CN105867349A - 一种热控逻辑自动校验装置、方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及热工控制及自动化领域，公开了一种热控逻辑自动校验装置、方法及系统。其中，所述热控逻辑校验装置包括：通信模块，用于向热工控制系统发送校验指令，并接收所述热工控制系统执行所述校验指令后反馈的校验结果；逻辑模拟模块，用于基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号；以及逻辑判断模块，用于判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致。本发明的热控逻辑自动校验装置、方法及系统能够在机组调试之前和投运之前验证逻辑的正确性与合理性，且调试简单，能够实现逻辑的多次完善与验证，增强机组的安全可靠性控制。

Description

一种热控逻辑自动校验装置、方法及系统

技术领域

本发明涉及热工控制及自动化领域，具体地，涉及一种热控逻辑自动校验装置、方法及系统。

背景技术

目前火力发电厂的热控逻辑校验方法仅限于开环测试和现场调试。

开环测试在机组停运时进行，其通过在热工控制系统模拟输入信号和“强制”的方式来模拟热控逻辑的正确性。开环测试的缺陷在于：开环测试是完全手动的测试方式，手动操作热工控制系统的相应部件以输入测试信号，再人工观测热工控制系统根据测试信号执行逻辑的输出值，并人工根据该输出值判断热控逻辑的正确性；开环测试不能完全模拟机组运行时的状态，其对逻辑的验证不能包括所有工况。

现场调试在机组处于运行状态时进行，其将热工保护、热工联锁和热工自动控制系统投入，进行参数的调试和逻辑的验证。现场调试的缺陷在于：需要在机组处于运行状态时进行，如果参数整定不当或者逻辑不正确有可能导致跳机。

因此，现有的火电厂热控逻辑校验方法对于潜在的逻辑错误不能发现，只有等到现场出现问题后才能暴露，对安全生产造成了隐患或者损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种热控逻辑自动校验装置、方法及系统，用于解决现有热控逻辑校验方法校验不准确、应用范围较窄的问题。

为了实现上述目的，本发明提供一种热控逻辑校验装置，该热控逻辑校验装置包括：通信模块，用于向热工控制系统发送校验指令，并接收所述热工控制系统执行所述校验指令后反馈的校验结果；逻辑模拟模块，用于基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号；以及逻辑判断模块，用于判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致。

优选地，所述逻辑模拟模块包括：若干个热控逻辑执行模块，用于执行所述热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成对应的逻辑正确性校验信号；其中，各个热控逻辑执行模块所执行的热控逻辑各不相同。

优选地，所述若干个热控逻辑执行模块包括以下中的至少一者：热工保护条件验证逻辑执行模块、单点保护判断逻辑执行模块、速率越限判断逻辑执行模块、单回路自动控制回路验证逻辑执行模块、串联及复杂回路自动控制回路验证逻辑执行模块、输入信号处理逻辑执行模块、输出信号处理逻辑执行模块、信号坏点判断逻辑执行模块、重要信号的多重冗余判断逻辑执行模块、防抖动处理逻辑执行模块、断线保护逻辑执行模块、热工程控验证逻辑执行模块、热工保护验证逻辑执行模块以及热工自动验证逻辑执行模块。

优选地，该热控逻辑校验装置还包括：校验报告生成模块，用于根据所述逻辑判断模块的判断结果生成校验报告。

本发明还提供了一种热控逻辑校验方法，该热控逻辑校验方法包括：向热工控制系统发送校验指令；基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号；接收所述热工控制系统执行所述校验指令后反馈的校验结果，判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致。

优选地，所述基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号包括：预设机组在各种工况下的若干个热控逻辑，并基于机组数学模型模拟所述热控逻辑，再对所述热控逻辑进行正确性的检验与测试，以生成对应的逻辑正确性校验信号。

优选地，所述若干个热控逻辑包括以下中的至少一者：热工保护条件验证逻辑、单点保护判断逻辑、速率越限判断逻辑、单回路自动控制回路验证逻辑、串联及复杂回路自动控制回路验证逻辑、输入信号处理逻辑、输出信号处理逻辑、信号坏点判断逻辑、重要信号的多重冗余判断逻辑、防抖动处理逻辑、断线保护逻辑、热工程控验证逻辑、热工保护验证逻辑以及热工自动验证逻辑。

