部分功能就尽可能不会丧失。此外，基于同样的理由，控制功能的冗余配置应在不同硬件中实现。5 D C S 开放性、可扩展性、实时性及可靠性评估导则.1 .C S开放性评估导则5.1.1 D C S升放性定义:D C S的开放性表现为允许不同网络、不同厂家的设备互通信急，允许 应用程序在不同的平台上 运行。在开放系统中，用户只要遵循规定的约定，就能够无阻障地进行信息共享，也就是说使不同厂家设备之间的相互连通性和互操作性成为一可育 5.1.2 D C S 通信网络开放性评估 a)网络协议是否标准化、通用化 开放的D C S 系统级网络和控制级网络应采用开放系统互连(O S I)体系标准、I E E E 8 0 2.4 (令牌总线)、I E E E 8 0 2.5(令牌环)、I E E E 8 0 2 3(以太网)、F D D I(光纤分布式数据接U)和事实上的通用标准一网络互连协议 T C P/I P，以及_ I 二 业控制网络标准一MA P/T O P规约等。b)网络互连是否方便、互连没备(网络接口)是否标准化 首先，D C S 系统级网络能应提供网 络接口，以 便与 管理信息系统(MI S 实现白 _ 连，而不需要进行二次开发相应的通信软件。通过该网络接口(网桥、路由器、网关)，能把D C S 系统的实时数据和流程图传送到MI S系统，以 供全厂各部门对生产数据进行监视和统计分析，6 0 0 MW 单元机组的 D C S系统，要求至少传送 2 5 0 0点，其中模拟量不小于8 0 0 点，传送速率为1 5 0 0 点/秒，相关要求参照(火力发电厂计 算机实时信息系统设计技术标准。其次，为进一步提高通信网络的开放性，工 程技术人员就能实现与管理信息系Q/Z D J 0 5-1 9 9 9统(MI S 互联，D C S系统应提供标准的开放设备网络接日 一网桥、路由器和网关等。c)是否提供标准接口 在控制站和操作员 站应提供对外标准接口，如R S-2 3 2 C,R S-4 2 2/4 8 5 等串行接口，以便实现系统互连。d)能否与智能仪表和P L C互连 为提高D C S的向 接口能力，应提供与各种采用标准化或广泛应用的通信协议(如H A R T协议、M o d b u s、现场总线等)的智能仪表和通用 P L C的通信接口。通过该接口用户能方便地把有关智能仪表、P L C接入D C S系统，而不需要用户进行二次开发相应的接口驱动软件。e)能否支持现场总线 可靠性高、开放性好、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统造价低廉、维护成木低是现场总线的特点。虽然现场总线的国际标准还没有被厂家和用户广泛接受和应用，但现场总线网络真正实现了分散控制，D C S 应支持现场总线及其设备。5.1.3 D C S硬件开放性评估 D C S系统应尽可能地采用通用硬件设备，这样不仅降低了 D C S系统的价格，而且大大减轻了用户备品备件的压力和费用，同时使得硬件性能提高史加容易，也便于 D C S系统升级。可以从以下几方面来分析D C S 硬件开放程度:a)操作员站、_ L 程师站应采用通用的、符合丁 _ 业标准的计算机。b、网 络接G:I 是否标准化，D C S 提供的网络接口，如网 关G a t e w a y、路由器R o u t e r,网桥B r id g e 等应为通用的、符合国际标准的产品。c)系 统采用的P L C应为通用的O E M产品，以便用户维护、购买备品备件。5.l.4 D C S 软件开放性评估 可以从以下儿个方面来评估D C S 软件的开放性:a)D C S应用软件应具有兼容性，即通过升级的方式，现今的(应用)软件可以运行在未来软件和硬件环境中;b)应采用符合工业标准的多任务网络操作系统，如U n ix.Win d o w s N T 等;c D C S软件系统应提供标准接口界面，支持 Wi n d o w s,D D E.O L E等，一方面从D C S导出的数据能在 D C S系统外应用，如在 O ff c e等软件中应用，另一方面以便与商品化软件连接，如电子表格软件、数据处理 具等。