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.docx

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1、哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）本科毕业设计论文HONEYWELL分散控制系统在汽轮机控制、保护系统中的应用和开发摘 要随着先进的计算机技术在电站控制领域的不断应用成功，性能和可靠性越来越高。为了满足更多的电力用户的需求，在自动控制系统可靠的前提下，必须提高系统的开放性和透明度，同时使设备种类和维护得到精简，这就对汽轮机岛控制系统提出了一体化控制设计的需求。社会的快速发展导致工业用电的紧张，使小容量的抽汽机组得到广泛的应用，为了弥补高端硬件HONEYWELL在国内专业汽轮机高端控制平台上的空白，本论文以汽轮机机岛控制系统硬件的选型和配置为出发点，采用HONEYWELL硬件，首先研发出一个用于

2、机岛控制的系统柜，描述了需要使用实现机岛控制功能的部件。接着以汽轮机岛控制系统开发为研究内容，研究了机岛控制的DEH系统和辅助系统，就DEH系统的设计原则和功能进行了分析，着重描述了包括主蒸汽系统在内的8个辅助系统的相关控制。最后在研究抽汽式汽轮机的时候，根据其静态自整调节的特性，本论文对其静态自整进行了优化设计与实现研究，对结果进行了仿真测试，并对测试结果进行优化。关键词：汽轮机岛；HONEYWELL；DEH；一体化控制；静态自整调节； 仿真测试各位如果需要此设计的全套内容（包括二维图纸、中英文翻译、完整版论文、程序、答辩PPT）可加QQ695939903，如果需要代做也请加上述QQ,代做免

3、费讲解。AbstractWith the advanced computer technology successfully applied in the field of power station control, its performance and reliability is higher and higher. In order to meet the needs of more power users, on the premise of automatic control system is reliable, it is necessary to improve the o

4、penness and transparency of the system, at the same time, the device types and maintenance is leaner. So the control system of steam turbine island integration control design requirements are put forward.The rapid development of social cause industrial electric tension, the extraction of small capac

5、ity unit has been widely used. In order to make up for high-end hardware HONEYWELL in the blank of domestic professional steam turbine high-end control platform, this paper is to steam turbine island control system hardware selection and configuration as a starting point, using HONEYWELL hardware. F

6、irstly I developed an system cabinet for island control, describes the need to use the components of island control functions. Then I take steam turbine island control system development as the research content, researching on the island in the control of DEH system and auxiliary system, and analysi

7、ng the design principle and function of DEH system, emphatically describes the eight auxiliary system, including the main steam system, the relevant control.Finally, in the research of extraction turbine, according to the characteristics of its static from the adjustment, in this paper, I do a resea

8、rch on the static, and do an optimization design. The results are simulated tested, and I optimize the result of the test.Keywords: The steam turbine island, HONEYWELL, DEH, integrated control, Static since the adjustment, simulation testing目 录摘 要.Abstract .第1章 绪论1.1 课题背景及研究的目的和意义.11.1.1课题来源及目的.11.1

9、.2研究的背景和意义.11.2 国内外研究现状及分析.11.2.1 国内外汽轮机岛控制的现状21.2.2 国内外汽轮机调节系统发展历史与现状21.3 本文主要研究内容.4第2章 汽轮机岛控制系统硬件的选型和配置2.1 引言.52.2 机岛控制PKS系统硬件配置.52.2.1 硬件配置概述.52.2.2 PKS服务器.62.2.3 PKS操作站.72.2.4 PKS打印机.72.2.5 C300控制器.72.2.6 I/O卡件.82.2.7 阀门伺服卡.92.2.8 脉冲输入卡.92.2.9 系统柜.92.3 本DEMO系统设计的硬件详细清单.102.4机柜网络电源系统和IOLink电缆连接.1

10、12.4.1机柜电源接线.112.4.2 IOLink电缆连接112.5 本章小结.12第3章 汽轮机岛控制系统开发3.1 引言.133.2 汽轮机控制系统（ DEH）的设计原则和设计功能.133.2.1 DEH的设计原则.133.2.2 DEH的设计功能.153.3辅助系统子组级顺序控制设计.173.3.1主蒸汽系统.173.3.2抽汽系统.193.3.3凝结水系统.243.3.4高加系统.283.3.5射抽系统.303.3.6润滑油系统.323.3.7循环水系统.353.3.8水冷系统.363.4 本章小结.37第4章 抽汽式汽轮机静态自整调节的优化设计与实现4.1引言.394.2抽汽式汽

