从检修策略对DCS向FCS开展趋势的讨论.docx

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1、从检修策略对DCS向FCS开展趋势的讨论近年度来，随着SIS系统在电厂信息技术中的蓬勃开展，作为SIS系统中的重要组成局部检修维护的质量也在不断上升。随着这种基于实时信息治理的检修质量的进步，对电厂信息底层经过控制的要求也在提升。与此同时在DCS向FCS开展的进程中，FCS对于DCS的上风恰好知足了这种检修策略对底层经过控制系统的要求。本文将根据当代检修策略技术的要求详细分析FCS相对于DCS在该方向上的上风，从检修策略的角度出发，在技术、经济等方面讨论证实，DCS向FCS技术的开展是一种趋势。2检修策略检修策略是检修维护治理的核心问题。2.1检修的三种方式1基于时间周期的检修方式这是一种传统

2、的检修方式，检修方案根据固定的时间周期进展安排。它根本不考虑运行着的设备的维护状态，只是根据预定的时间对该设备进展停机检修。目前该种检修方式在我国使用得最为广泛，但同时其检修周期最短。因此这是一种在单位时间内检修次数最多的检修方式。2基于使用的检修方式相较于基于时间周期的检修方式，这是一种较为先进的检修方式。它只简单考虑了设备的运行状态，诸如根据开关的开合次数、马达的启停次数来安排检修。然而这种简单的判据对于确定设备的真实运行状态是不充分与不完备的。它的检修周期比基于时间周期的检修方式要长一些。3基于设备状态的检修方式状态检修是根据先进的状态监测和诊断技术提供的设备状态信息判定设备的异常，预知

3、设备的故障，在故障发生前进展检修的方式。即根据设备的安康状态来安排检修方案、施行检修，最大限度地防止设备过修或者失修。是一种检修周期最长的检修方式，也是目前检修策略开展的方向。2.2状态检修开展中存在的两个问题状态检修是检修开展的方向，也是近来检修策略开展的重点。除了其它诸如专家系统建立不完善，设备数学模型及神经网络体系仍需优化外，在经过信息与控制方面，状态检修在理论运用中还碰到如下两个问题:1状态检修在实际应用中需要大量的收集点对设备进展状态预测需要大量实时I/O点的支持,目前电厂中I/O点的收集往往只适于对设备运行根本状态的远程监测，远远无法知足状态检修的要求。只有收集数目足够的I/O点，

4、结合其他设备状态监测手段，通过SIS系统中数学模型的计算，才能准确的反映出设备的内部状态，对下次检修日期进展预测。例如电动执行机构，大局部国产机组目前仅仅监视行程开关开/关及设备故障三副接点。而对于状态检修，至少需要再加上低电压、力距开、力距关、测试位置。当然为了使运行人员更好的把握设备运行状态及检修人员更深化、全面的解析设备内部状态，其它诸如就地操纵信息、设备一般报警信息通常包括功率因数低、电流/电压/负荷监视、转子笼条状态、定子/转子气隙特性、谐波畸变等，也是需要收集的。2状态检修需要更准确、更快速的实时I/O信息目前控制系统对于热工控制已经绰绰有余,然而对于状态检修的要求仍存在差距。例如

5、对于过热汽温、再热汽温的测量。由于过热汽温与再热汽温对机组效率的影响很大，为了进步机组效率，利用控制系统灵敏的上风，最新CCS的优化中，往往过热汽温、再热汽温的控制非常接近于其临界值。由此造成过热汽温、再热汽温脉动峰值超温的次数增加。而过热汽温、再热汽温的超温对机组的平安性影响又非常大，故从状态检修及机组运行平安的角度上看，对过热器超温的幅值、时间的准确性与实时性提出了更高的要求。3控制系统在经过信息与控制方面所面临的两个问题，其本质是状态检修对电厂控制系统提出了更高的要求。以下是对两种控制系统的介绍。3.1两种控制系统简介1DCS控制系统DCS控制系统是目前电厂广泛使用的控制系统。其主要是基

6、于模拟信号的收集处理与命令输出的控制系统。输入的模拟信号经I/O模件模数转换，送入控制单元的中央处理器进展信息处理,通讯于上位机,显示于人机接口;输出的命令通过人机接口进入上位机,而后送入中央处理单元,最后通过I/O模件的数模转换成为模拟信号送至现场。自DCS投入贸易运行10余年度来，目前已开展成为最成熟的电厂控制系统产品之一。2FCS控制系统它是基于现场总线的控制系统，是目前DCS开展的方向之一。通常情况下，同一功能区的设备作为从站节点通过现场总线与作为主站的中央控制器通讯，设备的根本信息通过就地设备上CPU的处理，以数字信号的形式通过现场总线送入中央控制器，中央控制器进展信号处理后，将所需