d)是否提供良好的应用开发环境:比如是否具有多种 A l 应用程序接口，是否能提供多种用于二次开发软件_ r 具、是否支持 C,F O R T R A N.B A S I C等高级编程语言的应用，以便于用户对D C S 更深层次的应用。e)是否采用通用数据库系统或D C S数据库能否支持通用数据库 为了进一步提高开放性，D C S系统除了木身的实时数据库以外，还应采用或支持通用数据库系统，如I I F O R h 4 I X、S Y B fl S E、O R A C L E、D B 2 等。D C S 数据库系统应支持T C P,!I P协议、O D B C(开放数据连接);D C S 数据库系统应支持结构化查询语言S C L;f)是否采用标准化的组态软件，如是否符合过程控制编程语言标准I E C 1 1 3 1-3 g)D C S能否应用商品化的软件，如图形处理软件、电 子报表软件、数据库软件、通信软件，这些软件有:E x c e l,L o t u s-1-2-3,A c c e s s等。这些商品化的软件具有极好的功能和操作界面，能极大地方便用户。上 述a),b),c),d),e)款为基本要求，ll C S 应能支持，g),f)款为较高要求。5.2 D C S 可扩展性评估导则Q/Z D J 0 5-1 9 9 952.1 可扩展性的含义 D C S 的可 扩展性具有下面的含义:a)分布式控制系统中用于直接控制的基本单元(单回路调节器、可编程控制器、现场控制站等)既可单独工作，自 成系统，独立地对某个对象进行控制;又可在需要时，方便地通过通信网络互连起来，进行既集中又分散的控制。这是可扩展性的第一重含义。b)通信网络把多台设备互连成分布式控制系统后，可以 按照生产发展变化的要求，方便地删除其中的某些设备或把某些设备接纳进来。这是可扩展性的第二重含义。c)不仅通信网络 卜 的设备可以增删，而且通信网络本身也可以扩展延仲。这样，既可使网络的范围扩大，又可使网络的结构变化，从基本结构扩展为复合结构。这是可扩展性第三垂含义。d)其它方面，如D C S系统应具有一定的裕量等。5.2.2 D C S 的控制站，应既可 单独运行，在需要时又能方便连网。5.2.3 D C S系统应提供标准接口，用户只需要设置该接日参数，而不需要进行二次开发相应的接口驱动软件，就能通过该接U a 把具有 一 标准接口的调节器、可编程控制器 P L C.钾能仪表接入D C S 系统。5.2.4为确保 D C S控制级网络具有良好的可扩展性，控制级网络应尽可能采用总线形结构的网络。5.2.5从增删h点的难易程度来衡量各种基本结构的通信网络的可扩展性，总线型网络的可扩展性最好，令牌总线网次之，令牌环网稍差。为保证令牌环网具有较好的可扩展性，在环网中应加设旁路开关。5.2.ti为确保整个 D C S通信网络具有良 好可扩展性，D C s通信网络应采用复合型拓扑结构，且应符合b 1A P 规约。5.2.7 D C S可扩展性其它万面的要求:5.2.7.1为了 使系统便于 扩展，以及保证系统的可靠性，D C S系统的裕量至少应满足如 卜要求:-现场控制站控制器最忙时，C P U 负荷率应不大于6 0%;操作员站最忙时，C P U 负荷率应不大于1 0?6;一 内部存储器占 一 有容量应不大于4 0%;外部存储器占用量应不大于6 0 a o;一 一 I;0 模件的裕量应在 1 0%1 5%;系统机柜插槽裕量应1 0%1 5%;电 源负荷裕量应在3 0 4 0 0;在通信网 络繁忙工况下，通信网 络负荷率应能符合如下 要求:以 C S M A/C D为通 信协议的总线网络，如以太网，其负荷率应不大于 2()o;其它网络则不得超过 3 0%4 0%5.2.r.2 D C S 控制站的可扩展性要求 从以一 F 儿方面考察控制站的可扩展性:5.2.7.2.1 控制站至少应能连接下面输入输出 信号 类型 a)模拟量输入:4 m A 2 0 m A信号(接地或不接地)，最大输入阻抗为 2 5 0 5 2，系统应提供4 m A 2 0 m.A 二线制变送器的直流电源。对 i V D C 5 V D C 输入，输入阻抗必须大于5 0 0 K S 2或更大。b 模拟量输出:4 m A 2 0 m A 或 1 V D C 5 V D C 可选，具有驱动回路阻抗大于 6 0 0 5 2 的负载Q/Z D J 0 5-1 9 9 9能力。