优选地，该热控逻辑校验方法还包括：根据判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致的判断结果生成校验报告。

本发明还提供了一种热控逻辑校验系统，该热控逻辑校验系统包括：上述的热控逻辑校验装置；以及与所述热控逻辑校验装置通信的热工控制系统。

通过上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明的热控逻辑自动校验装置、方法及系统，通过对热工控制系统进行热控逻辑的自动校验，准确地验证了热控逻辑的正确性，并提出存在的隐患，具有节省费用、易于实现等优点。另外，本发明的热控逻辑自动校验装置能够在机组调试之前和投运之前验证逻辑的正确性与合理性，相较于开环测试和现场调试的方法应用范围更广，且不仅使得调试简单化，而且能够实现逻辑的多次完善与验证，增强机组的安全可靠性控制。

本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是本发明的实施例中的热控逻辑校验装置及系统的结构示意图；

图2是本发明的实施例中的热控逻辑校验方法的流程示意图；

图3是本发明的实施例中的热工保护条件首出的正确性的验证逻辑的示意图；

图4是本发明的实施例中的开关量三选二逻辑的示意图；

图5是本发明的实施例中的辅机状态三选二判断逻辑的示意图；

图6是本发明的实施例中的双重化信号保护逻辑的示意图；

图7是本发明的实施例中的辅助判断逻辑的示意图；

图8是本发明的实施例中的速率越限判断逻辑的示意图。

附图标记说明

1 热控逻辑校验装置 2 热工控制系统

11 通信模块 12 逻辑校验模块

13 逻辑判断模块 14 校验报告生成模块

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

如图1所示，本发明的实施例提供了一种热控逻辑校验装置1，该热控逻辑校验装置1包括：通信模块11，用于向热工控制系统2发送校验指令，并接收所述热工控制系统2执行所述校验指令后反馈的校验结果；逻辑模拟模块12，用于基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号；以及逻辑判断模块13，用于判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致。

其中，所述热工控制系统2优选采用本领域常规的火电厂热工控制系统(包括DCS控制系统或PLC控制系统)，该火电厂热工控制系统是火电厂自动控制系统的重要组成部分，其功能是控制各种热工过程的参数，包括温度、压力、流量、液位(或料位)等。火电厂热工控制系统通过执行各种热控逻辑来实现对热工过程中的参数的控制，因此本实施例通过与热工控制系统通信的热控逻辑校验装置来对热工控制系统进行逻辑校验，以保证热工控制系统的正常运行。

进一步地，热工控制系统与本实施例的热控逻辑校验装置之间的通信可采用有线通信方式和/或无线通信方式。所述通信模块11为对应于有线通信方式和/或无线通信方式进行配置的信息传输功能模块，其用于实现热工控制系统与热控逻辑校验装置之间的信息交互。其中，通信模块11向热工控制系统2发送的校验指令中包括了要求热工控制系统执行哪种类型的热控逻辑的指示信息等。通过通信模块11的设置，改变了现有开环测试方法需要依靠人工手动操作热工控制系统2来输入测试信号的方式。

本实施例中，所述逻辑模拟模块12是基于机组数学模型来模拟机组在各种工况下的热控逻辑的，机组数学模型的应用使得模拟出的逻辑正确性校验信号与机组实际工况下获得的信号较为接近，从而适合用作参考值，以判断热工控制系统2反馈的校验结果是否正确合理。

进一步地，所述逻辑模拟模块12包括：若干个热控逻辑执行模块，用于执行所述热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成对应的逻辑正确性校验信号；其中，各个热控逻辑执行模块所执行的热控逻辑各不相同。其中，预设机组在各种工况下的热控逻辑时，要充分结合人工操作实践及经验尽可能多地考虑到各种热工逻辑所期望达到的效果，以使后续通过逻辑正确性校验信号对热控逻辑的校验能够涵盖所有工况。

