CN209044318U - 一种冗余结构的电厂用一体化dcs系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，包括监控网系统，以及与监控网系统连接的系统网，与系统网连接的控制网系统；所述的监控网系统包括工程师站（1）和操作员站（2），以及工程师站（1）和操作员站2连接的监控网系统第一交换机（A）和监控网系统第二交换机（B）；监控网系统第一交换机（A）和监控网系统第二交换机（B）同时连接有第一服务器3和第二服务器（4）。本实用新型提高了电厂的自动化控制水平，实现了单元机组控制、公辅系统的控制、电气综保控制的一体化；本实用新型，网络功能强大，可扩展性强，通信可靠，数据处理能力强大。一体化减少了维护工作量，减少了备品备件的种类，降低了维护人员的维护难度。

Description

一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统

技术领域

本实用新型涉及电厂控制领域，具体为一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统。

背景技术

随着社会的不断发展， 尤其是科学技术的不断进步，智能化、工业化，尤其是以智能工业集成化的设备越来越多，涉及生活和工业的方方面面。然而，诸多的智能化的设备，其都对电源有着高度的依赖性，而如何能够保证电源能够远远不断，且持续性的进行供应，保证设备不会因为故障及检修造成供电中断，一直是各个行业研究的重点。

分散控制系统DCS(Distributed Control System)是以计算机为基础，采用通信网络连接，由具有独立完成采集、监视、控制、操作和计算功能的数据采集站、过程控制站、运行监视站和计算机操作站组成的信息共享的系统。

操作员站是在系统运行时，供操作人员使用的人机接口设备。操作员通过它提供的人机界面对系统运行状况进行监视、控制。

工程师站用来进行系统组态的计算机，系统管理员可以通过它将编译好的工程下装到各个操作员站、服务器和控制器

服务器用于提供历史数据库、实时数据库、报表打印、报警和IO服务的计算机的一般冗余控制。

主控单元是控制模块也成下位机。它按照预先下装到其内存中的算法处理采集到的现场数据，并将结果传递给服务器，操作站将相应命令传递给执行器，以控制实际过程。

I/O模块也就是输入输出模块，用来在控制器和现场仪表执行器间转换和传递数据命令。

通信管理机将微机保护装置的IEC101协议转换成TC/IP协议接入系统网。

微机保护装置是由高集成度、总线不出芯片单片机、高精度电流电压互感器、高绝缘强度出口中间继电器、高可靠开关电源模块等部件组成。是用于测量、控制、保护、通讯为一体化的一种经济型保护 。

目前，在大小中型火力发电机组中，随着DCS控制系统在电厂中的成熟应用和经验的不断积累，DCS的性能和可靠性都在不断的提高单元机组设备的控制均采用DCS分散控制系统，而公辅系统设备的控制往往才用PLC＋上位机的控制方式。由于PLC在网络通讯功能上比较薄弱，对电厂统一的监控力不从心，且低档的PLC的CPU不具有冗余功能从而降低了电厂控制系统整体的可靠性。电气综保系统采用微机测控装置＋专用后台的结构形式。三者之间由于不同厂家，不同的设备，采用不同的通讯协议，使三者之间相互通讯存在一定的技术壁垒，从而使电厂控制系统无法形成一个统一集中的控制网络，且三者的授时不统一，出现同一故障点同一事故无法准确定位。多重控制系统造成了电厂的维护量大，且备品备件、编程组态软件种类繁多不易替代，要培训不同的控制系统的操作、维护人员增加了电厂的运行成本。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本实用新型提供了一种成熟可靠、安全稳，且功能强大，并且维护工作量小，运行成本低的一体化的DCS系统。

本实用新型的目的是这样实现的：

一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，包括监控网系统，以及与监控网系统连接的系统网，与系统网连接的控制网系统；

所述的监控网系统包括工程师站1和操作员站2，以及工程师站1和操作员站2连接的监控网系统第一交换机A和监控网系统第二交换机B；所述的监控网系统第一交换机A和监控网系统第二交换机B同时连接有第一服务器3和第二服务器4；

所述的第一服务器3和第二服务器4并列设置，且第一服务器3通过第一五类屏蔽双绞线C和第二五类屏蔽双绞线D分别与监控网系统第一交换机A和监控网系统第二交换机B连接；所述的第二服务器4分别通过第三五类屏蔽双线E和第四五类屏蔽双绞线F分别与监控网系统第一交换机A和监控网系统第二交换机B连接；

