DE3841236C2

DE3841236C2 - Dezentralisiertes Anlagensteuersystem für Kraftwerke

Info

Publication number: DE3841236C2
Application number: DE3841236A
Authority: DE
Inventors: Seiitsu Nigawara; Masayuki Fukai; Akira Sugano; Atsushi Takita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-01-08
Filing date: 1988-12-07
Publication date: 2001-10-25
Anticipated expiration: 2008-12-08
Also published as: DE3841236A1

Description

Die Erfindung betrifft ein dezentralisiertes Anlagensteuersystem für ein elektrisches Kraftwerk, das aus mehreren, an räumlich voneinander getrennten Arbeitsfeldern installierten Arbeitsfeld-Apparaten aufgebaut ist. Dabei sind eine Anlagen-Steuerzentrale, mehrere Arbeitsfeld-Steuerapparate zum Steuern der Arbeitsfeld-Apparate und eine Stromversorgungsanlage zum Speisen der Arbeits feld-Apparate mit elektrischer Energie vorgesehen.

Im Stand der Technik geht bei der Anlagensteuerung die Tendenz gegenwärtig dahin, Steuerungssysteme für verschiedene Anlagen wie insbesondere auch Wärme kraftwerke unter Verwendung der Digitaltechnik zu realisieren. Ein typisches Beispiel für ein digitales Anlagensteuerungssystem ist aus JP 61-21503-A (1986) bekannt. Dabei handelt es sich allerdings um ein zentralisiertes Steuersystem, bei dem verschiedene im Bereich einer Anlage aufgestellte elektromechanische Bausteine unter die Kontrolle einer Steuerung gestellt sind, die in der Zentrale der Anlage eingerichtet ist. Bei einem solchen System kann jedoch jede im System auftretnde Abnormalität in großem Umfang einen ungünstigen Einfluß auf den Anlagenbetrieb ausüben.

Als günstiger erweist sich daher ein dezentralisierter Aufbau, wie er aus JP 58-66111-A bekannt ist. Bei diesem bekannten System ist in einer Steuerzen trale, in der sich Bedienungspersonen aufhalten, ein hochstufiger oder Host- Computer eingebaut, während im Arbeitsfeld in der Nähe der elektromechanischen Bausteine Arbeitsfeld-Steuerapparate angeordnet sind, die diese elektromechani schen Bausteine steuern. Dabei sind der Host-Computer und die einzelnen Arbeits feld-Steuerapparate über ein geschlossenes Datensammelschienen-System mitein ander verbunden.

Eine zu steuernde Anlage ist im allgemeinen in drei Hauptstationen unter teilt. Die erste dieser Stationen ist eine Steuerzentrale mit einem Steuerzen tralenraum, in dem für die Überwachung ein Steuer- und Beobachtungspult bzw. eine Steuer- und Beobachtungstafel, ein Host-Computer und ein Steuerungssystem für die Steuerung und Beobachtung der gesamten Anlage vorgesehen sind. Die zweite Station wird durch eine sogenannte Arbeitsfeld-Steuerzentrale gebildet, die zusammen mit einer Mehrzahl der zu steuernden elektromechanischen Bausteine angeordnet ist. Die dritte Station ist ein sogenannter Elektronikraum für elek trische Anlagen, der eine Stromversorgungsanlage für die Belieferung des Steuer systems, des Computers in der Zentrale, der elektromechanischen Bausteine, der Arbeitsendgeräte für deren Bedienung und die im Arbeitsfeld eingebauten Steue rungen für die Arbeitsendgeräte mit elektrischer Energie aufnimmt. Dabei zapft die Stromversorgungsanlage eine Stromquelle außerhalb der Anlage (Freiluftstrom quelle) oder im Falle eines Elektrizitätswerkes eine Binnenstromquelle an.

Im Stande der Technik, wie er sich insbesondere aus JP 58-66111-A ergibt, erstreckt sich die Dezentralisierung nun aber nicht auch auf das Stromversor gungssystem zwischen dem Elektronikraum und den Arbeitsfeldzentralen. So sind in dem Elektronikraum Stromschienen zum Anzapfen von elektrischer Leistung aus einer äußeren Stromquelle, Transformatoren für die Absenkung der Quellenspannung auf geeignete Spannungsniveaus, Leistungsschalter zum Zusammenschalten der Stromschienen, an der Lastbasis angeordnete Schaltvorrichtungen und eine Steuer zentrale für die Steuerung der Leistungsschalter und der Schaltvorrichtungen vorgesehen. Für eine Dezentralisierung des Steuersystems ist ein derartiger Elektronikraum nicht geeignet.

Eine gleiche Feststellung trifft auch für ein aus DE-VGB Kraftwerkstech nik 63, Heft 3, März 1983, S. 217-222 und DE-Elektronik 8, 19. 4. 1984, S. 45-50 bekanntes Steuerungssystem zu. Insbesondere steht bei diesem System der Elektro nikraum unter der Steuerung durch die Prozeßleitstelle.

Durch das Fehlen der Dezentralisierung in der Stromversorgung ergeben sich nun beim Stande der Technik eine Reihe von Problemen. So sind für den Betrieb der Schaltvorrichtungen durch die Steuerzentrale zusätzlich zu den Kommandosignalen aus dem Computer in der Steuerzentrale Prozeßsignale von den im Arbeitsfeld eingerichteten Lasten erforderlich. Daher müssen nicht nur zwischen dem Elektronikraum und der Steuerzentrale sondern auch zwischen dem Elektronik raum und den Arbeitsfeldzentralen Signalübertragungswege gebildet werden, was nicht nur die Kosten für die Installation und den Betrieb des Systems und dessen Platzbedarf zunehmen läßt steigert sondern auch dessen Störungsanfälligkeit ver größert, da sich die nebeneinander liegenden Leitungen gegenseitig beeinflussen können.