进一步地，本实施例中所述的若干个热控逻辑执行模块包括以下中的至少一者：热工保护条件验证逻辑执行模块、单点保护判断逻辑执行模块、速率越限判断逻辑执行模块、单回路自动控制回路验证逻辑执行模块、串联及复杂回路自动控制回路验证逻辑执行模块、输入信号处理逻辑执行模块、输出信号处理逻辑执行模块、信号坏点判断逻辑执行模块、重要信号的多重冗余判断逻辑执行模块、防抖动处理逻辑执行模块、断线保护逻辑执行模块、热工程控验证逻辑执行模块、热工保护验证逻辑执行模块以及热工自动验证逻辑执行模块。

需说明的是，上述各个热控逻辑模拟模块可通过编程的方式来实现，以进行各自对应的热控逻辑的自动执行、判断与提示等。

另外，也可以直接在热控逻辑校验装置中预设逻辑正确性校验信号，形成逻辑库，该逻辑正确性校验信号要求能够涵盖机组的所有工况，且优选为是基于机组数学模型模拟出的信号。

本实施例中，所述逻辑判断模块13可优选通常单片机、DSP等芯片实现，若判断出所述校验结果与逻辑正确性校验信号一致，则热工控制系统对应的热控逻辑正确合理，若不一致，则表明热工控制系统对应的热控逻辑存在逻辑缺陷或错误。本实施例的热控逻辑校验装置还进一步配置了校验报告生成模块14，其用于根据所述逻辑判断模块13的判断结果生成校验报告，以向工作人员清楚地展示热控逻辑的判断结果。

本实施例中，可通过工控计算机来实现热控逻辑自动校验装置的配置，将通信模块11、逻辑模拟模块12、逻辑判断模块13、校验报告生成模块14及热控逻辑执行模块等配置为工控计算机的功能模块。

基于与上述实施例的热控逻辑自动校验装置相同的发明思路，本发明的另一实施例还提供了一种热控逻辑校验方法，如图2所示，该热控逻辑校验方法包括：

步骤S1，向热工控制系统发送校验指令。

步骤S2，基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号。

步骤S3，接收所述热工控制系统执行所述校验指令后反馈的校验结果，判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致。

其中，基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号包括：预设机组在各种工况下的若干个热控逻辑，并基于机组数学模型模拟所述热控逻辑，再对所述热控逻辑进行正确性的检验与测试，以生成对应的逻辑正确性校验信号。另外，预设的机组在各种工况下的若干个热控逻辑包括以下中的至少一者：热工保护条件验证逻辑、单点保护判断逻辑、速率越限判断逻辑、单回路自动控制回路验证逻辑、串联及复杂回路自动控制回路验证逻辑、输入信号处理逻辑、输出信号处理逻辑、信号坏点判断逻辑、重要信号的多重冗余判断逻辑、防抖动处理逻辑、断线保护逻辑、热工程控验证逻辑、热工保护验证逻辑以及热工自动验证逻辑。

