CN108733021A - Dcs系统双ap故障风险分散的方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于DCS控制技术领域，具体涉及一种提高机组运行可靠性，减少甩负荷或非计划停机停堆次数，创造经济效益和社会效益的DCS系统双AP故障风险分散的方法；包括以下步骤：步骤一、信号采集；步骤二、信号调节；步骤三、信号执行；在当前技术无法提前监测DCS系统硬件运行的情况下，从另一个角度，即软件逻辑的方法实现了分散双AP硬件故障停运带来瞬态事件的风险，此种方法操作性和可靠性高，此种风险分散的方法可以直接应用于至其他工业部门，如电力、冶金、石化、炼油等重要部门，提高稳定运行能力。

Description

DCS系统双AP故障风险分散的方法

技术领域

本发明属于DCS控制技术领域，具体涉及一种DCS系统双AP故障风险分散的方法。

背景技术

DCS系统又称之为集散控制系统。它是由过程控制级和过程监控级组成的以通讯网络为核心的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等技术，其主要思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

DCS系统的过程控制级由硬件设备和软件逻辑组成，其中硬件设备采用冗余的方式进行配置，即设置双AP，互为冗余，当AP-A故障时自动切换至AP-B运行从而实现对设备功能的持续控制，不影响系统的功能。由于硬件设备故障的偶发性，当AP-A、AP-B同时故障时，则整个硬件设备停运，设备停运后会造成重要控制参数丢失或者突变，失去对就地设备的控制，从而发生瞬态事件，直接影响机组的安全可靠运行，尤其是核电机组。目前，DCS系统硬件设备没有可靠和有效的手段实现提前检测和诊断其运行状态的功能，已成为影响硬件功能的潜在风险。

当前DCS系统的保护功能已实现不同机柜AP之间的物理冗余，单个的机柜AP故障不影响机组的保护功能。对于开环控制方式的设备在双AP硬件设备故障导致机柜不可用时保持故障前的状态运行，设备不会误动；而对于闭环调节系统，在双AP硬件设备故障导致机柜不可用时产生的失真信号会直接作用于闭环调节器，产生设备的误动，从而引起系统的波动，导致机组瞬态事件的发生，如甩负荷、停机停堆。

本发明从DCS系统过程控制级的软件逻辑入手，通过控制逻辑建立风险分散的方法实现在DCS系统双AP硬件故障不可用的情况下，维持系统的控制功能而避免机组在不可控状态下发生瞬态事件。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术不足，提供一种提高机组运行可靠性，减少甩负荷或非计划停机停堆次数，创造经济效益和社会效益的DCS系统双AP故障风险分散的方法。

本发明的技术方案是：

一种DCS系统双AP故障风险分散的方法，包括以下步骤：

步骤一、信号采集；

步骤二、信号调节；

DCS系统的调节器包含有相关采集量的逻辑运算，对模拟量信号参与控制对象前馈运算的信号采取通过模拟量信号有效位控制平滑时间以弱化对控制对象的影响；

步骤三、信号执行；

所述信号采集过程中，DCS系统中采集信号包括模拟量和开关量，由于开关量控制的设备带有自保持功能且由高电平触发控制，不影响控制功能；当对于模拟量转化为开关量的信号且模拟量和开关量不在同一AP时，若AP故障，其模拟量输出为0，转换为开关量的信号会出现翻转时，系统采用以下方法解决：

将模拟量信号的有效位信号送至转换为开关量的功能块，当模拟量所在AP故障时，有效位控制功能块保持当前输出不变。

在控制系统中重要的模拟量采集信号采用三取二或二取一等逻辑策略合成信号，当合成信号输出不在同一AP时，若AP故障，其输出至其它AP的模拟量信号为0，则将对模拟量信号参与控制对象运算的控制回路造成扰动。

若AP故障，其输出至其它AP的模拟量信号为0时采取以下步骤：

步骤一、对模拟量信号参与控制对象修正的合成信号将三取二或二取一等逻辑策略合成信号运算功能移至调节器闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里；

步骤二、对于同一个模拟量合成信号送2个及以上重要调节系统的，将同一个模拟量信号分别在不同的重要调节系统所在的AP中单独设置合成信号，将合成信号的功能分离，从而实现互不影响的目的；