11、轮机的数学模型.394.2.1抽汽式汽轮机的运行要求.394.2.2抽汽式汽轮机组各组成环节的数学模型.414.3抽汽式汽轮机静态自整的优化设计.464.3.1 抽汽式汽轮机静态自整的条件.464.3.2抽汽式汽轮机静态自整的优化设计.474.3.3 抽汽式汽轮机静态自整的设计算例.494.4 抽汽式汽轮机自整调节性能的健壮性及其改进措施.514.4.1 抽汽式汽轮机自整调节性能的健壮性分析.514.4.2 改进的自整调节系统及其性能分析.614.5 本章小结.66结论.68参考文献.69致谢.71-VII-哈尔滨工业大学本科毕业设计（论文）第1章 绪论1.1课题背景及研究的目的和意义1.1.

12、1课题来源及目的本课题来源于上海汽轮机厂开发一套HONEYWELL硬件在50MW抽汽机岛控制的总体方案设计，通过HONEYWELL硬件在50MW抽汽机岛控制中的开发与应用项目，能够填补我们在汽轮机高端控制平台上的空白，满足行业高端用户对于拥有先进控制平台、实现全厂一体化控制的要求，大大提高其产品在化工等行业的竞争力，抢占市场，吸引更多定单，为企业取得更好的经济效益。1.1.2研究的背景和意义近年，社会经济的迅猛发展，导致了电力的持续紧缺，我国不少企业开始自行解决电力供应的问题，因此自备电厂的小机组发展十分迅速。近期随着国际石油价格的不断高涨，煤制油，煤制醇醚燃料，煤制烯烃等行业在国内得到快速发

13、展，出于对煤化工等生产工艺的要求，小容量的抽汽机组也有着十分广泛的需求和应用。DCS在国内各个行业的使用变得愈加广泛，其控制范围也越来越大。在国内的大型企业中，业主渐渐用单一品牌的控制系统来实现全厂控制的一体化，不断采用了许多主自动化设备保护伞协议，而且对DCS操作平台的技术要求也越来越严厉。这对于汽轮机生产厂家是一种考验，能在高性能DCS平台下实现汽轮机的控制，对于汽轮机产品的应用与推广也具有重要意义。1.2 国内外研究现状及分析Honeywell的控制系统在国内化工等流程行业有很大的市场占有率，但是Honeywell在国内却没有专用的汽轮机控制系统。为了满足行业用户对全厂一体化控制的要求，

14、开发设计基于Honeywell硬件平台的机岛控制系统即是一种创新，也具有十分现实的意义。PKS控制系统是Honeywell公司于2005年推出的新一代的分散控制系统，在国内外各个行业都有广泛的应用业绩。PKS系统能够满足化工等行业的一些特殊要求，如防腐蚀、防爆、安全控制器、多种现场总线支持、HART支持、TUV保护系统支持等特性。新开发的机岛控制系统拥有了这些先进特性，就具备了进入化工等行业实现机岛控制的能力。目前化工等高端行业已经普遍采用TRICON，WOODWARD等专用控制器来实现汽轮机控制，但是这些系统价格昂贵，软件功能封闭，不利于汽机生产厂家的使用和推广。基于PKS硬件平台的机岛控制

15、系统对汽轮机岛分散控制系统的阐述，这既能满足高端技术需求，又能打破品牌垄断，提升产品竞争力，在化工等行业具有重大的推广意义。1.2.1 国内外汽轮机岛控制的现状大型汽轮机机组锅炉岛的控制系统大多采用分散性控制系统DCS，其功能包括DAS、SCS等系统。而汽轮机、汽轮机旁路及汽轮机辅机使用的都是各机厂自主配套的专用控制器，因此带来了不同控制系统之间的通讯以及与DCS系统的数据通讯问题。目前在我国火电厂中，DCS系统中包括锅炉和汽轮机的监控系统，电厂运行人员的接口一般采用CRT、鼠标或跟踪球和键盘。DCS系统中的DAS包括了有关电气系统的信号，而厂用电源和变压器发电机等设备的控制仍使用传统设备和强