下面对其中的几种热工逻辑的正确性校验与测试过程进行具体介绍。

1、热工保护条件验证逻辑

(1)热工保护条件及定值的正确性的验证逻辑

该逻辑中，按照热工保护条件及定值逐条进行验证，观察跳闸动作条件、动作定值及保护动作后动作内容的正确性。

(2)热工保护条件首出的正确性的验证逻辑

如图3所示，按照200ms的时间间隔依次满足3-5个跳闸条件，观察热工控制系统(主要是DCS)的首出指示是否正确。

2、单点保护判断逻辑

该逻辑主要是判断是否进行单点保护，将某一跳闸条件满足，观察是否会引起热工保护动作，主要分为以下四种情况：

(1)开关量三选二逻辑

如图4所示，从跳闸信号1、跳闸信号2和跳闸信号3中进行开关量的三选二，使一跳闸条件满足，观察是否会引起热工保护动作。

(2)辅机状态三选二判断逻辑

如图5所示，对辅助信号的停止、运行、电流三种状态进行逻辑处理，使一停止条件满足(相当于跳闸条件满足)，观察是否会引起热工保护动作。

(3)双重化信号保护逻辑。

如图6所示，判断两种信号中的质量，使一跳闸信号产生(即相当于跳闸条件满足)，观察是否会引起热工保护动作。

(4)辅助判断逻辑

如图7所示，进行主保护条件与n个辅助条件中的至少一个的逻辑与运算、逻辑或运算或逻辑非运算，使一跳闸条件满足，观察是否会引起热工保护动作。

3、速率越限判断逻辑

该逻辑通过如图8所示的逻辑流程，模拟带保护的模拟量飞升的情况，观察是否引起热工保护动作。

4、单回路自动控制回路验证逻辑

该逻辑主要包括以下几个方面的验证：

(1)跟踪及手/自动切换无扰的正确性

将手操器指令开至50％，进行手动和自动之间的切换，观察是否无扰动。

(2)单回路自动PID控制及正反作用验证

单回路投入自动，验证PID控制及正反作用方向。

(3)定值扰动及外扰功能测试

①投入自动，进行定值扰动试验；

②投入自动，进行模拟量变负荷试验；

③引风自动控制系统进行送风变化和磨煤机启停扰动试验；

④给水自动进行给水流量扰动试验，对于直流炉还应进行高加投入和退出的扰动试验

5、串联及复杂回路自动控制回路验证逻辑

该逻辑主要包括以下几个方面的验证：

(1)内、外回路跟踪及手/自动切换无扰的正确性

将手操器指令开至50％，进行内外回路手动和自动之间的切换，观察是否无扰动。

(2)内、外回路自动PID控制模块及正反作用验证

①内回路投入自动，验证回路PID控制形式以及正反作用；

②内、外回路同时投入自动，验证外回路PID控制形式以及正反作用。

(3)定值扰动及外扰功能测试

①投入自动，进行主汽温定值扰动试验；

②投入自动，进行再热汽温定值扰动试验。

③进行协调控制系统的定值扰动及模拟量变负荷试验。

另外，需说明的是，图3-图8中，OR表示逻辑或运算，AND表示逻辑与运算、N和NOT表示逻辑非运算，/L表示使信号低于某阈值的运算、HH/和H/分别表示使信号远高于和高于某阈值的运算，H/L表示信号高低判断运算，Q表示信号质量判断，S、R分别表示信号故障和信号无故障的判断运算。

进一步地，所述热控逻辑校验方法还可以包括：

步骤S4，根据判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致的判断结果生成校验报告。

需说明的是，步骤S1-S4优选为通过上述的热控逻辑自动校验装置来实现。另外，各步骤对应的实施细节与上述的热控逻辑自动校验装置的相应实施细节相同或相近，在此不再赘述。

如图1所示，本发明的另一实施例还提供了一种热控逻辑校验系统，该热控逻辑校验系统包括：上述热控逻辑校验装置；以及与所述热控逻辑校验装置通信的热工控制系统。该热控逻辑校验系统通过热控逻辑校验装置配合热工控制系统，以实现对热工控制系统地热控逻辑的自动校验。

下面通过两个具体的应用例来说明本实施例的热控逻辑自动校验装置、方法及系统的应用及所具有的优点。

在两个应用例中，某1000MW超临界机组应用本实施例的热控逻辑自动校验装置或方法或系统，成功地验证了所有热控逻辑，发现多条隐患，以下列举两个应用例涉及的热控逻辑。

应用例一：锅炉多次点火失败MFT逻辑。

原逻辑是点火枪三次点火后仍未吹扫则发MFT控制，目的是防止再次点火时炉膛发生爆破。在用该装置进行自动验证时，发现在机组并网后如果试验点火枪时，如果三次点火失败也会触发此逻辑，原因是计数器的复位程序少了“煤层点火成功”的条件。

应用例二：点火能量不足切磨逻辑：

原逻辑是磨组在判断支撑本层的点火能量不足时，为了保证炉膛的安全，将本磨组切除的保护逻辑。在用本自动校验装置进行校验时发现，在50％负荷以下，如果只有3台磨运行，切除中间层的磨组会将磨煤机全部切除而触发MFT，原控制逻辑考虑不足，因此改进后能够有效地防止MFT的误发。

综上所述，本发明的热控逻辑自动校验装置、方法及系统，通过对热工控制系统进行热控逻辑的自动校验，准确验证了热控逻辑的正确性，并提出存在的隐患，具有节省费用、易于实现等优点。并且，本发明的热控逻辑自动校验装置能够在机组调试之前和投运之前验证逻辑的正确性与合理性，相较于开环测试和现场调试的方法应用范围更广，且不仅使得调试简单化，而且能够实现逻辑的多次完善与验证，增强机组的安全可靠性控制。

