CN104571066A - 基于dcs平台的调节型执行器后备操作方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法及系统，包括以下步骤：1)在后备控制器中内嵌后备手操控制模块；2)后备控制器实时监控的主控制器及其控制信号的状态，并判断其是否存在故障，若其中有一个出现故障时，执行步骤3)，否则继续执行步骤2)；3)切换模块将执行器的控制方式切换至后备控制器；4)后备控制器中对后备手操控制模块进行激活；5)后备手操控制模块输出控制信号给执行器。与现有技术相比，发明具有降低了由于停机或处理不当造成设备损坏所带来的损失等优点。

Description

基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法及系统

技术领域

本发明涉及一种控制系统的后备操作，尤其是涉及一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法及系统。

背景技术

上世纪九十年代初以前，DCS处于发展初期，为保证DCS故障时机组仍能运行，配备了大量的后备手操器。后来随着DCS可靠不断提高，这些用于调节型对象的后备手操器逐步取消，今天已经看不到了，也找不到了。仅保留一些在控制系统故障时能安全停机的“事故按钮”。

DCS在出现控制电源全部失去，全网中断等重大事故一般会跳闸或手动停机。但某控制器故障、某I/O卡件故障、局部通信故障，一般会通过应急处理使机组恢复正常运行，但在应急处理过程中，由于不能在控制室进行后备操作，出现过较多设备严重损坏的案例。

近期我国热工专业对DCS故障应急处理进行了大量的研究，由“电力行业热工自动化技术委员会”组织编写了主流DCS的故障应急处理预案从书，由“电力行业热工自动化与信息标准化技术委员”组织编写了《火力发电厂分散控制系统故障应急处理导则》行业标准，近期将出版。

为了保证DCS故障时机组安全运行，有些专家提出重新配置一套后备监控设备，当然这会增加较大的投资，而且对运行的机组改造的难度也较大。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法及系统。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在后备控制器中内嵌后备手操控制模块；

2)后备控制器实时监控的主控制器及其控制信号的状态，并判断其是否存在故障，若其中有一个出现故障时，执行步骤3)，否则继续执行步骤2)；

3)切换模块将执行器的控制方式切换至后备控制器；

4)后备控制器中对后备手操控制模块进行激活；

5)后备手操控制模块输出控制信号给执行器。

所述的后备手操控制模块输出的控制信号为开关量、模拟量或现场总线控制信号。

所述的后备手操控制模块输出的控制信号为开关量时，通过选择增、减开关量控制方式，并通过操作框设置增、减按钮改变此执行器的开度。

所述的后备手操控制模块输出的控制信号设有多路，每路对应其定位到的相应的执行器。

所述的后备控制器中设有用于执行器的开度信号及用于监视的过程信号的显示模块。

一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法的系统，其特征在于，包括主控制器、后备控制器和切换模块，所述的切换模块的输入端分别与主控制器、后备控制器连接，输出端与执行器连接，所述的后备手操控制器上设有后备手操控制模块；

当后备控制器监控到主控制器或其控制信号处于故障时，切换模块将执行器的控制方式切换至后备控制器，后备控制器中对后备手操控制模块进行激活，后备手操控制模块输出控制信号给执行器。

与现有技术相比，本发明以下优点：

1、降低了成本，通过投入后备手操控制模块可使设备由不可控状态转为可由软手操控制的状态，通过相关操作，直接将开关量的指令信号实现对设备的控制，满足机组运行安全需求，降低了由于停机或处理不当造成设备损坏所带来的损失；

2、可靠性高，本发明有效提高控制系统的可靠性，提高维护维修水平，保证机组安全运行，防止控制设备故障或维护维修不当引起非停。

附图说明

图1为本发明方法的工作流程图；

图2为本发明系统的结构示意图；

图3为实施例送风机A后备手操的曲线图；

图4为实施例引风机A后备手操的曲线图；

图5为实施例一次风机A后备手操的曲线图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。

实施例

如图1所示，基于DCS平台的调节型电动执行器后备操作方法，包括以下步骤：

1)在后备控制器中内嵌后备手操控制模块；

2)后备控制器实时监控的主控制器及其模拟输出信号的状态，并判断其是否存在故障，若其中有一个出现故障时，执行步骤3)，否则继续执行步骤2)；

3)切换模块将电动执行器的控制方式切换至后备控制器；

4)后备控制器中对后备手操控制模块进行激活；

5)后备手操控制模块输出控制信号给电动执行器。

所述的后备手操控制模块输出的控制信号为开关量、模拟量或现场总线控制信号。所述的后备手操控制模块输出的控制信号为开关量时，通过选择增、减开关量控制方式，并通过操作框设置增、减按钮改变此电动执行器的开度。所述的后备手操控制模块输出的控制信号设有多路，每路对应其定位到的相应的电动执行器。所述的后备控制器中设有用于执行器的开度信号及用于监视的过程信号的显示模块。