16、电一对一的操作方式，和锅炉汽轮机的DCS系统不协调，同时也影响了机组整体控制水平的提高。因此有必要将这一部分整合到DCS系统中，使电气控制与汽轮机、锅炉等热工控制的方式与水平相协调。1 1.2.2 国内外汽轮机调节系统发展历史与现状为了能在外界负荷产生改变时能够及时地调节汽轮机的功率，来迎合用户对用电量的需要，同时确保汽轮机发电机组的转速保持在允许范围之内，从而保证机组的安全，因此为汽轮机设计调节系统是很有必要的。汽轮机调节系统的发展初期，是机械液压式调速系统，它包含两种调节：直接调节和间接调节。它的特点是采用了机械式离心调速器，它的劣势在于时间久了会产生疲劳效应，影响系统运行的可靠性。接着系

17、统发展成为全液压式调速系统。1934年-1944年间设计、研发出此产品，并应用到汽轮机上。20世纪50年代初，我国汽轮机都是靠进口，而由国外专家来做系统的调试，中国的工程师和技术员都没有权利来改动整定的参数。到60年代初，中国人开始自行研究汽轮机调节系统，并掌握了一些关键性的技术。系统发展到了模拟式电液调速系统。1963年中国开始自行设计125、300MW的汽轮机，而此时国外已经发展到电液调节系统。1966年初，我国第一套功率-频率电液调节系统在长春第一汽车厂动力厂12MW汽轮机上投入运行，并成功进行试验。这表明了60年代我国已掌握了汽轮机电液调节系统的设计技术，代表着我国在60年代进入汽轮机

18、世界先进水平的行列。70年代国内研制并生产了第一套高压抗燃油电液调节系统。美国西屋公司在1969年开始设计数字式电控制系统DEH-。电液并存调速系统是1983年东方汽轮机厂研制的，但由于此系统的缺陷太明显，如：用户必须维护两套调节系统，必须解决相互跟踪、切换等而遭淘汰。20世纪80年代，开始发展到数字式电液调速系统，我国引进DEH技术，并研究产生了一系列的突破和成功，实现了从汽轮机进口国成功走向出口国的目标。近年又发展到分散型数字式电液调速系统，这是DEH系统为迎合电站的发展而产生的进步，同时DEH系统应用范围也在扩大，功能扩展后可组成电站汽轮机岛控制系统，覆盖DEH、MEH、BPC、ETS、

19、TSI、SCS等系统。国内第一套汽轮机岛系统于1999年在山东莱城电厂运行。2汽轮机数字电液调速系统，其系统的基本功能是自动调节、控制汽轮机发电机组的功率和频率。为适应抽汽式汽轮机的特点，提高它的负荷能力，对于并网运行的机组，通常采用功频电液调节系统，如图1-1。其中测量转速、测量功率、PID调节器等都是电子元件，其余是液压元件。3图1-1 功频电液调节系统1.3 本文主要研究内容1、汽轮机岛控制系统硬件的选型和配置：详细介绍了本控制系统机岛控制柜所使用的硬件和这些硬件在系统中的装配以及其对应实现的功能。 2、汽轮机岛控制系统开发：包括DEH的设计思路以及8大主要辅助系统的详细设计。3、抽汽式

20、汽轮机静态自整调节的优化设计与实现：优化了固有的静态自整调节，提出改进措施。第2章 汽轮机岛控制系统硬件的选型和配置2.1引言随着国内煤化工产业的大量布局，目前小容量的抽汽机组，在煤化工项目的自备电站中仍有着十分广泛的应用。 Honeywell DCS在国内化工行业的市场占有率相当大，为了满足化工行业用户对全厂一体化DCS控制的要求，开发设计基于Honeywell DCS控制器的机岛控制系统有着十分现实的意义。4PKS控制系统采用HTML技术作为监控的人机界面，利用专利技术的实时容错以太网和开放的现场总线实现系统通讯，采用全新理念设计的C300控制器作为现场控制单元。C300控制器具有多级执行

21、速度，最高可达50ms，可以满足汽轮机机岛控制快速性的要求，控制系统采用图形化组态方式，内置控制功能块具有自动初始化功能，可以方便的实现机岛DEH复杂的逻辑与回路的控制算法，以及机岛辅助控制系统的常规电站控制算法。在DEH伺服驱动控制上，PKS系统可采用汽轮机厂提供的与汽机液压系统配套的伺服放大器，以确保电液部件的充分匹配，PKS以高速AO模件与伺服放大器连接，保证控制的实时性。PKS系统具有高速采样的脉冲卡，可以接收采用脉冲整形后的汽轮机转速信号。5本章节对采用PKS C300控制器的机岛控制的设计原则，以及配置方案做了详细的说明。2.2 机岛控制PKS系统硬件配置2.2.1 硬件配置概述本