步骤三、模拟量采集信号增加信号逻辑切换功能，避免故障信号对调节器的影响。

所述步骤三信号执行中，模拟量合成信号的有效位未送至调阀控制功能块的外部故障位且合成信号模拟量输出不在同一AP时，则当AP故障时，模拟量信号变为0，闭环回路因失去控制对象而失控，此时采取以下步骤：

步骤一、模拟量信号参与控制对象主调量的合成信号将三取二或二取一模拟量合成运算功能移至闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里；

步骤二、模拟量合成信号的有效位未送至调阀控制功能块的外部故障位，在模拟量无效时执行机构退出自动模式，维持当前稳态。

本发明的有益效果是：

在当前技术无法提前监测DCS系统硬件运行的情况下，从另一个角度，即软件逻辑的方法实现了分散双AP硬件故障停运带来瞬态事件的风险，此种方法操作性和可靠性高，此种风险分散的方法可以直接应用于至其他工业部门，如电力、冶金、石化、炼油等重要部门，提高稳定运行能力。

附图说明

图1闭环调节器控制流程图

图2模拟量转换为开关量输出方法图

图3修正量(模拟量)参与闭环控制的方法图

图4同一模拟量合成信号送2个及以上重要调节系统的方法图

图5同一物理量信号增加信号逻辑切换功能方法图

图6微分前馈量方法图

图7模拟量合成信号参与闭环控制的方法图

图8模拟量信号参与执行机构控制方法图

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明进行进一步的介绍：

一种DCS系统双AP故障风险分散的方法，包括以下步骤：

步骤一、信号采集；

步骤二、信号调节；

DCS系统的调节器包含有相关采集量的逻辑运算，对模拟量信号参与控制对象前馈运算的信号采取通过模拟量信号有效位控制平滑时间以弱化对控制对象的影响；

步骤三、信号执行；

所述信号采集过程中，DCS系统中采集信号包括模拟量和开关量，由于开关量控制的设备带有自保持功能且由高电平触发控制，不影响控制功能；当对于模拟量转化为开关量的信号且模拟量和开关量不在同一AP时，若AP故障，其模拟量输出为0，转换为开关量的信号会出现翻转时，系统采用以下方法解决：

将模拟量信号的有效位信号送至转换为开关量的功能块，当模拟量所在AP故障时，有效位控制功能块保持当前输出不变。

在控制系统中重要的模拟量采集信号采用三取二或二取一等逻辑策略合成信号，当合成信号输出不在同一AP时，若AP故障，其输出至其它AP的模拟量信号为0，则将对模拟量信号参与控制对象运算的控制回路造成扰动。

若AP故障，其输出至其它AP的模拟量信号为0时采取以下步骤：

步骤一、对模拟量信号参与控制对象修正的合成信号将三取二或二取一等逻辑策略合成信号运算功能移至调节器闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里；

步骤二、对于同一个模拟量合成信号送2个及以上重要调节系统的，将同一个模拟量信号分别在不同的重要调节系统所在的AP中单独设置合成信号，将合成信号的功能分离，从而实现互不影响的目的；

步骤三、模拟量采集信号增加信号逻辑切换功能，避免故障信号对调节器的影响。

所述步骤三信号执行中，模拟量合成信号的有效位未送至调阀控制功能块的外部故障位且合成信号模拟量输出不在同一AP时，则当AP故障时，模拟量信号变为0，闭环回路因失去控制对象而失控，此时采取以下步骤：

步骤一、模拟量信号参与控制对象主调量的合成信号将三取二或二取一模拟量合成运算功能移至闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里；

步骤二、模拟量合成信号的有效位未送至调阀控制功能块的外部故障位，在模拟量无效时执行机构退出自动模式，维持当前稳态。

实施例

DCS系统双AP故障风险分散的方法，通过优化闭环调节器的控制方式实现分散风险的方法，闭环调节器控制流程见图1，包含以下方法步骤：

(一)采集信号

如图2所示，当模拟量信号通过限值块实现转换为开关量的功能时，引入模拟量的有效位信号，当模拟量信号故障时，有效位信号变为0闭锁限值块的输出，即限值块保持当前状态不变，达到防止设备误动的目的。

