CN103809567A - 基于现场总线的电厂一体化监控系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于现场总线的电厂一体化监控系统，包括多个单元机组、辅助车间以及分别与单元机组、辅助车间通讯相连的操作员站，每个单元机组和/或辅助车间均包括多个DCS控制器、多个现场仪表以及多个电气设备，现场仪表通过现场总线与DCS控制器相连，电气设备包括电动机与电气开关设备，电气设备具有现场总线接口的测控单元，马达控制器、测控单元分别通过现场总线与DCS控制器相连。它相对于现有技术，减少了I/O端口数量，减少了电缆或光线用量，解决了多种软硬件共存现象，运行人员不需要熟悉多种硬件以及掌握多张软件的操作，运行人员的培训工作量大大降低，同时，操作员的数量大幅减少，运行维护工作量大大降低，降低系统成本。

Description

基于现场总线的电厂一体化监控系统

技术领域

本发明涉及一种基于现场总线的电厂一体化监控系统。

背景技术

电厂控制系统一般分为机组控制系统、辅助车间控制系统和电气控制系统三大控制系统，长久以来,所述三大控制系统一直处在分分合合之间。目前，电厂常规采用的机组控制系统、辅助车间控制系统和电气控制系统相互独立，其中，机组控制系统一般采用DCS控制系统（Dis control system分散控制系统），辅助车间控制系统一般采用PLC控制系统（Programmable Logic Controller可编程逻辑控制器），电气控制系统采用ECMS（electrical control and managementsystem电气控制管理系统），由于采用三种控制系统，三种控制系统互不兼容，于是导致全厂软件/硬件不统一，单元机组控制系统与辅助车间控制系统之间信息共享性差，电气控制系统和热控系统信息共享性差，无法实现一体化控制。

电动机的控制信号通过硬接线接入到DCS及PLC，同时电动机的监视信号和其他的电气设备接入到ECMS进行控制，导致电气控制系统和热控系统信息共享性差，电气控制系统与热控系统各自独立控制或只能通过上位机之间进行通讯，可靠性无法保证，只能在集控室DCS操作员站上进行监视,无法直接进行控制，需要在集控室操作台上单独放置ECMS操作员站。

全厂多个系统共存，软件、硬件种类繁多，备品备件种类繁多；多个控制系统协议不同，相互之间信息共享度不高；运行人员需要熟悉多种硬件，掌握多种软件的操作，培训工作量大；由于多种软硬件共存，需要的运行人员多，运行维护工作量大。从而造成电厂控制系统结构复杂、可靠性低、系统集成度低、维护和操作困难等种种问题。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种结构简单、兼容性好、成本低廉，可实现一体化控制的基于现场总线的电厂一体化监控系统。

其技术方案如下：一种基于现场总线的电厂一体化监控系统，包括多个单元机组、辅助车间以及分别与所述单元机组、辅助车间通讯相连的操作员站，每个所述单元机组和/或所述辅助车间均包括多个DCS控制器、多个现场仪表以及多个电气设备，每个所述DCS控制器连接有多个现场总线接口卡，每个现场仪表具有现场总线接口，现场仪表通过现场总线与所述DCS控制器相连，所述电气设备包括电动机与电气开关设备，所述电动机具有现场总线接口的马达控制器，所述电气开关设备具有现场总线接口的测控单元，所述马达控制器、测控单元分别通过现场总线与所述DCS控制器相连。

下面对进一步技术方案进行说明：

优选的，所述单元机组、辅助车间均具有交换机，所述交换机与所述操作员站相连。

优选的，所述交换机包括第一交换机、第二交换机，所述第一交换机有多个，所有所述第一交换机均分别与一个或以上所述DCS控制器相连，所述第一交换机还与所述第二交换机相连,所述第二交换机有多个，每个所述第二交换机连接一个或以上所述第一交换机，所述第二交换机连接至所述操作员站。

优选的，所述第二交换机分为第一部分的第二交换机和第二部分的第二交换机,所述第一部分的第二交换机连接至所述第二部分的第二交换机,所述第二部分的第二交换机连接至所述操作员站。

优选的，其中一部分的所述第一交换机并联后与所述第二交换机相连。

优选的，其中一部分所述DCS控制器连接至所述第二交换机。

优选的，所述单元机组分为炉侧单元与机侧单元，所述炉侧单元具有用于锅炉运作的电气设备和现场仪表，所述机侧单元具有用于汽轮机和发电机运作的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过所述现场总线连接至所述DCS控制器。