负端应接到信号 地 L 几。系统应提供2 4 V D C 的4 1 路电源。c)数字量输入:负端应接至隔离地上，系统应提供对现场输入接点的“查询”电压，“查询”t七 压一般要求为4 V 1 2 0 V d)数字量输出:数字量输出应采用电隔离输出，能直接驱动控制用电动机或中间继 电器。e)热电阻(R T D)输入:应有直 接接受三线制或四线制 不需变送器)的C u 5 0,C u 1 0 0,P t 1 0,P t 1 0 0 等类型的热电 阻能力，并且系统应提供这些热电阻所需的电源。#)热电偶(T;C 输入:应能直接接受分度号为E.J,K,T、和 R 型热电偶信号r 不需变送器)。热电偶在整个_ 1 _ 作段的线性化应在输入模件内完成。g)脉冲量输入:每秒应能具 备接受6 6 0 0 个脉冲的能力。上述都是些最基木的要求，控制站应有其它可选的工/%0 类型。5.2.7.2.2控制站应有的备用余量 a)侮个机艳内的每种类型I/O测点都应有 1 0%I S%的备用量。b)每个机柜内应有 1 0%-V 1 5%的模件插槽备用量。该备用插槽应配置必要的硬件，保证今后插入模件就能投入运行。c)处理器内部存储器应有4 0%余量，外部存储器应有6 0%余量。d)3 04 0%电源余量。5.2.7.2.3控制站应提供的多种P L C和智能仪表接口 控制站应有与多种 P L C和智能仪表(如单回路调节器)网络互连的能力，或留有能即插即用的接!(即无需用户做任何_l.作或只需进行有关参数设置，就能与第二方系统或设务互连);至少应提供能与多种 F L C,智能仪表互连的标准接口，以及相应的接口1.具软件，以便用户进行 二 次开发，与 P L C等其它设备系统互连。5.2.7.2.4远程 I i 0接口 控制站应能采用现场总线技术，通过通过现场总线接口模件或其它技术，有与远程I i 0互连的能力或相应的方法。5.3 D C S 实时性评估导 则5.3.】.实时性”是 D C S系统一项重要的性能指标，通常采用“最大延时”或 fJ 反，时间”来定量描述。响应时间越短，就标志着系统的实时性越好。5.3.2 D C S系统的实时性有两级含义，第一级是指控制站的实时性，第二级是指通信网络的实时性。5.3.3 D C S通信网络实时性约束条件:要保证整个 通信网络的实时性必须满足 卜 列二个约束条件:a)应当限定每个站每次取得通信权的时间上限。若超过此值，无论本此通信任务是否完成，均应立即释放通信权。这一时间约束条件可以防止某 一 站长期霸占通信网络导致其它各站实时性恶化。b)应当保证在某一固定的时间周期内，通信网络的每 一 个站都有机会取得通信权，以 防 f:个别站长时间得不到通信权而使其实时性太差甚至丧失实时性。只要有一 个站出现这种情况，整个通信网络的实时性就算没有达到要求。这一固定时间周期的长 短，从整体上标志着一个通信网络的实时性的高低。c)对于紧急任务，当其实时性临时变得很高时，应当给以优先服务。对于实时性要求比较高的站，也 应当使它取得通信权的机会比 其它站多一 些。如果能采用静态的方式赋予某些站较高的优先权，采用动态的方式赋予某些通信任务以比较高的优先权，则将0/Z D J 0 5-1 9 9 9使紧急任务及重要站的实时性得到满足。5.3.4 D C S通信网络 一 般应采取 3 _,.1 层的复合结构，各层采用不同协议，以满足实时性和通信-,的要求。5.3.5对于某些实时性要求很高的应川场介，应把其低层通信网络分成独立的几段，各用一个子网去实现，以满足实时性要求。也可在低层设立双总线，一条为高速总线，条为低速总线，对紧急任务由高速总线完成，普通任务山低速总线完成，这样也比较容易满足实时性要求。.3.6 提高实时性的其它技术为减少通信网络中交换的数据量，D C S 可以采用例外报告技术和分布式实时数据库技术。7.?.7 D C S 其它方面实时性指标 ll C S 至少应满足以 卜 实时性要求:-一 C f Z T 画面上数据的刷新周期为 1 5;-从操作员发出指令到通道板输出，或信号从通道板输入到C R T 上显示的时间(不 包括执行器动作时间)，应在 1 s l.5 s;一 标准画面显示时间应在 1 秒左右;复杂画面显示时间应小于2 s;一 一 所有模拟量输人信号每秒至少应扫拈和更新 4次，所有数字量输入信号每秒至 少扫描和更新 1 0次，“扛 故顺序(S O E)输入信号的分辨力应不大于 l m s。