22、项目采用美国Honeywell公司的PKS系统。Honeywell公司是世界上最大的控制系统制造商。Honeywell在世界上首先推出了分散控制的理论和世界上第一套DCS系统-TDC-2000。在三十多年的发展中，Honeywell DCS系统经过了TDC-2000TDC-3000TPSPKS的升级过程，始终处于全球领先地位，并一直遵循着渐进发展的原则，保护用户的利益。下图2-1是PKS R410系统的基本结构示意图。本项目将采用最新的C300控制器。图2-1 PKS R410系统的基本结构示意图PKS系统按通讯信息类别可以划分为三层网络，分别为信息网络、控制网络和I/O网络。信息网络用于操作

23、员站与服务器间的通讯；控制网络实现C300控制器与服务器的互连；I/O网络则实现C300控制器与IO卡件之间的通讯。6本项目热动力装置DCS系统部分根据技术协议的要求，主要完成的控制任务如下： （1） 单元机组的DAS、SCS控制（2） 公用系统：主蒸汽系统，润滑油系统，凝结水系统，循环水系统等系统的控制根据国内50MW机组机岛控制系统（包括DEH系统）IO点的规模和控制要求对DEH系统进行配置。根据DEMO系统的特点，本项目的配置为适用于机岛控制的软件和硬件系统接口的开发测试。2.2.2 PKS服务器PKS控制系统采用服务器、操作站、控制器功能分散的系统架构。PKS服务器具有实时数据库功能，

24、用于存储系统工程组态数据、归档系统历史数据及事件以及自动生成系统报表等。PKS服务器也具有OPC接口及多种第三方控制器的通讯接口，可以方便的将电厂其它系统的数据融入PKS系统，或者提供PKS系统的数据上传给SIS系统。考虑到本项目为DEMO使用，用于测试系统软硬件功能，将只配置一台服务器。未来考虑到全厂一体化控制的应用要求，机岛也可以不独立设置服务器，与电站其他系统共用一对冗余服务器，此时系统需增加一套工程师站，用于机岛控制系统的组态及日常维护。2.2.3 PKS操作站本DEMO项目不单独配置操作员站，操作员站的功能在服务器上实现。PKS操作站采用HTML人机界面，使用网页设计技术。可以实现基

25、于操作员，或基于操作站的安全性，完成系统指定区域范围的操作控制。通过授权，PKS操作站也可以进行DEH系统的组态。常规PKS操作站采用DELL工作站，操作系统为Windows 7 专业版。操作站采用Console Station（Honeywell系统的一种操作站，可以在服务器停机的情况下保持与控制器的直接通讯），保证DEH控制的连续可靠。2.2.4 PKS打印机本DEMO项目不单独配置打印机。一般采用的打印机是彩色激光打印机和黑白激光打印机，所有打印机均配置网口，可以直接通过FTE网络，实现网络打印。2.2.5 控制器本DEMO项目配置最新版本的C300控制器2个。分别完成汽轮机DEH的全部

26、控制功能，以及机岛辅助控制系统功能。C300 控制器是一种分布式过程控制器，同时也是Experion 系统IO通讯接口。控制器采用全新的C系列卡件外形，分为IOTA底座以及安装于该底座上的电子模块。7 图2-2 C300控制器C300 控制器主要的技术参数如下：（1）16MB用户内存，16MB系统内存， 8MB ROM。可以实现更多更复杂的控制方案。（2）控制器速度 266-450 MHz（3）冗余FTE 网络接口（4）两套冗余I/O links，最多支持64个I/O模块。2.2.6 IO卡件采用C系列IO卡件，考虑到DEMO测试需要，AI/AO/DI/DO/PI各配置一套。8图2-3 PKS

27、 IO 卡件AI卡名叫模拟量输入卡，是一块高性能、智能型模拟量数据采集板，它适用于各种模拟量信号的采集和处理。在分布式控制系统以及DEH系统中，AI卡作为一个前端数据处理器，与对应的端子板配合使用，将热电偶、热电阻或电流/电压信号转换成相应的数字信号，经I/O通信网络送至控制计算机系统中。AO卡是一块智能模拟量输出卡，通过通信接受DPU数据；与AO端子板配合使用即可实现8路电压（1-5V）或电流（4-20mA）信号输出。DI卡名叫开关量输入卡，是一块高性能、智能型的开关量数据采集板，它适用于各种开关量信号的采集和处理。DO卡是一块高性能智能型开关量数据输出卡，它保证开关量信号被及时、准确地输出

