DE102018217767A1 - Control system for controlling a power plant - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung betrifft ein Steuersystem (1) zur Steuerung einer Kraftwerksanlage (2), umfassend eine zentralen Leittechnikeinrichtung (3), die eine zentrale Verarbeitungseinheit (4) aufweist, zumindest eine beabstandet von der zentralen Leittechnikeinrichtung (3) angeordnete Feld-Unterverteilereinrichtung (6), an die eine Mehrzahl von Feldsensoren und -aktoren (7) angeschlossen ist, und zumindest eine Ein-Ausgabe-Baugruppe (8), welche die Feldsensoren und -aktoren (7) mit der zentralen Verarbeitungseinheit (4) verbindet, wobei die zentrale Leittechnikeinrichtung (3) und die zumindest eine Feld-Unterverteilereinrichtung (6) über Stromversorgungsleitungen (10), Busleitungen (11) und Signalleitungen (12) miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen der zentralen Leittechnikeinrichtung (3) und der Feld-Unterverteilereinrichtung (6) über zumindest ein Stromversorgungsleitungen (10), Busleitungen (11) und Signalleitungen (12) aufweisendes Hybridkabel (9) realisiert ist, das an seinen freien Enden jeweils mit einem einzelnen Anschlussstecker (13) versehen ist, das Anschlusselemente (14) für die Stromversorgungsleitungen (10), Busleitungen (11) und Signalleitungen (12) beinhaltet.The invention relates to a control system (1) for controlling a power plant (2), comprising a central control system device (3) which has a central processing unit (4), at least one field subdistribution device (6) arranged at a distance from the central control system device (3). , to which a plurality of field sensors and actuators (7) is connected, and at least one input / output module (8) which connects the field sensors and actuators (7) to the central processing unit (4), the central control system device (3) and the at least one field sub-distributor device (6) are connected to one another via power supply lines (10), bus lines (11) and signal lines (12), characterized in that the connection between the central control system device (3) and the field sub-distributor device (6) via at least one hybrid cable (9) having power supply lines (10), bus lines (11) and signal lines (12) is realized, which is provided at its free ends with a single connector (13) which contains connection elements (14) for the power supply lines (10), bus lines (11) and signal lines (12).
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Steuersystem zur Steuerung einer Kraftwerksanlage, umfassend eine zentralen Leittechnikeinrichtung, die eine zentrale Verarbeitungseinheit aufweist, zumindest eine beabstandet von der zentralen Leittechnikeinrichtung angeordnete Feld-Unterverteilereinrichtung, an die eine Mehrzahl von Feldsensoren und -aktoren angeschlossen ist, und zumindest eine Ein-Ausgabe-Baugruppe, welche die Feldsensoren und -aktoren mit der zentralen Verarbeitungseinheit verbindet, wobei die zentrale Leittechnikeinrichtung und die zumindest eine Feld-Unterverteilereinrichtung über Stromversorgungsleitungen, Busleitungen und Signalleitungen miteinander verbunden sind.The present invention relates to a control system for controlling a power plant, comprising a central control system device which has a central processing unit, at least one field sub-distribution device arranged at a distance from the central control system device, to which a plurality of field sensors and actuators is connected, and at least one on Output assembly, which connects the field sensors and actuators to the central processing unit, the central control system device and the at least one field sub-distribution device being connected to one another via power supply lines, bus lines and signal lines.