Außerdem muß auch dann, wenn die Steuerungsapparate im Arbeitsfeld ver teilt angeordnet sind, eine Steuerzentrale vorgesehen werden, in der die für den Überwachungs- und Steuerungsbetrieb der verschiedenen die Anlage aufbauenden elektromechanischen Bausteine erforderlichen Instrumente und Anzeige- und Auf zeichnungsgeräte aufzunehmen sind, um den Betrieb der Anlage in übersichtlicher Weise überwachen und steuern zu können. Wenn ein im Arbeitsfeld angeordneter elektromechanischer Baustein im Probebetrieb laufen oder zur Instandsetzung gewartet oder überprüft werden soll, muß eine im Arbeitsfeld eingesetzte Bedienungsperson mit einer Bedienungsperson in der Steuerzentrale Kontakt aufnehmen, um geeignete Kommandos oder Informationen zu erhalten, was den Betriebsablauf naturgemäß weiter kompliziert und verlangsamt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Steuersystem bereit zustellen, das verschiedene Arbeitsfelder gleichzeitig steuert, wobei dem Betriebs- und Wartungspersonal im Arbeitsfeld, also vor Ort, möglichst viele Kontroll-, Steuer-, Regel- und Überwachungsfunktionen zugänglich sein sollen.

Die gestellte Aufgabe wird gemäß der Erfindung gelöst durch ein Anlagen steuersystem, wie es im Patentanspruch 1 angegeben ist. Vorteilhafte Weiter bildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Bei dem Anlagensteuersystem gemäß der Erfindung sind die Arbeitsendgerä testeuerungen mit den zugehörigen Schaltern in oder neben den Arbeitsfeldern und den dort installierten Arbeitsfeld-Apparaten angeordnet. Die Steuereinheiten zum Steuern der Arbeitsendgerätesteuerungen liegen in oder neben dem zugeordneten Arbeitsfeld und sind mit der Anlagen-Steuerzentrale über die Signalübertragungs leitungen verbunden. Besonders hervorzuheben ist, daß die Signalübertragungs leitungen keine Verbindung mit der Stromversorgungsanlage haben. Die Stromver sorgungsanlage wird also nicht von der Anlagen-Steuerzentrale gesteuert. Die Steuerung der elektrischen Leistung erfolgt vielmehr an den jeweiligen Arbeits endgerätesteuerungen unter Steuerung durch die zugeordneten Steuereinheiten.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert; dabei zeigen:

Fig. 1 Eine systematische Darstellung des allgemeinen Aufbaus eines aufgeteilten Steuerungssystems für eine Anlage gemäß einer Ausführungsform der Er findung;

Fig. 2 eine bildliche Darstellung des in Fig. 1 gezeigten aufgeteilten Anlagensteuerungssystems;

Fig. 3 ein Blockschaltbild, das schematisch den Aufbau einer Arbeitsfeld-Steuerzentrale gemäß einer Aus führungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 4 eine die Struktur einer Arbeitsendgeräte-Steu erung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung erläuternde Ansicht;

Fig. 5 das Schaltbild des Schaltungsaufbaus eines internen Stromversorgungssystems;

Fig. 6A und 6b Schaltbilder der Strukturen derjenigen Schaltvor richtungen, die in dem aufgeteilten Anlagensteu erungssystem gemäß der Erfindung verwendet werden können;

Fig. 7 eine schematische Darstellung, die den allgemeinen Aufbau einer in einem Wärmekraftwerk zum Einsatz kommenden Arbeitsfeld-Steuerzentrale des aufge teilten Anlagensteuerungssystems gemäß der Erfin dung zeigt;

Fig. 8 bis 13 Ansichten, die Gruppen von Arbeitsendgeräten für die von den zugehörigen Arbeitsfeld-Steuer apparaten gesteuerten elektromechanischen Bau steine eines Kraftwerkes zeigen, wobei die Ar beitsendgeräteeinheiten aufgrund ihrer Funktion klassifiziert sind;

Fig. 14 ein Blockschaltbild, das den allgemeinen Aufbau eines Steuerungssystems für die gruppenweise Steu erung der in den Fig. 7 bis 13 gezeigten Arbeits endgeräte der Anlage zeigt;

Fig. 15 den allgemeinen Aufbau des aufgeteilten Anlagen steuerungssystems gemäß einer weiteren Ausfüh rungsform der Erfindung;

Fig. 16 ein Blockschaltbild, das den Aufbau eines aufge teilten Anlagensteuerungssystems gemäß einer wei teren Ausführungsform der Erfindung zeigt, in dem jeder Arbeitsfeld-Steuerapparat mit einem Be triebsüberwachungs- und Betriebssteuerungsbaustein ausgerüstet ist;

Fig. 17 ein Blockschaltbild, das die verschiedenen Funk tionen des in Fig. 16 gezeigten Betriebsüberwa chungs- und Betriebssteuerungsbausteins erläutert;

Fig. 18 eine Ansicht, die die Struktur der Schalttafel des Betriebsüberwachungs- und Betriebssteuerungsbau steins erläutert;

Fig. 19 bis 21 Ansichten, die die verschiedenen Aufbaumöglich keiten eines die zentrale Anlagen-Steuerzentrale und die Arbeitsfeld-Steuerzentralen miteinander verbindenden Informationsverkehrssystems erläu tern; und

Fig. 22 und 23 perspektivische Ansichten, die jeweils einen beispielhaften Aufbau des Betriebsüberwachungs-/ Betriebssteuerungsbausteins wiedergeben.