28、。92.2.7 阀门伺服卡本方案拟采用低压油阀门伺服卡，每一个油动机对应一块伺服卡。该卡可接收C300控制器输出的4-20mA阀门指令，完成油动机LVDT信号的调制解调，并输出两路冗余的信号到电液转换器（力矩马达）的驱动线圈上。本项目用于阀门控制的IO卡将采用高速采样，这可以极大地提高控制输出回路的快速性。2.2.8 脉冲输入卡由于汽轮机转速信号采用磁阻探头测量，在低转速阶段信号幅值很低，常规脉冲输入卡无法对其进行有效测量，必须先经过脉冲整形模块的信号调理。本工程拟采用德国BRAUN的转速继电器，该模块在国内电站有着十分广泛的应用，同时该模块也可以输出两路不同设定值的报警输出，可用于DEH系统

29、的超速保护功能。PKS系统的脉冲输入PI卡与常规C系列卡件不同，PI卡不是直接和IOLINK相连，而是通过以太网与C300控制器连接，可以保证转速测量信号被快速安全的采样进系统。PI卡将接收转速继电器的整形脉冲输出。2.2.9 系统柜本工程配置2面系统柜，用于安装C300控制器、 C系列IO卡件、以及霍尼韦尔冗余电源系统等。除了允许TC/RTD信号直接接到TC/RTD FTA卡件上外，系统柜原则上不接入其它任何现场信号电缆。系统控制机柜安装一对C300控制器,接收两路220V AC电源，并通过C300专用电源模块分配到系统柜内所有其它IO模块。图2-3 PKS系统机柜系统柜为HONEYWELL

30、原装机柜（Rittal TS8型），前后开门。机柜尺寸为800(W)x800(D)x2100(H) 含底座。柜门带锁并密封可靠，机柜带过滤风扇通风散热设施。机柜内有接地排、汇线槽等。具体系统控制柜配置请参考DCS硬件设计图纸。2.3 本DEMO系统设计的硬件详细清单序号设备描述设备型号数量产地1C300控制模块CC-PCNT012Honeywell2C300控制输入输出端子板CC-TCNT012Honeywell3记忆保持电池CC-SCMB021Honeywell4240Vac/20A非冗余电源系统CC-PWRN011Honeywell5模拟量输入处理器CC-PAIX011Honeywell6

31、模拟量输入卡件端子板CC-TAIX011Honeywell7模拟量输出处理器CC-PAOX011Honeywell8模拟量输出卡件端子板CC-TAOX011Honeywell9数字量输入处理器CC-PDIL011Honeywell10数字量输入卡件端子板CC-TDIL011Honeywell11数字量输出处理器CC-PDOB011Honeywell12数字量输出卡件端子板CC-TDOB011Honeywell13脉冲输入处理器CC-PPIX011Honeywell14脉冲输入卡件端子板CC-TPIX111Honeywell15BRAUN转速继电器D5211Braun16阀门伺服卡（含底座、接线

32、端子）SVP2CHINA17DO继电器板SPERI DO 161CHINA18控制防火墙处理器CC-PCF9011Honeywell19控制防火墙卡件端子板CC-TCF9011Honeywell20终端电源端子TB1-TB4，PTB2SAK2.5 EN136Weidmuller21终端电源端子PTB1SAK1EN FUSE 2A20Weidmuller22三孔电源插口SOC1CHINA2.4机柜网络电源系统和IOLink电缆连接2.4.1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

33、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。2.4.2 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

34、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。2.5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

35、，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。第3章 汽轮机岛控制系统开发3.1.引言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

36、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 3.2 DEH的设计原则和设计功能分析3.2.1 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。3.2.1.1 系统设计的快速响应性原则：（1）PKS C300控制器扫描

37、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

38、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60ms.这可以满足DEH中需快速处理逻辑的要求，如OPC功能。3.2.1.2 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

39、，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

40、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。3.2.1.3 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，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。3.2.1.4 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

41、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。3.2.1.5 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M

42、ODBUS 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。3.2.2 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（503360r/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

43、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：1.主蒸汽压力低限制2.负荷设定高限制3.阀位低限制4.功率高限制（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