优选的，所述炉侧单元与所述机侧单元均具有第二交换机。

优选的，所述辅助车间分为水网单元、热泵单元以及输煤单元，所述水网单元具有用于给锅炉补给水的电气设备和现场仪表，所述热泵单元具有用于给工业园区的废水处理的电气设备和现场仪表，所述输煤单元具有用于给个所述单元机组的锅炉提供煤燃料的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过现场总线连接至所述DCS控制器。

优选的，还包括公用设备单元，所述公用设备单元包括空压机房、燃油泵房、公用电气以及炉水加药的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过现场总线连接至所述DCS控制器。

下面对前述技术方案的原理、效果等进行说明：

本发明所述全厂一体化监控系统中机组控制系统、辅助车间控制系统、电气设备控制系统均采用DCS控制器，DCS控制器连接现场总线接口卡，同时，电气设备、现场仪表等采用现场总线接口，用现场总线在DCS控制器与电气设备、现场仪表之间传输信号，成为现场总线控制系统。它相对于现有技术，减少了I/O端口数量，减少了电缆或光线用量，并取消了电气ECMS，减少了软件、硬件种类，降低了系统成本，解决了多种软硬件共存现象，运行人员不需要熟悉多种硬件以及掌握多张软件的操作，运行人员的培训工作量大大降低，同时，减少了操作员站的数量，操作员的数量大幅减少，运行维护工作量大大降低，降低系统成本。

附图说明

图1是本发明实施例所述基于现场总线的电厂一体化监控系统的结构示意图；

图2是本发明实施例所述基于现场总线的电厂结构示意图；

图3是本发明实施例所述基于现场总线的电厂一体化监控系统中操作员站与DCS控制器之间的详细结构图。

附图标记说明：

10、操作员站，20、单元机组，21、炉侧单元，22、机侧单元，30、辅助车间，31、输煤单元，32、热泵单元，33、水网单元，40、DCS控制器，50、电气设备，60、现场仪表，70、现场总线，80、公用设备单元，91、第一交换机，92、第二交换机。

具体实施方式

下面对本发明的实施例进行详细说明：

如图1所示，本发明所述的一种基于现场总线的电厂一体化监控系统，包括多个单元机组20、辅助车间30以及分别与所述单元机组20、辅助车间30通讯相连的操作员站10，每个所述单元机组20和/或所述辅助车间30均包括多个DCS控制器40、多个现场仪表60以及多个电气设备50，每个所述DCS控制器40连接有多个现场总线接口卡（图中未示意出），每个现场仪表60具有现场总线接口（图中未示意出），现场仪表通过现场总线70与所述DCS控制器40相连，所述电气设备50包括电动机与电气开关设备，所述电动机具有现场总线接口（图中未示意出）的马达控制器，所述电气开关设备具有现场总线接口（图中未示意出）的测控单元，所述马达控制器、测控单元分别通过现场总线与所述DCS控制器相连，即电气设备、现场仪表均采用具有现场总线接口的数字化仪器，将现场总线接口与现场总线接口卡用现场总线70相连。

本发明所述全厂一体化监控系统中机组控制系统、辅助车间控制系统、电气设备控制系统均采用DCS控制器，DCS控制器连接现场总线接口卡，同时，电气设备、现场仪表等采用现场总线接口，用现场总线在DCS控制器与电气设备、现场仪表之间传输信号，成为现场总线控制系统。它相对于现有技术，减少了I/O端口数量，减少了电缆或光线用量，并取消了电气ECMS，减少了软件、硬件种类，降低了系统成本，解决了多种软硬件共存现象，运行人员不需要熟悉多种硬件以及掌握多张软件的操作，运行人员的培训工作量大大降低，同时，减少了操作员站的数量，操作员的数量大幅减少，运行维护工作量大大降低，降低系统成本。

如图3所示，所述单元机组20、辅助车间30均具有交换机，所述交换机通过电缆或光纤与所述操作员站10相连。其中，所述交换机包括第一交换机91、第二交换机92，所述第一交换机91有多个，所有所述第一交换机91均分别与一个或以上所述DCS控制器40相连，所述第一交换机91还与所述第二交换机92相连,所述第二交换机92有多个，每个所述第二交换机92连接一个或以上所述第一交换机91，所述第二交换机92连接至所述操作员站10。

在其中一个实施例中，所述第二交换机92分为第一部分的第二交换机和第二部分的第二交换机,所述第一部分的第二交换机连接至所述第二部分的第二交换机,所述第二部分的第二交换机连接至所述操作员站。在其中一个实施例中，其中一部分的所述第一交换机并联后与所述第二交换机92相连。其中，第一交换机91与第二交换机92之间用电缆和/或光纤相连，通过使用第一交换机91、第二交换机92，能尽可能的减少光纤、电缆的长度，简化系统结构，降低系统成本。