Fig. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau eines Kraftwerkes, in dem ein erfindungsgemäßes aufgeteiltes oder dezentralisiertes Anlagensteuerungssystem zum Einsatz kommt. Zur bequemeren Beschreibung kann das Kraftwerk, wie vorhin erwähnt, im allgemeinen als in drei Hauptstationen unterteilbar betrachtet werden, d. h. in eine Anlagen-Steu erzentrale, in Arbeitsfeld-Steuerzentralen und in eine Zentrale oder einen Raum für elektrische Anlagen. Eine An lagen-Steuerzentrale 1 dient dazu, die verschiendenen In formationen über die an verschiedenen Orten in der Anlage maßgeblichen Situationen oder Zustände zu sammeln und Be fehle an die aufgeteilt im Arbeitsfeld angeordneten Steu erapparate niedrigerer Ordnung (die im folgenden als Ar beitsfeld-Steuerapparate bezeichnet werden) zu senden. Die Arbeitsfeld-Steuerapparate 2 sind entsprechend den Endge räteeinheiten 4 im Arbeitsfeld aufgeteilt; die elektrome chanischen Bausteine im Arbeitsfeld, die Arbeitsendgeräte für die Betätigung der zugehörigen elektromechanischen Bausteine und die Endgerätesteuerungen für die Steuerung der Arbeitsendgeräte sind zu diesen Endgeräteeinheiten 4 geeignet gruppiert. Die interne Stromversorgungsanlage 3 ist im Raum für elektrische Anlagen eingebaut und liefert an die verschiedenen die Anlage auf bauenden Teile elektri sche Leistung. Die Endgeräteeinheiten 4 enthalten elektro mechanische Bausteine, Arbeitsendgeräte für die Betätigung der elektromechanischen Bausteine, Steuerungen für die Steuerung der Arbeitsendgeräte, Meßeinrichtungen für die Messung von Anlagenprozeßgrößen und anderes. Zwischen der Anlagen-Steuerzentrale 1 und den Arbeitsfeld-Steuerappara ten oder -zentralen 2 sind Signalübertragungsleitungen 5 vorgesehen, wobei die Signalübertragungsleitung vorzugs weise in Form eines Lichtleitfasern enthaltenden optischen Kabels hergestellt wird. Starkstromkabel 6 liefern elek trische Leistung an die Endgeräteeinheiten 4. Schließlich verbinden die Kabel 7 die Prozeßmeßgeräte, die Arbeitsend gerätesteuerungen und andere Teile der Endgeräteeinheiten 4 mit den zugehörigen Arbeitsfeld-Steuerapparaten 2. Mit dem oben beschriebenen Aufbau werden die durch die Prozeß meßgeräte (etwa ein Strömungsmeßgerät F, ein Manometer P, ein Thermometer T, ein Amperemeter A und anderes) erzeugt en Prozeßsignale an die Eingänge der aufgeteilten Arbeits feld-Steuerapparate 2 geliefert, um dort aufbereitet oder auf andere Art verarbeitet zu werden.

Die somit an den Ausgängen der Arbeitsfeld-Steuerapparate 2 anliegenden Informationssignale werden mittels der opti schen Kabel 5 an die Anlagen-Steuerzentrale 1 gesendet. Andererseits erzeugt die Anlagen-Steuerzentrale 1 auf der Grundlage der an sie gelieferten Information Steuerbefehle und sendet Arbeitsbefehle an die verteilten Arbeitsfeld- Steuerapparate 2, die auf die Arbeitsbefehle ansprechen, indem sie die zugehörigen Endgeräteeinheiten 4 steuern.

Die meisten Anlagensteuerungsvorgänge von Belang sind auf die Ein-/Aus-Steuerung der Schaltvorrichtungen zur Steu erung der Zuführung der elektrischen Leistung an Motoren, Spulen und ähnliches gerichtet. Beispielsweise sind in einem Wärmekraftwerk verschiedene Arten von Pumpen, Geblä sen, Pulverisiermühlen oder ähnliche Hilfsmaschinen von großen Ausmaßen so ausgebildet, daß sie durch Schließen oder Öffnen der Schaltvorrichtungen wie etwa Schaltern, Leistungsschaltern oder ähnlichem gestartet bzw. angehal ten werden können, wobei diese Schaltvorrichtungen in den Stromleitungen eingebaut sind, die zu den Antriebsmotoren der zugehörigen, oben erwähnten elektromechanischen Bau steine oder Maschineneinheiten führen. Ferner können bei einigen Anwendungen die Arbeitsendgeräte für die Regelung der Prozeßgrößen wie etwa den Wasserstand, die Wasserströ mung, den Wasserdruck, die Wassertemperatur und ähnliches von Regelventilen gebildet werden. In diesem Fall wird die Ein-/Aus-Steuerung, die Positionssteuerung oder die Steu erung der Rückwärts-/Vorwärts-Drehung des Regelventiles durch die Ein-/Aus-(Auf/Zu)-Steuerung bewirkt, die wieder um durch die Endgerätesteuerung der Schaltvorrichtung (ein Arbeitsendgerät), die in der zum Antriebsmotor des zugehö rigen Regelventiles (ein elektromechanischer Baustein) führenden Stromleitung eingebaut ist, durchgeführt wird. Wenn beispielsweise ein Schaltventil gegeben ist, das kei ne Zwischenstellung annehmen kann, so unterliegt die Schaltvorrichtung, die in der zur Spule des zugehörigen Schaltventiles führenden Stromleitung eingebaut ist, der Ein-/Aus-Steuerung.