所述的系统网包括第三交换机K和第四交换机L；所述的第四交换机L通过第六五类屏蔽双绞线H和第八五类屏蔽双绞线J分别与第一服务器3和第二服务器4连接；所述的第三交换机K通过第五五类屏蔽双绞线G和第七五类屏蔽双绞线I分别与第一服务器3和第二服务器4连接；所述的第三交换机K和第四交换机L同时通过线缆连接控制网系统；

所述的第三交换机K和第四交换机L采用6口或32口的工业交换机；

所述的控制网系统包括单元机机组控制柜5，以及与单元机机组控制柜5连接的单元机远程站控制柜8；同时包括电气综保控制柜10、公辅系统控制柜14和与公辅系统控制柜14连接的公辅系统远程站控制柜15；

所述的单元机机组控制柜5包括与系统网连接的控制网系统冗余控制器6，与控制网系统冗余控制器6连接的第一I/O模块7；所述的单元机远程站控制柜8内设置有第二I/O模块9；

所述的电气综保控制柜10内设置有通信管理机11；

所述的公辅系统控制柜14包括与系统网连接的公辅系统冗余控制器12，与公辅系统冗余控制器12连接的第三I/O模块13；所述的公辅系统远程站控制柜15内设置有第四I/O模块16。

积极有益效果：本实用新型提高了电厂的自动化控制水平，实现了单元机组控制、公辅系统的控制、电气综保控制的一体化；本实用新型，网络功能强大，可扩展性强，通信可靠，数据处理能力强大 。一体化减少了维护工作量，减少了备品备件的种类，降低了维护人员的维护难度。

附图说明

图1为本实用新型的系统框图；

图中为：工程师站1、操作员站2、第一服务器3、第二服务器4、单元机机组控制柜5、控制网系统冗余控制器6、单元机远程站控制柜8、第二I/O模块9、电气综保控制柜10、通信管理机11、公辅系统冗余控制器12、第三I/O模块13、公辅系统控制柜14、公辅系统远程站控制柜15、第四I/O模块16、监控网系统第一交换机A、监控网系统第二交换机B、第一五类屏蔽双绞线C、第二五类屏蔽双绞线D、第三五类屏蔽双线E、第四五类屏蔽双绞线F、第五五类屏蔽双绞线G、第六五类屏蔽双绞线H、第七五类屏蔽双绞线I、第八五类屏蔽双绞线J、第三交换机K、第四交换机L。

具体实施方式

下面结合附图，对本实用新型做进一步的说明：

监控网系统，这一层主要包括操作员站、工程师站、服务器等，它通过一个TCP/IP协议的冗余以太网与下层进行通信，将经过处理的现场采集数据显示给用户，并将用户的操作指令传递给下层。各个设备（包括操作员站、工程师站、服务器和打印机等）通过两组交换机连成网络；重要设备，例如服务器、交换机等均冗余配置，以保证系统通讯的可靠性。

系统网，它通过一个TCP/IP协议的冗余以太网与服务器进行通通信，将控制器和通信管理机采集处理过的数据上传给服务器，各个设备通过两组交换机连成网络。

控制网系统，这一层主要包括冗余控制器、I/O模块、通信管理机等。单元机组现场控制柜和公辅系统现场控制柜，采用冗余控制器通过DP总线与I/O模块进行通信的形式。电气综保设备控制柜中的通信管理机，将各种采用不同通讯规约的微机测控装置和断路器转换成TCP/IP协议，把数据上传到服务器并将数据传递给微机测控装置和断路器。

如图1所示，监控网主要包括工程师站、操作员站和服务器。整个系统配备一台计算机作为工程师站，用来编译工程和维护系统，平时也可兼做操作员站。操作员站计算机的数量具体可根据工程大小和操作要求配备。工程师站和操作员站计算机均有2个100M/1000M自适应网卡。服务器采用入门级专用服务器，配有4个100M/1000M自适应网卡。监控网系统第一交换机A、监控网系统第二交换机B采用16口或32口的工业交换机，以备操作员站的扩容。将工程师站计算机的一个网卡通过五类屏蔽双绞线接入监控网的第三交换机K，另一个网卡通过五类屏蔽双绞线接入监控网的B交换机。操作员站计算机的一个网卡通过五类屏蔽双绞线接入监控网的A交换机，另一个网卡通过五类屏蔽双绞线接入监控网的第四交换机L。第一服务器3和第二服务器4的1网卡用五类屏蔽双绞线接入监控网的第一交换机3；2网卡用五类屏蔽双绞线接入监控网的第二交换机。第一服务器3和第二服务器4的3网卡用五类屏蔽双绞线接入系统网的第四交换K，第一服务器3和第二服务器4的4网卡用五类屏蔽双绞线接入系统网的第四交换机L。系统网中的第三交换机和第四交换机同样采用16口或32口的工业交换机，以备系统扩容。监控网系统和系统网B交换机分别设成四个不同的网段。