在其中一个实施例中，根据电气设备的所在位置和功能特性，可将其中一部分所述DCS控制器连接至所述第二交换机92。

如图2所示，在其中一个实施例中，所述单元机组20分为炉侧单元21与机侧单元22，所述炉侧单元21具有用于锅炉运作的电气设备和现场仪表，所述机侧单元22具有用于汽轮机和发电机运作的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过所述现场总线连接至所述DCS控制器40。在其中一个实施例中，所述炉侧单元21与所述机侧单元22均具有一个第二交换机92。在其中一个实施例中，所述辅助车间30分为水网单元33、热泵单元32以及输煤单元31，所述水网单元33具有用于给锅炉补给水的电气设备和现场仪表，所述热泵单元32具有用于给工业园区的废水处理的电气设备和现场仪表，所述输煤单元31具有用于给个所述单元机组的锅炉提供煤燃料的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过现场总线连接至所述DCS控制器40。水网单元33、热泵单元32以及输煤单元31分别具有一个第二交换机92。在其中一个实施例中，本发明所述电厂一体化监控系统还包括公用设备单元80，公用设备单元80与操作员站通讯相连,所述公用设备单元80包括用于空压机房、燃油泵房、公用电气以及炉水加药的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过现场总线连接至所述DCS控制器40，公用设备单元80也具有一个第二交换机92。按照电厂的工程流程以及电气设备和现场仪表的所在位置区域划分网段，尽可能的简化系统结构，节省材料；同时，将电厂中必须使用到的公用设备划分在一起，例如，将分隔开的空压机房、燃油泵房、公用电气以及炉水加药的电气设备和现场仪表划分为一个模块，将其单独连接至交换机，并与操作员站通讯，单独对其进行控制，节省其用电量，降低系统成本，并利于维护和操作员操作。

以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，包括多个单元机组、辅助车间以及分别与所述单元机组、辅助车间通讯相连的操作员站，每个所述单元机组和/或所述辅助车间均包括多个DCS控制器、多个现场仪表以及多个电气设备，每个所述DCS控制器连接有多个现场总线接口卡，每个现场仪表具有现场总线接口，现场仪表通过现场总线与所述DCS控制器相连，所述电气设备包括电动机与电气开关设备，所述电动机具有现场总线接口的马达控制器，所述电气开关设备具有现场总线接口的测控单元，所述马达控制器、测控单元分别通过现场总线与所述DCS控制器相连。

2.根据权利要求1所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，所述单元机组、辅助车间均具有交换机，所述交换机与所述操作员站相连。

3.根据权利要求2所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，所述交换机包括第一交换机、第二交换机，所述第一交换机有多个，所有所述第一交换机均分别与一个或以上所述DCS控制器相连，所述第一交换机还与所述第二交换机相连,所述第二交换机有多个，每个所述第二交换机连接一个或以上所述第一交换机，所述第二交换机连接至所述操作员站。

4.根据权利要求所述3的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，所述第二交换机分为第一部分的第二交换机和第二部分的第二交换机,所述第一部分的第二交换机连接至所述第二部分的第二交换机,所述第二部分的第二交换机连接至所述操作员站。

5.根据权利要求3所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，其中一部分的所述第一交换机并联后与所述第二交换机相连。

6.根据权利要求3所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，其中一部分所述DCS控制器连接至所述第二交换机。

7.根据权利要求1所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，所述单元机组分为炉侧单元与机侧单元，所述炉侧单元具有用于锅炉运作的电气设备和现场仪表，所述机侧单元具有用于汽轮机和发电机运作的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过所述现场总线连接至所述DCS控制器。

8.根据权利要求3或7所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，所述炉侧单元与所述机侧单元均具有第二交换机。

9.根据权利要求1所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，所述辅助车间分为水网单元、热泵单元以及输煤单元，所述水网单元具有用于给锅炉补给水的电气设备和现场仪表，所述热泵单元具有用于给工业园区的废水处理的电气设备和现场仪表，所述输煤单元具有用于给个所述单元机组的锅炉提供煤燃料的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过现场总线连接至所述DCS控制器。

10.根据权利要求1所述的基于现场总线的电厂一体化监控系统，其特征在于，还包括公用设备单元，所述公用设备单元包括空压机房、燃油泵房、公用电气以及炉水加药的电气设备和现场仪表，所述电气设备和现场仪表分别通过现场总线连接至所述DCS控制器。

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