Fig. 2 zeigt eine bildliche Darstellung der räumlichen Be ziehungen zwischen den verschiedenen Teilen der Anlage und des in Fig. 1 gezeigten aufgeteilten Steuerungssystems. In der Zentrale sind ein Raum R1 für die Steuerzentralen-An lagen, der die Anlagen-Steuerzentrale 1 und einen damit mittels eines Netzwerkes verbundenen Computer CP aufnimmt, und ein Raum R2 für die zentrale Steuerung, der ein Über wachungspult MR, das den anwesenden Bedienern die Beobach tung oder Überwachung der Betriebszustände der Anlage er laubt, aufnimmt, vorgesehen. In der Vergangenheit war der Raum für die elektrischen Anlagen R3, der die interne Stromversorgungsanlage 3 aufnimmt, mit Blick auf die be queme Wartung und Steuerung durch die im Einsatz befind lichen Bediener oftmals in der Zentrale vorgesehen. Im Ge gensatz dazu ist der Raum R3 für die elektrischen Anlagen erfindungsgemäß so ausgebildet, daß er mehrere verschiede ne Stromschienen, Transformatoren, Leistungsschalter für die Stromschienen und anderes aufnimmt. Daher wird der Raum R3 für die elektrischen Anlagen getrennt an einem ge eigneten Ort innerhalb der Anlage eingebaut. Die elektro mechanischen Bausteine des Arbeitsfeldes sind auf geeigne te Weise in Gruppen bzw., wie oben erwähnt, in Endgeräte einheiten 4, für die die Arbeitsfeld-Steuerapparate 2 ent sprechend vorgesehen sind, eingeteilt. Die verteilten Ar beitsfeld-Steuerapparate 2 und die Anlagen-Steuerzentrale 1 sind über das Medium der optischen Kabel 5 miteinander verbunden, während zwischen der internen Stromversorgungs anlage 3 und den Arbeitsfeld-Steuerapparaten 2 Starkstrom kabel 6 vorgesehen sind. Gewöhnlich ist der Arbeitsfeld- Steuerapparat 2 über einen Anschlußkasten TB für die Si gnalübertragung (Empfang/Sendung) mit den Endgerätesteu erungen und den verschiedenen Meßgeräten der zugehörigen Endgeräteeinheiten verbunden.

Jetzt folgt unter Bezugnahme auf die Fig. 3 die Beschrei bung des allgemeinen Aufbaus eines in Fig. 1 gezeigten Arbeitsfeld-Steuerapparates 2. In Fig. 3 sind wieder die An lagen-Steuerzentrale 1, die verteilten Arbeitsfeld-Steuer apparate 2 und das zwischen der Anlagen-Steuerzentrale 1 und den Arbeitsfeld-Steuerapparaten 2 vorgesehene optische Kabel für die Signalübertragung (Sendung/Empfang) darge stellt. Das Mehrfach/("Multiplex")-Signalübertragungskabel ermöglicht die Signalübertragung zwischen den Arbeitsend gerätesteuerungen 11, die der individuellen Steuerung der zugehörigen elektromechanischen Bausteine 4 dienen, und der zusammengefaßten Arbeitsfeld-Steuereinheit 10, die die einzelnen Arbeitsendgerätesteuerungen 11 auf überschaubare Weise steuert. Der Betriebsüberwachungs- und Betriebssteu erungsbaustein 12 hat die Funktionen, sowohl die Prozeßin formation anzuzeigen als auch die Betriebszustände der elektromechanischen Bausteine und der Maschineneinheiten anzuzeigen, die Arbeitsendgeräte zu steuern und anderes. Der Arbeitsfeld-Steuerapparat 2 ist für die Anordnung, im Arbeitsfeld vorgesehen. Insbesondere ist daran gedacht, für jeden der Abschnitte oder der Arbeitsfelder, die durch die Unterteilung der gesamten Anlage gemäß einem rationel len Plan entstehen, einen Arbeitsfeld-Steuerapparat 2 vor zusehen. Selbstverständlich kann die Anlage auf jede ge eignete Weise unterteilt werden. In einem Wärmekraftwerk kann es beispielsweise in praktischer Hinsicht sinnvoll sein, die Anlage in Abschnitte oder Arbeitsfelder für die Brennstoffanlage, für die Belüftungsanlage, für die Spei sewasseranlage, für die Turbinenanlage und anderes zu un terteilen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 4 wird jetzt die Endgeräte steuerung 11 beschrieben. Insgesamt kann diese Endgeräte steuerung 11 hinsichtlich ihrer Funktion in zwei Haupt funktionseinheiten unterteilt werden. Die eine Funktionseinheit 11 (I), die im folgenden eigentliche Steuerung ge nannt wird, weist eine Steuerschaltung 11c, eine Verriege lungs-Schutzschaltung 11b, eine Signalübertragungsschal tung 11d und einen Signalprozessor 11a auf. Die andere Funktionseinheit der Arbeitsendgerätesteuerung 11 ist eine Leistungszuschalt-/Leistungsabschaltsteuerung 11 (II), die im folgenden auch als Leistungsschalter-/Schaltvorrich tungs-Steuerfunktionseinheit bezeichnet wird. In diesem Zusammenhang sollte erwähnt werden, das in der Anlage des Standes der Technik die Verriegelungs-Schutzschaltung 11b und die Leistungszuschalt-/Leistungsabschaltsteuerung 11 (II) im Raum für die elektrischen Anlagen R3 enthalten sind. In der Arbeitsendgerätesteuerung 11 wird das Prozeß signal des zugehörigen elektromechanischen Bausteins oder der Maschineneinheit des Arbeitsfeldes als Eingabe an die Signalverarbeitungsschaltung 11a geliefert, um je nach Be darf von der Verriegelungs-Schutzschaltung 11b (der Schal tung für den Schutz des zugehörigen elektromechanischen Bausteins) und von der Steuerschaltung 11c (für die Steu erung des zugehörigen elektromechanischen Bausteins) ver wendet zu werden. Das Ergebnis hiervon ist, daß die Ein- /Aus-Signale für die. Stromzuführung (für das Schließen oder Öffnen eines motorgetriebenen Ventiles, für das Star ten oder Anhalten einer Hilfsmaschineneinheit oder für an dere Zwecke) über den Signalprozessor 11a an die Leist ungszuschalt-/Leistungsabschaltsteuerung 11 (II) ausgege ben werden. Sowohl die Prozeßsignale als auch die Be triebszustände der Verriegelungs-Schutzschaltung 11b wer den über die Signalübertragungsschaltung 11d an die zusam mengefaßte Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 von höherer Stufe und folglich an die Anlagen-Steuerzentrale 1 gesendet, wo sie einer übersichtlichen Überwachung und Steuerung der Anlage dienen. Wenn ferner ein wichtiger elektromechanischer Baustein in Abstimmung mit anderen elektromechani schen Bausteinen der Anlage gesteuert werden muß, so wer den aus der höherstufigen Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 Steuerbefehle über die Signalübertragungsschaltung 11d an die zugehörige Arbeitsendgerätesteuerung 11 ausgegeben. Als eine der wichtigsten Eigenschaften der Erfindung kann die Tatsache angesehen werden, daß die Steuerfunktionsein heit 11 (I) und die Leitungszuschalt-/Leistungsabschalt steuerung 11 (II) zu einer Einheit, der Arbeitsendgeräte steuerung 11, kombiniert sind, die für jeden der elektro mechanischen Bausteine oder der Maschineneinheiten vorge sehen ist, ebenso wie die Tatsache, daß die Arbeitsendge rätesteuerung 11 in der Nähe des zu steuernden elektrome chanischen Bausteins des Arbeitsfeldes vorgesehen ist. Ne benbei sei erwähnt, daß die in Fig. 4 gezeigte Verriege lungs-Schutzschaltung 11b oftmals auch als Steuerzentrale bezeichnet wird, während deren Kombination mit der Lei stungszuschalt-/Leistungsabschaltsteuerung 11 (II) manch mal allgemeiner als Schaltvorrichtungsbaustein bezeichnet wird.