7、要的信息送入上位机的人机接口进展显示;同样，控制命令通过人机接口从上位机下行至中央控制器，中央控制器处理后，将其以数字信号的方式通过现场总线送入现场设备的CPU中以直接控制设备。3.2两种控制系统在状态检修的适应性比照1DCS控制系统对状态检修两个问题的解决上的优势状态检修目前所碰到的热工方面的两个问题对于DCS来讲都是相当棘手的。而这两个问题的本质上也就是针对广泛使用着的DCS的弱点而提出的。l问题一:状态检修需要更多乃至数倍的I/O点，对于DCS来讲是经济与技术两方面的困难。从经济性方面看，根据DCS的构造I/O点的数目与I/O模件的数目和与此相关的继电器的数目、电缆的数目、端子及端子柜的

8、数目、系统安装调试的工作量都是严密相关的，故I/O点的数目一般与DCS的价格是线性相关的。当由于状态检修需要的I/O点的数目翻倍时，DCS的价格也相应翻番。这对于电厂来讲，从经济性方面考虑，为了采用状态检修而对DCS系统成倍的投入是难以令人承受的。从技术的角度上看，随着I/O信号的增加必然导致DCS系统内部资源的紧张，中央控制器、总线等通讯部件负荷上升，进而最终影响控制系统的性能。对于目前的DCS技术来讲，该问题的最终解决无非是增加控制单元的数目与增加内部总线数目。这样不但会增加硬件投资，而且会使系统趋于庞大、复杂。进而使得系统故障节点增多，检修工作量增加。问题二:状态检修要求DCS提供更准确

9、、更快速的I/O点实时信息，同时也祈望控制命令更准确、更快速的送至现场。从目前DCS的角度上看，也就是祈望控制单元的CPU运算周期更短、频率更高、运算精度更高;控制系统内部总线传输量更大，传输速度更快。对于现有的DCS来讲，在设备投资总额一定的情况下，DCS的准确性与快速性总是成反比的。即在DCS内控制单元个数一定的情况下，假设中央控制器运算周期变短，那么其运算精度下降;反之假设中央控制器精度上升，那么需相应延长运算周期。否那么假设同时提升中央控制器CPU的运算精度与运算频率，那么会使CPU负荷上升，增加控制系统的故障次数，控制系统的可用率减少。故在保持投资总额不变与不降低设备可用率的前提下，

10、为知足状态检修的需要同时提升DCS的准确性与实时性是困难的。2FCS对于解决状态检修两问题的上风对于I/O点数目翻番的问题，FCS在经济性方面有着宏大的上风由于FCS的底层构造与DCS完全不同，FCS控制单元中的中央控制器的CPU与就地设备上的CPU直接通过现场总线进展数字通讯，替换了DCS系统中的模拟信号通过就地端子柜、热工电缆、DCS接线柜、DCS盘间电缆、DCS中I/O模件、DCS柜内电缆与DCS中央处理器的复杂通讯经过。故不同于DCS基于I/O点数目的计价方式，FCS的价格计算是基于从站节点的数目，也就是就地设备的数目。而状态检修中I/O点大量的上升正是源于设备数目不变的情况下,通过对

11、每个设备的收集点的增加以到达对每个设备的状况解析得更加透彻，这与FCS的上风完全吻合。因此FCS在不增加硬件投资或者硬件投资增加很小的情况下，即可知足状态检修中I/O点大量增加的要求。反之，由于在知足状态检修I/O点数目增加的情况下，FCS控制系统硬件构造根本保持不变，故源于系统复杂性上升而引起的硬、软件故障亦可大量防止。对于实时性与准确性的要求更高的问题，FCS控制系统是具有其特有的上风由于FCS中央控制单元的CPU与就地设备上的CPU直接通过数字量通讯，而无需像DCS一样在发送与接收模拟量信号经过中，通过数模与模数反复转换。毫无疑问这不但进步了信号传播的实时性，而且进步了其准确性。例如:通