这里，应当理解，流程图和/或框图的每个方框以及流程图和/或框图中各方框的组合，都可以由计算机可读程序指令实现。这些计算机可读程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其它可编程数据处理装置的处理器，从而生产出一种机器，使得这些指令在通过计算机或其它可编程数据处理装置的处理器执行时，产生了实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的装置。也可以把这些计算机可读程序指令存储在计算机可读存储介质中，这些指令使得计算机、可编程数据处理装置和/或其他设备以特定方式工作，从而，存储有指令的计算机可读介质则包括一个制造品，其包括实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作的各个方面的指令。也可以把计算机可读程序指令加载到计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上，使得在计算机、其它可编程数据处理装置或其它设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，从而使得在计算机、其它可编程数据处理装置、或其它设备上执行的指令实现流程图和/或框图中的一个或多个方框中规定的功能/动作。

以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (9)

1.一种热控逻辑校验装置，其特征在于，该热控逻辑校验装置包括：

通信模块，用于向热工控制系统发送校验指令，并接收所述热工控制系统执行所述校验指令后反馈的校验结果；

逻辑模拟模块，用于基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号；以及

逻辑判断模块，用于判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致。

2.根据权利要求1所述的热控逻辑校验装置，其特征在于，所述逻辑模拟模块包括：

若干个热控逻辑执行模块，用于执行所述热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成对应的逻辑正确性校验信号；

其中，各个热控逻辑执行模块所执行的热控逻辑各不相同。

3.根据权利要求2所述的热控逻辑校验装置，其特征在于，所述若干个热控逻辑执行模块包括以下中的至少一者：

热工保护条件验证逻辑执行模块、单点保护判断逻辑执行模块、速率越限判断逻辑执行模块、单回路自动控制回路验证逻辑执行模块、串联及复杂回路自动控制回路验证逻辑执行模块、输入信号处理逻辑执行模块、输出信号处理逻辑执行模块、信号坏点判断逻辑执行模块、重要信号的多重冗余判断逻辑执行模块、防抖动处理逻辑执行模块、断线保护逻辑执行模块、热工程控验证逻辑执行模块、热工保护验证逻辑执行模块以及热工自动验证逻辑执行模块。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的热控逻辑校验装置，其特征在于，该热控逻辑校验装置还包括：

校验报告生成模块，用于根据所述逻辑判断模块的判断结果生成校验报告。

5.一种热控逻辑校验方法，其特征在于，该热控逻辑校验方法包括：

向热工控制系统发送校验指令；

基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号；

接收所述热工控制系统执行所述校验指令后反馈的校验结果，判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致。

6.根据权利要求5所述的热控逻辑校验装置，其特征在于，所述基于机组数学模型模拟预设的机组在各种工况下的热控逻辑，并对所述热控逻辑进行正确性的校验与测试，生成逻辑正确性校验信号包括：

预设机组在各种工况下的若干个热控逻辑，并基于机组数学模型模拟所述热控逻辑，再对所述热控逻辑进行正确性的检验与测试，以生成对应的逻辑正确性校验信号。

7.根据权利要求6所述的热控逻辑校验装置，其特征在于，所述若干个热控逻辑包括以下中的至少一者：

热工保护条件验证逻辑、单点保护判断逻辑、速率越限判断逻辑、单回路自动控制回路验证逻辑、串联及复杂回路自动控制回路验证逻辑、输入信号处理逻辑、输出信号处理逻辑、信号坏点判断逻辑、重要信号的多重冗余判断逻辑、防抖动处理逻辑、断线保护逻辑、热工程控验证逻辑、热工保护验证逻辑以及热工自动验证逻辑。

8.根据权利要求5至7中任一项所述的热控逻辑校验方法，其特征在于，该热控逻辑校验方法还包括：

根据判断所述校验结果与所述逻辑正确性校验信号是否一致的判断结果生成校验报告。

9.一种热控逻辑校验系统，其特征在于，该热控逻辑校验系统包括：

根据权利要求1-4中任一项所述的热控逻辑校验装置；以及

与所述热控逻辑校验装置通信的热工控制系统。