In dem erfindungsgemäßen aufgeteilten Anlagensteuerungs system besitzt die interene Stromversorgungsanlage 3 den in Fig. 5 gezeigten Aufbau. In Fig. 5 bezeichnen die Be zugszeichen BL und BM jeweils Stromschienen, CB jeweils einen Leistungsschalter, TR jeweils einen Transformator und SG jeweils eine Schaltvorrichtung. Der in der Strich punktlinie eingeschlossene Schaltungsteil ist im Raum R3 für die elektrischen Anlagen eingebaut, von dem aus die Stromversorgung an die Arbeitsfeld-Endgeräteeinheiten 4 geführt wird. Im einzelnen wird in der internen Stromver sorgungsanlage 3 elektrische Leistung von der Systemstrom schiene BL₁ über den Leistungsschalter CB₁, einen Starkstrom-Transformator TR_s und einen Leistungsschalter CB₃ an eine metallgekapselte Stromschiene BM₁ geliefert. Im Elektrizitätswerk gibt es eine Kraftmaschine ST und einen Stromgenerator G. Demgemäß wird die elektrische Leistung in diesem Fall vom Stromgenerator G über den Haustransfor mator TR_i an die metallgekapselte Stromschiene BM₂ gelie fert. Selbstverständlich kann die Ausgabe des Stromgenera tors G über einen Haupttransformator TR_m und einen Lei stungsschalter CB₂ an die Systemstromschiene BL₂ geliefert werden. Wenn wie im Falle der in Fig. 5 gezeigten Anlage zwei Leistungsempfangssysteme vorgesehen sind, kann ein die Stromschienen verbindender Leistungsschalter CB₆ zwi schen die metallgekapselten Stromschienen BM₁ und BM₂ ein gebaut werden, so daß die Leistung von jeder dieser Strom schienen aufgenommen werden kann. Von den metallgekapsel ten Stromschienen BM₁ oder BM₂ wird über die Leistungs schalter CB₅ oder CB₇, einen zentralen Leistungstransfor mator TR_p1 bzw. TR_p2 und eine Schaltvorrichtung SG₁ bzw. SG₂ elektrische Leistung an eine zentrale Leistungsstrom schiene BP, bzw. BP₂ geliefert. Die zentralen Leitungs stromschienen BP₁ und BP₂ sind durch eine Schaltvorrich tung SG wie im Fall der metallgekapselten Stromschienen miteinander verbunden. Von den zentralen Leistungsstrom schienen BP₁ oder BP₂ wird die Leistung über Schaltvor richtungen SG₄ oder SG₅ an eine Steuerzentralen-strom schiene BC₁ oder BC₂ geliefert. Die Ausdrücke "Leistungs schalter" und "Schaltvorrichtung" werden hierbei dazu be nutzt, Schaltelemente von im wesentlichen identischer Funktion darzustellen, wobei ein Element von verhältnis mäßig kleinen Ausmaßen mit "Schaltvorrichtung" bezeichnet wird.