控制网系统中的单元机组控制柜和公辅系统控制柜中，柜内I/O模块用冗余DP总线接入冗余控制器。远程控制柜中的I/O模块通过光纤和冗余控制器连接。各种微机保护装置通过RS458信号线或光纤接入通信管理机。为了系统的有序化，将单元机组设备接入单元机组现场控制柜，公辅系统设备接入公辅系统现场控制柜；对于一些分散且距离主控室较远的设备可以就近装设远程控制柜，然后将相应的设备接入远程控制柜中。

整个DCS系统采用UPS（不间断电源）供电并且采用GPS授时保证系统运行的可靠性和稳定性。

本实用新型提高了电厂的自动化控制水平，实现了单元机组控制、公辅系统的控制、电气综保控制的一体化；本实用新型，网络功能强大，可扩展性强，通信可靠，数据处理能力强大 。一体化减少了维护工作量，减少了备品备件的种类，降低了维护人员的维护难度。

上述实施例仅用于说明本实用新型具体实施的技术方案而非对其进行限制，所属技术领域的普通技术人员应该理解，在不违背本实用新型宗旨的前提下，未改变其性能或用途对本实用新型的实施方式进行的任何等同替代或明显变型，均应涵盖在本实用新型请求保护的范围内。

Claims (6)

1.一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，其特征在于：包括监控网系统，以及与监控网系统连接的系统网，与系统网连接的控制网系统；所述的监控网系统包括工程师站（1）和操作员站（2），以及工程师站（1）和操作员站（2）连接的监控网系统第一交换机（A）和监控网系统第二交换机（B）；所述的监控网系统第一交换机（A）和监控网系统第二交换机（B）同时连接有第一服务器（3）和第二服务器（4）；所述的第一服务器（3）和第二服务器（4）并列设置，且第一服务器（3）通过第一五类屏蔽双绞线（C）和第二五类屏蔽双绞线（D）分别与监控网系统第一交换机（A）和监控网系统第二交换机（B）连接；所述的第二服务器（4）分别通过第三五类屏蔽双线（E）和第四五类屏蔽双绞线（F）分别与监控网系统第一交换机（A）和监控网系统第二交换机（B）连接；所述的控制网系统包括单元机机组控制柜（5），以及与单元机机组控制柜（5）连接的单元机远程站控制柜（8）；同时包括电气综保控制柜（10）、公辅系统控制柜（14）和与公辅系统控制柜（14）连接的公辅系统远程站控制柜（15）。

2.根据权利要求1所述的一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，其特征在于：所述的系统网包括第三交换机（K）和第四交换机（L）；所述的第四交换机（L）通过第六五类屏蔽双绞线（H）和第八五类屏蔽双绞线（J）分别与第一服务器（3）和第二服务器（4）连接；所述的第三交换机（K）通过第五五类屏蔽双绞线（G）和第七五类屏蔽双绞线（I）分别与第一服务器（3）和第二服务器（4）连接；所述的第三交换机（K）和第四交换机（L）同时通过线缆连接控制网系统。

3.根据权利要求2所述的一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，其特征在于：所述的第三交换机（K）和第四交换机（L）采用6口或32口的工业交换机。

4.根据权利要求1所述的一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，其特征在于：所述的单元机机组控制柜（5）包括与系统网连接的控制网系统冗余控制器（6），与控制网系统冗余控制器（6）连接的第一I/O模块（7）；所述的单元机远程站控制柜（8）内设置有第二I/O模块（9）。

5.根据权利要求1所述的一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，其特征在于：所述的电气综保控制柜（10）内设置有通信管理机（11）。

6.根据权利要求1所述的一种冗余结构的电厂用一体化DCS系统，其特征在于：所述的公辅系统控制柜（14）包括与系统网连接的公辅系统冗余控制器（12），与公辅系统冗余控制器（12）连接的第三I/O模块（13）；所述的公辅系统远程站控制柜（15）内设置有第四I/O模块（16）。