12、过附表可以看出，FCS控制局部相对于DCS控制局部，其速度与精度都进步了一倍以上。4产品实例目前很多控制系统厂家与信息系统厂家都开发了不少FCS与状态检修相结合的且品质不错的产品。由于西门子公司在现场总线、就地设备、FCS控制系统、SIS信息系统都有其单独开发的产品，贸易理论运行中其系统兼容性较好，故在此将以西门子公司配置为例进展简单介绍。整个系统由SIS产品BFS+、FCS产品T-XP、现场总线Profibus、就地设备如SIPOS5组成。BFS+为西门子SIS产品。状态检修为BFS+一个组成局部，状态检修专家系统在BFS+的效劳器上运行。根据状态检修的需要，数据从T-XP控制系统上经过网管

13、XU进入SIS系统BFS+，在BFS+效劳器中根据已有知识库的信息及数学模型结合传送来的数据，模糊推理出设备的状态。例如对于断路器的状态的判定可采用累计开断电流与极限开断电流的比照，据此模糊决策得出需要检修的概率。累计开断电流为开关运行中开断电流对开断次数的积分，极限开断电流为开关额定开断电流与满容量允许开断次数乘积。根据用户的需要及配合整个检修策略，理论中最后简化成为是否需要状态检修的非模糊表达方式。T-XP控制系统、Profibus与就地现场总线设备构成了包括一次设备在内的FCS控制系统。T-XP控制系统是一种DCS、FCS部件可选的控制系统。假设将控制单元中配置I/O模件，中央处理器通过

14、I/O模件与就地设备进展模拟量通讯，那么成为DCS控制系统。假设将控制单元中配置通讯模件IM308C，中央控制器通过作为Profibus总线系统中的主站IM308C及Profibus，与作为从站的就地设备相连那么成为FCS控制系统。在此T-XP选用FCS的配置方式。Profibus是一种目前通用的现场总线，具有国际开放的现场总线标准EN50170。其中电厂控制中最为通用的Profibus-DP用于分散外设间的高速数据传输，是一种经过优化的高速、廉价的通讯连接，专为自动控制系统与设备级分散I/O之间通讯设计。定向根据ISO7498国际标准以开放系统互联网络OSI为参数模型。在T-XPFCS应用中

15、，一般具有如下的参数设定:Profibus-DP物理材料为双绞线计算机电缆,传输间隔为200m,传输速度为9.6kbps,传输技术为RS485,IM308C为Profibus总线第一类DP总站,就地设备为Profibus总线从站,从理论上一根Profibus总线可有127个节点，实际应用中从站实际节点一般为两位数。就地现场总线设备是一些具有现场总线Profibus接口的就地设备与仪表。通过Profibus接口，它们可以轻易地连入Profibus现场总线网络中。将收集信号以数字量的形式与FCS中的CPU通讯，同时承受来自FCS的数字量指令进展动作。例如:目前使用较多的SIPOS5Profitro

16、n电动执行机构，SIPOS5Profitron具有一个RS485Profibus-DP接口，同时具有一个CPU用于设备的治理与通讯。SIPOS5作为从站通过Profibus与作为主站的FCS系统中的通讯模件IM308C进展数字通讯。SIPOS5与FCS通讯的信号不但可以包括常规的位置反应AI、控制命令AO、行程开关开/关接点动作BI、力矩开关开/关接点动作BI，还可以包括一些可选的收集信号:FCST-XP、Profibus现场总线、SIPOS5Profitron电动执行机构的现场总线构造配置方式，在江苏省新海发电有限公司200MW12#机组运行中，比照起同台机组DCS局部在控制品质上具有一定的

17、上风。比照实验见附表:附表FCS、DCS控制品质比照传统DCS处理现场总线Profibus-DPCRT上操纵，0.7s0.3s命令与反应间隔时间CRT上操纵，0.20%0.05%命令与反应精度误差由此可见，在不增加硬件投资甚至硬件投资较少的情况下，FCS控制系统的实时性与准确性都得到一定的进步。同时根据电厂状态检修的要求，很多有关设备内在性能的信号可以以在不增加硬件的情况下得到收集，这些上风都大大有利于状态检修的开展。与此同时随着状态检修的深化，面向设备维护的一些新的BO和AO信号也将出现，这些新的信号的输出也都可采用同样的方式予以实现。5完毕语目前由于种种原因FCS在电厂经过控制领域中的运用进展得较为缓慢，但是随着其它方面技术，诸如状态检修技术的开展，对经过控制的要求将逐步进步，进而使FCS相对于DCS的上风逐步呈现，最终加速促进DCS向FCS的开展。