Aus Fig. 5 ist ersichtlich, daß der Raum 3 für elektrische Anlagen verschiedene Arten von Stromschienen mit verschie denen Spannungsniveaus, Leistungsschalter und Schaltvor richtungen für die Verbindung der Stromschienen und der Transformatoren für die Abspannung der Spannungen auf nimmt, wobei die Starkstromkabel 6 aus den Stromschienen entsprechend der Belastbarkeit der zugehörigen, im Ar beitsfeld eingebauten elektromechanischen Bausteine her ausgeführt werden. Beispielsweise werden hohe Belastungen 4M über die Starkstromkabel 6M₁ bzw. 6M₂ und die Lei stungsschalter CB₈ bzw. CB₉ mit elektrischer Leistung von den metallgekapselten Stromschienen BM₂ bzw. BM₁ für Hoch spannung versorgt. Andererseits wird die Stromversorgung für mittlere Belastungen von den zentralen Leistungsstrom schienen BP₁ bzw. BP₂ über die Starkstromkabel 6P₁ bzw. 6P₂ und die Schaltvorrichtungen SG₆ bzw. SG₁ bewerk stelligt. Ferner wird die Stromversorgung für Lasten 4C von kleiner Belastbarkeit von den Steuerzentralenstrom schienen BC₁ bzw. BC₂ über die Starkstromkabel 6C₁ bzw. 6C₂ und die Schaltvorrichtungen SG₈ bzw. SG₉ bewerkstelligt. Bei diesem Aufbau kann eine charakteristische Eigenschaft der Erfindung darin gesehen werden, daß die Steuerzentra len für die Steuerung sowohl des Schließens/Öffnens der einzelnen Lasten als auch der zugehörigen Leistungsschal ter und der Schaltvorrichtungen, die bis dahin im Raum R3 für elektrische Anlagen eingebaut waren, in der Nähe der zugehörigen elektromechanischen Bausteine, die im Arbeits feld eingebaut sind, angeordnet sind. In Fig. 5 wird die Arbeitsendgerätesteuerung, der die Funktion der Steuerzen trale übertragen ist, wieder mit dem entsprechenden Be zugszeichen 11 bezeichnet. Es sei festgestellt, daß die in einem Bauteil vereinigte Struktur der Steuerzentrale und der Schaltvorrichtung manchmal als Schaltvorrichtungsbau stein bezeichnet wird. In diesem Sinn kann gesagt werden, daß der Schaltvorrichtungsbaustein gemäß der Lehre der Er findung im Arbeitsfeld angeordnet ist.

Die Fig. 6A und 6B sind Schaltbilder von typischen Bei spielen der Schaltvorrichtungsbausteine. Insbesondere zeigt Fig. 6A die Struktur des Schaltvorrichtungsbau steins, der für die einfache Durchführung des Schließens/ Öffnens der Stromversorgungsleitung ausgebildet ist, wäh rend Fig. 6B die Struktur des Schaltvorrichtungsbausteins zeigt, der wiederholt die Drehrichtung etwa eines motoran getriebenen Ventiles ändern kann.

In den Fig. 6A und 6B ist die in Fig. 4 gezeigte Lei stungszuschalt-/Leistungsabschaltsteuerung 11 (II) aus einem Sicherungs-Trennschalter FFB, einer Schaltvor richtung (elektromagnetischer Kontaktgeber) 88 und einem Überlastrelais 49 aufgebaut und steuert die Stromzuführung an eine in der Endgeräteeinheit 4 eingebaute Last M. Die Steuer-Quellenspannung V_c kann über einen Transformator PT und eine Sicherung F von einem Teil der Starkstromkabel 6 abgezweigt werden. Die Schaltung, an die die Steuer spannung V_c angelegt wird, wird von der oben erwähnten Steuerzentrale gebildet. In den Figuren bezeichnet das Be zugszeichen 49a einen normalerweise offenen Kontakt des Überlastrelais 49, das Bezugszeichen 49X bezeichnet ein Hilfsrelais, das durch das Schließen des normalerweise offenen Kontaktes 49a eingeschaltet wird, das Bezugszei chen 49Xb bezeichnet einen normalerweise geschlossenen Kontakt, der aufgrund des Einschaltens des Hilfsrelais 49X geöffnet wird, das Bezugzeichen IR bezeichnet eine Ver riegelungsschaltung, deren Betriebsbedingungen durch das Ausgangssignal der in Fig. 4 gezeigten Steuerschaltung 11c festgelegt werden, das Bezugzeichen 88X bezeichnet schließlich ein Hilfsrelais, das eingeschaltet wird, wenn der Kontakt 49Xb geschlossen ist und die Betriebsbedingun gen der Verriegelungsschaltung erfüllt sind. Durch das Einschalten dieses Hilfsrelais 88X wird die Schaltvor richtung 88 geschlossen, während das Ausschalten des Hilfsrelais 88X ein Öffnen der Schaltvorrichtung 88 be wirkt. Ferner bezeichnet das Bezugzeichen R eine Lampe, die während desjenigen Zeitraumes brennt, in dem die Schaltvorrichtung 88 geschlossen ist, das Bezugszeichen 88Xb bezeichnet einen normalerweise geschlossenen Kontakt, der aufgrund des Einschaltens des Hilfsrelais 88X geöffnet wird, das Bezugzeichen G bezeichnet eine Lampe, die dann brennt, wenn die Schaltvorrichtung 88 aufgrund der Schlie ßung des normalerweise geschlossenen Kontaktes 88Xb geöff net ist, das Bezugszeichen 0 bezeichnet schließlich eine Lampe, die aufgrund der Schließung des Kontaktes 49A brennt, um einen Überlastzustand der Last M anzuzeigen. Aus der obigen Beschreibung wird deutlich, daß die Schalt vorrichtung 88 geöffnet bleibt, solange an die Last M keine Leistung geliefert wird, während das Überlastrelais 49 keinen Überlastzustand feststellt, wenn die Betriebsbe dingungen für die Verriegelungsschaltung nicht erfüllt sind. Folglich sind die Kontakte 49Xb und 88Xb geschlos sen, während der Kontakt 49a geöffnet ist, weshalb die Hilfsrelais 88X und 49X nicht aktiviert werden und daher die Lampen R und O nicht brennen. Die Lampe G leuchtet, um anzuzeigen, daß die Schaltvorrichtung 88 geöffnet ist. Wenn die Bedingungen für die Lieferung von Leistung an die Last M durch den von der in Fig. 3 gezeigten zusammenge faßten Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 ausgegebenen Befehl erfüllt sind, wird die Verriegelungsschaltung IR in den geschlossenen Zustand umgeschaltet, wodurch das Hilfsre lais 88X eingeschaltet wird und die Schaltvorrichtung 88 schließt, während die Lampe R brennt, um anzuzeigen, daß die Schaltvorrichtung 88 geschlossen ist. Weiterhin be wirkt das Einschalten des Hilfsrelais 88X, daß die Lampe G ausgeschaltet wird. Wenn im Ausgang vom oben erwähnten Zu stand das Überlastrelais 49 eingeschaltet wird, wird der normalerweise offene Kontakt 49a geschlossen, das Hilfsre lais 49X wird eingeschaltet (woraufhin die Lampe O brennt), der normalerweise geschlossene Kontakt 49Xb wird geöffnet, das Hilfsrelais 88X wird ausgeschaltet (woraufhin die Lampe R ausgeschaltet wird) und der normalerweise ge schlossene Kontakt 88Xb wird geschlossen (woraufhin die Lampe G brennt); durch das Einschalten der Relais und der Kontakte in dieser Reihenfolge ergibt sich, daß die Schalt vorrichtung 88 geöffnet ist. Wenn andererseits aufgrund des Schließbefehls die Betriebsbedingungen für die Ver riegelungsschaltung IR im normalerweise geschlossenen Zustand der Schaltvorrichtung 88 nicht erfüllt sind, wird das Hilfsrelais 88X ausgeschaltet (wodurch auch die Lampe R ausgeschaltet wird), während der normalerweise geschlos sene Kontakt 88Xb geschlossen ist (woraufhin die Lampe G brennt); hierdurch wird die Schaltvorrichtung 88 geöffnet.