Steuersysteme der eingangs genannten Art werden zur Steuerung von Kraftwerksanlagen eingesetzt. Die zentrale Leittechnikeinrichtung, welche die zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) beinhaltet, ist normalerweise in einem Leittechnikschrank angeordnet, der in einem Elektronikraum der Kraftwerksanlage untergebracht ist. In der Kraftwerksanlage verteilt und somit beabstandet von der zentralen Leittechnikeinrichtung sind meist mehrere Unterverteilereinrichtungen vorgesehen, die nachfolgend als Feld-Unterverteilereinrichtungen bezeichnet werden. An diese Unterverteilereinrichtungen sind jeweils eine Vielzahl von Feldsensoren und -aktoren angeschlossen, wobei die Feldsensoren aktuelle Prozesszustände des Kraftwerkbetriebs erfassen und über die Feldaktoren Einfluss auf den Kraftwerksbetrieb genommen werden kann. Die Verbindung der Feldsensoren und -aktoren mit der zentralen Verarbeitungseinheit erfolgt über zumindest eine Ein-Ausgabe-Baugruppe, welche die erforderlichen digitalen und/oder analogen Ein- und Ausgänge für die Feldsensoren zur Verfügung stellt. Die Anordnung einer Ein-Ausgabe-Baugruppe kann dabei sowohl zentral in der zentralen Leittechnikeinrichtung als auch dezentral in der entsprechenden Feld-Unterverteilereinrichtung erfolgen. Die Anbindung der Feld-Unterverteilereinrichtungen an die zentrale Leittechnikeinrichtung ist jeweils über Stromversorgungsleitungen, Busleitungen und Signalleitungen realisiert, wobei die Anzahl der Signalleitungen von der Anzahl der an eine Feld-Unterverteilereinrichtung angeschlossenen Feldsensoren und -aktoren abhängig ist. Während des Kraftwerksbetriebs erfasst die zentrale Verarbeitungseinheit des Steuersystems den aktuellen Prozesszustand über die Feldsensoren und löst entsprechende Reaktionen von Feldaktoren aus.Control systems of the type mentioned are used to control power plants. The central process control device, which contains the central processing unit (CPU), is normally arranged in a process control cabinet, which is housed in an electronics room of the power plant. Distributed in the power plant system and thus at a distance from the central control system device, there are usually a plurality of sub-distribution devices, which are referred to below as field sub-distribution devices. A plurality of field sensors and actuators are connected to each of these sub-distribution devices, the field sensors detecting current process states of power plant operation and the field actuators being able to influence power plant operation. The field sensors and actuators are connected to the central processing unit via at least one input / output module, which provides the required digital and / or analog inputs and outputs for the field sensors. The arrangement of an input / output module can take place both centrally in the central control system device and decentrally in the corresponding field subdistribution device. The field subdistribution devices are connected to the central control technology device in each case via power supply lines, bus lines and signal lines, the number of signal lines depending on the number of field sensors and actuators connected to a field subdistribution device. During power plant operation, the central processing unit of the control system records the current process status via the field sensors and triggers corresponding reactions from field actuators.
Die große Anzahl von bei herkömmlichen Steuersystemen vorhandenen Leitungen führt zu einer großen Anzahl von einzelnen Klemmstellen, die bei Anschluss- und Umbauarbeiten einen hohen Arbeitsaufwand und damit auch hohe Kosten verursachen. Darüber hinaus stellt jede Klemmstelle eine potentielle Bruchstelle dar, wodurch der ordnungsgemäße Kraftwerksbetrieb gefährdet sein kann. Zudem führt eine Vielzahl von Leitungen zu hohen Materialkosten, was nicht wünschenswert ist.The large number of lines present in conventional control systems leads to a large number of individual clamping points, which cause a great deal of work and therefore also high costs in connection and conversion work. In addition, each terminal point represents a potential break point, which may jeopardize the proper operation of the power plant. In addition, a large number of lines lead to high material costs, which is not desirable.
Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein alternatives Steuersystem der eingangs genannten Art zur Steuerung einer Kraftwerksanlage zu schaffen, das die zuvor genannten Nachteile herkömmlicher Steuersysteme zumindest teilweise beseitigt.Starting from this prior art, it is an object of the present invention to provide an alternative control system of the type mentioned at the outset for controlling a power plant which at least partially eliminates the aforementioned disadvantages of conventional control systems.
Zur Lösung dieser Aufgabe schafft die vorliegende Erfindung ein Steuersystem der eingangs genannten Art, das dadurch gekennzeichnet ist, dass die Verbindung zwischen der zentralen Leittechnikeinrichtung und der zumindest einen Feld-Unterverteilereinrichtung über zumindest ein Stromversorgungsleitungen, Busleitungen und Signalleitungen aufweisendes Hybridkabel realisiert ist, das an seinen freien Enden jeweils mit einem einzelnen Anschlussstecker versehen ist, der Anschlusselemente für die Stromversorgungsleitungen, Busleitungen und Signalleitungen beinhaltet. Dank des erfindungsgemäßen Einsatzes eines solchen Hybridkabels kann zum einen die Anzahl von Leitungen verringert werden, was ressourcenschonend ist. To achieve this object, the present invention provides a control system of the type mentioned at the outset, which is characterized in that the connection between the central control system device and the at least one field sub-distribution device is implemented via at least one hybrid cable having power supply lines, bus lines and signal lines, which has at its free ends are each provided with a single connector, which contains connection elements for the power supply lines, bus lines and signal lines. Thanks to the use of such a hybrid cable according to the invention, on the one hand the number of lines can be reduced, which saves resources.