如图3所示，模拟量信号参与控制对象修正的合成信号(如三取二或二取一等逻辑)，将修正量的运算功能移至调节器闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里。

如图4所示，对于同一个模拟量合成信号送2个及以上重要调节系统的，将同一个模拟量信号分别在不同的调节系统所在的AP中单独设置合成信号，将合成信号的功能分离，从而实现互不影响。

如图5所示，模拟量采集信号增加信号逻辑切换功能，模拟量信号A和B为同一个物理量，正常运行期间选择信号A输出，当信号A故障时，自动切换至信号B输出，避免了故障失真信号对调节器的影响。

(二)调节器

如图6所示，当模拟量信号参与控制对象前馈运算的信号通过信号有效位控制平滑时间弱化对控制对象的影响，正常运行期间，输入信号的微分时间为时间1，当输入信号故障时，为了避免微分前馈量对系统的影响，增加微分平滑的时间2以弱化甚至消除对控制对象的影响。

(三)执行机构

如图7所示，模拟量信号参与控制对象主调量的合成信号(三取二或二取一逻辑合成)，合成信号运算功能移至闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里；

如图8所示，模拟量合成信号的有效位未送至调阀控制功能块的外部故障位，在模拟量无效时执行机构退出自动模式，维持当前稳态。

2.特点介绍

本发明已成功应用于某核电站机组，在当前技术无法提前监测DCS系统硬件运行的情况下，从另一个角度，即软件逻辑的方法实现了分散双AP硬件故障停运带来瞬态事件的风险，此种方法操作性和可靠性高，此种风险分散的方法可以直接应用于至其他工业部门，如电力、冶金、石化、炼油等重要部门，提高稳定运行能力。

Claims (4)

1.一种DCS系统双AP故障风险分散的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、信号采集；

步骤二、信号调节；

DCS系统的调节器包含有相关采集量的逻辑运算，对模拟量信号参与控制对象前馈运算的信号采取通过模拟量信号有效位控制平滑时间以弱化对控制对象的影响；

步骤三、信号执行。

2.如权利要求1所述的一种DCS系统双AP故障风险分散的方法，其特征在于：所述信号采集过程中，DCS系统中采集信号包括模拟量和开关量，由于开关量控制的设备带有自保持功能且由高电平触发控制，不影响控制功能；当对于模拟量转化为开关量的信号且模拟量和开关量不在同一AP时，若AP故障，其模拟量输出为0，转换为开关量的信号会出现翻转时，系统采用以下方法解决：

将模拟量信号的有效位信号送至转换为开关量的功能块，当模拟量所在AP故障时，有效位控制功能块保持当前输出不变；

在控制系统中重要的模拟量采集信号采用三取二或二取一等逻辑策略合成信号，当合成信号输出不在同一AP时，若AP故障，其输出至其它AP的模拟量信号为0，则将对模拟量信号参与控制对象运算的控制回路造成扰动。

3.如权利要求2所述的一种DCS系统双AP故障风险分散的方法，其特征在于：若AP故障，其输出至其它AP的模拟量信号为0时采取以下步骤：

步骤一、对模拟量信号参与控制对象修正的合成信号将三取二或二取一等逻辑策略合成信号运算功能移至调节器闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里；

步骤二、对于同一个模拟量合成信号送2个及以上重要调节系统的，将同一个模拟量信号分别在不同的重要调节系统所在的AP中单独设置合成信号，将合成信号的功能分离，从而实现互不影响的目的；

步骤三、模拟量采集信号增加信号逻辑切换功能，避免故障信号对调节器的影响。

4.如权利要求1所述的一种DCS系统双AP故障风险分散的方法，其特征在于：所述步骤三信号执行中，模拟量合成信号的有效位未送至调阀控制功能块的外部故障位且合成信号模拟量输出不在同一AP时，则当AP故障时，模拟量信号变为0，闭环回路因失去控制对象而失控，此时采取以下步骤：

步骤一、模拟量信号参与控制对象主调量的合成信号将三取二或二取一模拟量合成运算功能移至闭环逻辑或者执行机构驱动逻辑所在的AP里；

步骤二、模拟量合成信号的有效位未送至调阀控制功能块的外部故障位，在模拟量无效时执行机构退出自动模式，维持当前稳态。