Fig. 6B zeigt die Struktur eines Schaltvorrichtungsbau steins für eines elektromechanischen Arbeitsfeld-Baustein, der von einem motorgetriebenen Ventil gebildet wird; die ser Schaltvorrichtungsbaustein unterscheidet sich von dem in 6A gezeigten Schaltvorrichtungsbaustein dadurch, daß für den Antrieb des Ventiles in entgegengesetzten Richtun gen zwei Schalter 88R und 88L vorgesehen sind, wobei die Richtungsänderung durch die Umkehrung der Felddrehrichtung erzielt wird, und dadurch, daß diese Schalter mit den An triebs-Hilfsrelais 88RX und 88LX mit entsprechenden Kon taktgruppen kombiniert sind. Ferner leuchtet die Lampe R, die während des Zeitraumes, in dem die Last M angetrieben wird, leuchtet, wenn eines der beiden Hilfsrelais 88RX und 88LX eingeschaltet ist, während die Lampe G, die im inak tiven Zustand der Last M leuchten soll, dann, wenn beide Hilfsrelais 88RX und 88LX eingeschaltet sind, leuchtet.

In dem oben beschriebenen Schaltungsaufbau sind die Schalt vorrichtungen 88R und 88L geöffnet, bevor die Last M auf grund der Zuführung des Stromes in Vorwärts- oder Rück wärtsrichtung gedreht wird. Ferner zeigt das Überlastre lais 49 keinen Überlastzustand an, wenn die Betriebsbedin gungen für die Verriegelungsschaltung IR nicht erfüllt sind. Folglich sind die Kontakte 49Xb, 88RXb und 88LXb ge schlossen, wenn die Kontakte 49a, 88RXa und 88LXa geöffnet sind, während die Hilfsrelais 88RX, 88LX und 49X ausge schaltet sind. Die Lampen R und O werden ausgeschaltet, wenn die Lampe G leuchtet, womit angezeigt wird, daß der Last M kein Strom zugeführt wird.

Wenn die Bedingungen für die Drehung der Last M in Vor wärtsrichtung aufgrund des von der in Fig. 3 gezeigten zu sammengefaßten Arbeitsfeld-Steuereinrichtung 10 ausgegebe nen Befehles erfüllt sind (wobei beispielsweise der Schal ter 88R geschlossen ist), so schaltet die Verriegelungs schaltung IR das Hilfsrelais 88RX ein, wobei der Schalter 88R geschlossen ist, während sie durch Öffnen des Kontak tes 88RXb₁ das Einschalten des Hilfsrelais 88 sperrt. Die Lampe leuchtet aufgrund des Schließens des Kontaktes 88RXa, wodurch angezeigt wird, daß die Last M mit Strom versorgt wird. Das Einschalten des Hilfsrelais 88RX ruft das Öffnen des Kontaktes 88RXb₂ hervor, wodurch die Lampe G ausgeschaltet wird. Da die Arbeitsabfolge für den An trieb der Last M in Rückwärtsrichtung aus dem Vorangehenden leicht verständlich ist, wird die weitere Beschreibung dieses Betriebes unterdrückt. Wenn das Überlastrelais 49 im Gange der Vorwärtsdrehung der Last M betätigt wird, wird in dieser Reihenfolge der Kontakt 49a geschlossen, das Hilfsrelais 49X eingeschaltet (wodurch die Lampe O eingeschaltet wird), der Kontakt 49Xb geöffnet, das Hilfs relais 88RX ausgeschaltet, der Kontakt 88RXb₁ geschlossen (wodurch die Sperrung des Relais 88LX aufgehoben wird), der Kontakt 88RXb₂ geschlossen (wodurch die Lampe G zu leuchten beginnt) und der Kontakt 88RXa geöffnet (wodurch die Lampe R ausgeschaltet wird); hierbei wird die Schalt vorrichtung 88R geöffnet, um die Vorwärtsdrehung des die Last M bildenden Motors anzuhalten. Wenn die Last oder der Motor M sofort nach dem Beenden der Drehung in Vorwärts richtung in Rückwärtsrichtung gedreht wird, wird der Be fehl zur Vorwärtsdrehung an die Verriegelungsschaltung IR gelöscht und der Schalter 88R durch Ausschalten des Hilfs relais 88RX geöffnet, während der Kontakt 88RXb₁ wieder hergestellt wird, um dadurch die Sperrung des Hilfsrelais 88LX für die Rückwärtsdrehung aufzuheben; daraufhin folgt von der Verriegelungsschaltung IR der Befehl für die Dre hung in Rückwärtsrichtung, um das Hilfsrelais 88LX einzu schalten. Die daran anschließende Arbeitsabfolge versteht sich aus der vorhergehenden Beschreibung ohne jede weitere Erläuterung von selbst.