要求 工/0 模件的模拟鼠采集周期至少应在 1 0 0 m s 和 s 之间可组态，数字量采集周期至少应在 5 0 m s 和 1 0 0 m、之间可组态。问路控制周期至少应在:0.1 s 和Z s 之间可组态。5.4 U C S 可靠性评估导则污.4.1 可靠性指标 衡量可靠性的指标，常用的有可靠度、平均故障间隔时间 4I T B F、平均修复时间M T T R及可利用率等。5.4.2提高D C S 系统容错性能的措施 D C S 系统容错性能是靠冗余技术来实现的，具体来说，主要应有 一 以下儿方面措施:5.4.2.1 操作员站的热备用 操作员站应互为热备用，一口.某台出现故障，其功能 立即可由另一台承担。系统中只要有一个操作员站处于正常状态，系统就可正常_ 作，完成规定的监视、操作及控制等功能。5.4.2.2通信网络系统的l:1 备用 要求D C S 通信网络采用双重化结构，即 1:1 备用，或者采用其它相应的可靠性措施。不仅要求通信介质(通信电缆、光缆等)l:1 冗余，而且相应的通信接口也要求采用 l:1 冗余措施。5.4.2.3控制站及其模件的冗余 控制站应能根据用户需要可兀余配置的。控制处理器应能做到 1:1 冗余，其它 T/0模件也应有冗余功能，可根据需要进行冗余配置。1 _ 作模件和备用模件之间的切换应确保是双向无扰动的。当系统采用门路和其它类型的控制器(如 P I,C 连接时，应保证其它类型控制器连同门路可靠地冗余切换。5.4.2.4多级并联电 源系统 D C S 应采用多级并联电源系统。任何一路电 源故障，仍能保证系统正常-作。5.4.3 提高U C s 系统可靠性的措施 D C S 系统可靠性一般用 I T B F 系统平均无故障时间来衡量，D C S 系统的高可靠性是依0/Z D J 0 5-1 9 9 9靠完善技术来实现的，具体来说，主要应有以卜 几方面措施:一 采用的元件应经过老化处理。应采用品质优良、失效率较低的元件。元件应降级使用。所谓降级使用就是使元件工作在额定条件以下，适当地降级 使用可以使元件的失效率降低一到两个数量级。一 一 各种模件应尽可能采用低功耗元件，以降低功耗和发热。电路板应采用金属传导散热和表面安装技术。一 模件应具有自 治能力，即能独立工作。I/0 模件的通道之间应有隔离 措施。工/0 模件的通道与现场信一号 之间是否有隔离措施，或其它保护措施。5.4.4提高D C S 系统可维护性的措施 D C S系统可维护性主要依靠故障自 诊断自 修复技术来实现的，具体来说，主要应有以 卜 儿方面措施:5.4.4.l 模件级的白诊断功能 所有模件都应有自 诊断功能，诊断应包括这几方面:C P U、内存、开关量输入/输出通道、模拟量输入/输出通道等自 检。一旦发现故障，在模件的面板和其它地方(如操作员站C R T)应有明确的指示及报警，以便于故障定位C5.4.9.2 操作员站自诊断功能 操作员 站应具有白诊断功能，当操作员站的硬件、软件、数据库、冗余切换等发生故障时，应及时记录并报警。5.4.4.3 带电更换模件 所有模件都应一可以在线更换，无需切断电源，无需采用特别的防静电措施。带电更换模件不应对系统产生任何扰动。5.4.4网络自诊断功能 通信网络应具有定期自 诊断及故障报警，以及单条网络失效后自 动向冗余网络切换的功能。同时，应提供通信网终性能测试、故障诊断 -具，以便用户检测网络节点是否入网、退网、故障等状态。5.4.4.5 应能方便地在线修改控制组态和应用软件，在线修改不会对系统产生扰动5.4.4.6 通过_ 几 程师站及其它工 具(如手操器、便携式微机)，所有的输入/输出信号都应可以方便地被强制。该功能可以大大方便现场调试。5.4.4.7所有故障，包括模件级、网络、操作员站、系统等故障，都应能及时记录并报警，以 便进行故障分析和修复。6 D C S 系统操作员站技术导则6.1操作员 站的基本功能要求 操作员站是最主要的人机接口(M MI)，其主要任务是在标准画面和用户组态画面仁，汇集和显示有关的运行信息，供运行人员据此对机组的运行工 况进行监视和控制。