Insbesondere wird eine Vielzahl einzelner Klemmstellen jeweils durch einen einzelnen Anschlussstecker ersetzt, der zum Anschließen an die zentrale Leittechnikeinrichtung oder an die zumindest eine Feld-Unterverteilereinrichtung einfach eingesteckt oder zum Trennen einfach abgezogen werden kann, was erheblich einfacher auszuführende und kürzere Anschluss- und Umbauzeiten sowie eine geringere Anzahl von potentiellen Bruchstellen nach sich zieht.In particular, a large number of individual terminal points are each replaced by a single connector, which can be simply plugged in to connect to the central control system or to the at least one field sub-distributor device, or can be easily removed for disconnection, which makes connection and conversion times much shorter and easier to carry out leads to a smaller number of potential breaking points.
Die Busleitungen des Hybridkabels sind bevorzugt als Lichtwellenleiter ausgebildet, was zum einen eine gute elektromagnetische Verträglichkeit gewährleistet. Zum anderen kann die Anzahl von Leitungen reduziert werden, da im Falle von Lichtwellenleitern - anders als bei Feld- oder Hochgeschwindigkeitsbussen - nicht für jeden Bus ein gesonderter Leiter benötigt wird.The bus lines of the hybrid cable are preferably designed as optical fibers, which on the one hand ensures good electromagnetic compatibility. On the other hand, the number of lines can be reduced, since in the case of optical fibers - unlike field or high-speed buses - a separate conductor is not required for each bus.
Die Stromversorgungsleitungen und die Signalleitungen des Hybridkabels weisen vorteilhaft Kupferleitungen auf.The power supply lines and the signal lines of the hybrid cable advantageously have copper lines.
Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Steuerungssystems ist die zumindest eine Ein-Ausgabe-Baugruppe in der zumindest einen Feld-Unterverteilereinrichtung vorgesehen und über das zumindest eine Hybridkabel mit der zentralen Verarbeitungseinheit der zentralen Leittechnikeinrichtung verbunden.According to one embodiment of the control system according to the invention, the at least one input / output module is provided in the at least one field sub-distribution device and is connected to the central processing unit of the central control system device via the at least one hybrid cable.
Gemäß einer alternativen Ausgestaltung ist die zumindest eine Ein-Ausgabe-Baugruppe in der zentralen Leittechnikeinrichtung vorgesehen und über separate Busleitungen und Stromleitungen mit der zentralen Verarbeitungseinheit verbunden, wobei die Feldsensoren und -aktoren über das zumindest eine Hybridkabel mit der zumindest einen Ein-Ausgabe-Baugruppe verbunden sind. According to an alternative embodiment, the at least one input / output module is provided in the central control system and is connected to the central processing unit via separate bus lines and power lines, the field sensors and actuators being connected to the at least one input / output module via the at least one hybrid cable are connected.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsformen erfindungsgemäßer Steuersysteme unter Bezugnahme auf die Zeichnung deutlich.Further features and advantages of the present invention will become apparent from the following description of embodiments of control systems according to the invention with reference to the drawing.
Darin ist
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1 eine schematische Ansicht eines Steuersystems gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; -
2 eine schematische Querschnittansicht eines Hybridkabels des in1 gezeigten Steuersystems; -
3 eine schematische Ansicht, die insbesondere Anschlussstecker des in2 gezeigten Hybridkabels und die zugeordneten Buchsen zeigt; und -
4 eine schematische Ansicht eines Steuersystems gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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1 is a schematic view of a control system according to a first embodiment of the present invention; -
2nd is a schematic cross-sectional view of a hybrid cable of the in1 shown control system; -
3rd a schematic view, in particular the connector of the in2nd shows the hybrid cable shown and the associated sockets; and -
4th is a schematic view of a control system according to a second embodiment of the present invention.
Gleiche Bezugsziffern bezeichnen nachfolgend gleichartige Bauteile.The same reference numerals designate similar components below.
Ein wesentlicher Vorteil der in
Obwohl die Erfindung im Detail durch das bevorzugte Ausführungsbeispiel näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen. So kann das Steuersystem
Claims (5)
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