如图2所示，基于DCS平台的调节型电动执行器后备操作方法的系统，包括主控制器、后备控制器和切换模块，所述的切换模块的输入端分别与主控制器、后备控制器连接，输出端与电动执行器连接，所述的后备手操控制器上设有后备手操控制模块；当后备控制器监控到主控制器或其模拟输出信号处于故障时，切换模块将电动执行器的控制方式切换至后备控制器，后备控制器中对后备手操控制模块进行激活，后备手操控制模块输出控制信号给电动执行器。

如图2是本发明的硬件示意图。一个阀门或挡板正常的控制逻辑由控制器A完成，并通过一个AO输出信号控制此阀门或挡板的开度，并可通过操作站相应的操作框实现输出指令改变、手自动选择、设定值改变等操作。

本发明通过在另一个控制器(如图2中的控制器B)设计一套后备的此阀门或挡板操作功能，在控制器A故障时，实现此阀门或挡板手动操作。例如，此阀门或挡板由电动执行器驱动，正常控制采用4～20mA模拟量定位控制方式，后备操作采用增、减开关量控制方式，并由一个开关量来选择控制方式，并在操作站相应的操作框设置增、减按钮。

当控制器A故障或此AO信号故障时，此阀门或挡板无法通过控制器A实现正常控制或操作。控制器B判断到控制器A故障后，通过控制方式选择的开关量，选择增、减开关量控制方式，并通过操作框设置增、减按钮改变此电动执行器的开度。为便于正确操作，执行器的开度信号及用于监视的过程信号送至控制器B。

通过投入后备软手操功能可使设备由不可控状态转为可由软手操控制的状态。通过相关操作，直接由开关量的指令信号实现对设备的控制，满足机组运行安全需求。

本发明实现，对执行机构有相应的要求。执行机构需要支持接收至少两路控制信号，且能实现两路控制信号的DCS远方切换，以便当其中一路控制发生故障时，能够切换至另一路进行控制。本例中后备的开关量控制可替换为模拟量控制、现场总线控制等其他控制手段，仍能实现后备软手操功能。

本发明用于火电厂的控制，大型发电机组都由DCS控制，运行人员的操作指令通过I/O卡件传至就地现场设备直接控制；现场的模拟量、开关量信号也有电缆传至卡件；整个远方就地的联系需要一个安全可靠的控制器环境才能保持机组稳定和经济运行。

为确保控制器安全，一般由两路UPS为它做后备电源，每个控制器分主控制器和备用控制器，主控制器出现故障等不能正常工作的时候，自动切换备用控制器。同理配备两路通讯网线。

尽管DCS可靠性很高，但还是会出现故障，尤其是DCS出现局部故障。控制系统局部故障时，如选择直接停机，损失较大；如通过应急处理修复故障，此过程中由于部分对象无法操作，处理不当造成设备损坏，损失更大。

本发明功能是指在DCS的控制器、I/O卡等故障，其相关的动叶、挡板等对象失控且无法操作时，运行人员可以通过相应的“后备手操器”操作这些对象，检修人员可以从容地修复故障设备，使控制系统恢复正常，维持机组安全运行。相关控制逻辑搭建在其它控制器，分散风险。

通过投入后备手操控制器可使设备由不可控状态转为可由软手操控制的状态，通过相关操作，直接将开关量的指令信号实现对设备的控制，满足机组运行安全需求。

由图3-5可知，当各风机模拟量指令无法操作设备时，通过后备手操可以操作设备，并且反馈值正常。因只操作了A侧，故炉膛右墙压力在可控范围内变化，其它如炉膛压力，热一次风母管压力，总风量等风烟系统参数均无明显变化，机组运行安全。

Claims (6)

1.一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)在后备控制器中内嵌后备手操控制模块；

2)后备控制器实时监控的主控制器及其控制信号的状态，并判断其是否存在故障，若其中有一个出现故障时，执行步骤3)，否则继续执行步骤2)；

3)切换模块将执行器的控制方式切换至后备控制器；

4)后备控制器中对后备手操控制模块进行激活；

5)后备手操控制模块输出控制信号给执行器。

2.根据权利要求1所述的一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法，其特征在于，所述的后备手操控制模块输出的控制信号为开关量、模拟量或现场总线控制信号。

3.根据权利要求2所述的一种基于DCS平台的调节型电动执行器后备操作方法，其特征在于，所述的后备手操控制模块输出的控制信号为开关量时，通过选择增、减开关量控制方式，并通过操作框设置增、减按钮改变此执行器的开度。

4.根据权利要求1所述的一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法，其特征在于，所述的后备手操控制模块输出的控制信号设有多路，每路对应其定位到的相应的执行器。

5.根据权利要求1所述的一种基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法，其特征在于，所述的后备控制器中设有用于执行器的开度信号及用于监视的过程信号的显示模块。

6.一种实施权利要求1所述的基于DCS平台的调节型执行器后备操作方法的系统，其特征在于，包括主控制器、后备控制器和切换模块，所述的切换模块的输入端分别与主控制器、后备控制器连接，输出端与执行器连接，所述的后备手操控制器上设有后备手操控制模块；

当后备控制器监控到主控制器或其控制信号处于故障时，切换模块将执行器的控制方式切换至后备控制器，后备控制器中对后备手操控制模块进行激活，后备手操控制模块输出控制信号给执行器。