操作员站的基本功能要求如 F:监视系统的每一 个模拟量和数字量;显示并确认报警;-显示操作指导;Q/Z D J 0 5-1 9 9 9 建立趋势画面并获得趋势信息;打印报表:控制驱动装置:一 一 自 动和手动控制方式的选择;调整过程设定值和偏置等;在线趋势曲线和运行报表组态功能;操作确认:一 一 操作员站必须具有多级口令字保护，以防越权操作。有关图形显示、生产流程画面等详 细要求参见D A S 部分一“9.1 数据采集系统”。6.2操作员站的硬件配置最低要求6.2.1操作员站由_ 1 二 业微机(通用P C 机)或工作站、C l 二 业)键盘、鼠 标或轨迹球和其它外设(如打印机)等组成。6.2.2操作员站硬件配置基本原则:操作员站应采用通用的、标准化的计算机设备。由于计算机技术的发展日新月异，为了减轻今后备品备件的压力，以及系统升级的需要，要求操作员站硬件的选型上选用通用的P C平台，如选用适用于工业环境而且与P C兼容的的一 f一 业 P C机，或 l:_ 作站(如 H P,S I I N,I B M 等公司的一 作站)，详细内容见本标准 5.l D C S 开放性评估导则”。6.2.3根据目 前计算机技术的发展情况，操作员站最低硬件配置要求如 卜:一 一 C P U:3 2 位字长，h 1 2 8 K C a c h e。如p e n t i u m以上的C P L 内存容量:1 2 8 M或以上 -硬盘容量:4 G 或以_:-一 一显示器:2 0“或以 卜f 一 业监视器，分辨率1 0 2 4 X 7 6 8 或以 卜，?5 6 色以 卜。一一可读写光驱:容量 6 0 0 M 或以上(或者磁带机可 选)-软驱:3.5 网松:双冗余标准化网络控制板(依照具体通信网络进行配置，但网 耘 至少应 是冗余的)。-一 一电气接口:一个并口，两个串口(E I A R S-2 3 2-C)，最好是通过跳线能 改为 R S 4 2 2/R S 4 8 5串口。光标定位设备:鼠标器、轨迹球或光笔 键盘:标准 1 0 1 防水键盘 电源:2 5 0 W 或以上开关电源 一一打印机:行式打印机。这些设备除1.业键盘外，均应采用通用设备，一般不需D C S 厂家特殊制造。6.3操作员站软件及其它要求6.3.1操作员站软件应提供舒适、符合人机工程、友好界面的全图形操作环境。6.3.2操作员站软件基本要求:应尽量采用通用化、标准化的软件包，以 满足未来的技术改进和升级的需要。a)操作系统采用通用化、标准化的网络操作系统，如U ti I X,W I N D O IiS N T 等;b)历史数据库系统应尽可能采用通用化、标准化的数据库，如 O r a c l e,I n f o r m i x,S y b a s e 等;c)采用标准化图形界面，如W 工 N D O W,X-W I N D O W,O S F-M o t i f 等;图形软件显示分辨率至少应为1 0 2 1 x 7 6 8,2 5 6 色。0/Z D J 0 5-1 9 9 9 总之 D C S 一 方面应选l ;通用的P C 平台，至少是在操作员站的硬件选型上 选用 P C 平台;Y一方面，在自己的软件中加入能与广大软件资源接口的界面，或选用通用化、标准化软什包。有关对实时操作系统、历史数据库、标准界面等方面的要求或评估，详见本标准“5.1 D C S 升放3 u 评估导则“。t i.3.3操作员站软件兼容性要求 操作员站软件应具有兼容性，即现今的(应用)软件可以不加修改地运行在未来软件和硬件环境中。6.3.4至少应提供 2组操作员站。各个操作员站应具有同等的数据库，万一其中一个操作员站出现故障，系统仍可以通过另外一个操作员站继续运行。同时，虽然操作员站的使用各有分工，但任何显示和控制功能均应能在任一操作员站上完成。b.3.5至少应提供6 台c x I，其中7 台安放在单元控制室内，1 台安放在 _ 程师室内。每台C R T 应有其独立的显示发生器，单元控制室内的所有C R T 应组态相同，可互为备用。6.3.6每一个操作员站都应是冗余通信总线上的一个 l 作站，_ 目 每个操作员站应有独立的冗余网卡，网 卜 分别与冗余的