In einem Kohlekraftwerk kann der Arbeitsfeld-Steuerapparat 2, wie in Fig. 7 gezeigt, jeweils mit einer Kohle-Pulveri sierungsmühle angeordnet werden. In diesem Fall enthalten die von der Anlagen-Steuerzentrale 1 über das optische Ka bel 5 ausgegebenen Signale an den Arbeitsfeld-Steuerappa rat 2 Ein-/Aus-Befehle für die zugehörige Pulverisierungs mühle, einen Befehl für die in einen Kessel zu ladende Kohlenmenge und anderes. Die zur Erfüllung dieser Befehle betätigten Arbeitsendgeräte enthalten beispielsweise einen Mühlen-Lufteinlaßschieber, einen Mühlen-Antriebsmotor, ei nen Kohlebeschickungs-Antriebsmotor, einen Mühlen-Kohle austrittsschieber und anderes, wobei für jedes dieser Ar beitsendgeräte eine Arbeitsendgerätesteuerung 11 vorgese hen ist. In der von den Arbeitsendgerätesteuerungen vorge nommenen Steuerung werden die für die Betätigung der in Anspruch genommenen Arbeitsendgeräte wichtigen Prozeßsi gnale in die zugehörige Arbeitsendgerätesteuerung 11 ein gegeben. Die aus der Signalaufbereitung- und Verarbeitung in der Endgerätesteuerung 11 resultierende Information wird über das Mehrfach-Signalübertragungskabel 8 an die zusammengefaßte Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 und/oder an andere Endgerätesteuerungen 11 übertragen und dort für die von diesen Einrichtungen vorgenommenen Steuerungen verwen det. Ferner wird die Information aus der zusammengefaßten Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 über das optische Kabel 5 an die Anlagen-Steuerzentrale 1 herangeführt. In Fig. 7 be zeichnet das Bezugszeichen 12 einen Betriebsüberwachungs- /Betriebssteuerungsbaustein. Die gesamte von den Endge rätesteuerungen 11 ausgegebene Information wird als Ein gabe an die zusammengefaßte Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 geliefert, wobei die Arbeitsendgeräte von Hand bedient werden können, während sowohl die Prozeßsignalzustände als auch die Betriebszustände der zugehörigen elektromechani schen Bausteine oder Maschineneinheiten überwacht werden. Auf diese Weise können die kontrollierten elektromechani schen Bausteine oder Maschineneinheiten sogar ohne Unter stützung durch die zusammengefaßte Anlagen-Steuerzentrale 1 ausschließlich mit den verteilten Arbeitsfeld-Steuer apparaten 2 bedient werden.

Jetzt werden Einzelheiten des Aufteilungsverfahrens der Arbeitsfeld-Steuerapparate 2 (von denen jeder die zusam mengefaßte Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 und die Arbeits endgerätesteuerungen 11 enthält) und ein Gruppierungsver fahren für die Arbeitsendgeräte beschrieben; hierbei wird auf die Fig. 8 bis 13 Bezug genommen. Die Bedienung der einzelnen Maschineneinheiten selbst ist jedoch im Stand der Technik wohlbekannt und wird deshalb nicht beschrie ben.

Die Fig. 8 bis 13 zeigen Tabellen zur Erläuterung der Er gebnisse der Einordnung der Arbeitsendgeräte für die ver schiedenen Maschineneinheiten in Gruppen auf der Grundlage von deren Funktion entsprechend den Hauptarbeitsabläufen der Anlage. Im einzelnen zeigt Fig. 8 eine Gruppe von Ar beitsendgerätesteuerungen für die Arbeitsendgeräte von Ma schineneinheiten, die zu einem A-Mühlensystem gehören und die Funktion des Transports und der Lieferung von Kohle (pulverisierte Kohle) an einen Kessel haben; diese Gruppe von Arbeitsendgerätesteuerungen wird "A-Mühlensteuerungs- Familie" genannt und gehört zum A-Mühlensteuerungs-Appa rat. In einem tatsächlichen Wärmekraftwerk sind die Funk tionen des Mühlensystems im allgemeinen entsprechend einer Sechser-Basis verteilt (d. h., daß sechs Maschinen mit identischer Funktion an sechs Orten verteilt angeordnet sind). Dementsprechend werden die Arbeitsfeld-Steuerappa rate entsprechend der Mühlenfamilien A bis F verteilt. Mit anderen Worten, die Steuerapparate werden autonom aufge teilt. Von diesen Mühlenfamilien zeigt Fig. 8 die Inhalte der zu der A-Mühlenfamilie gehörenden Endgerätesteuerun gen, wobei die A-Mühlenfamilie durch einen Satz von Endge rätesteuerungen für die Steuerung der verschiedenen, dem Transport der Kohle (pulverisierte Kohle) an einen Kessel dienenden Einheiten zusammengesetzt ist und wobei die ein zelnen Einheiten die entsprechenden, im folgenden genann ten Funktionen besitzen:

A-Kohlenbeschickungseinrichtung:
transportiert Kohle (Pulverisierer);

Geschwindigkeitsregler für die A-Kohlenbeschickungs einrichtung:
regelt die Kohlenmenge, mit der der Kessel (oder im im wesentlichen gleichen Sinn: die Mühle) beschickt wird;

A-Mühle:
pulverisiert die von der Kohlenbeschickungseinrichtung ge lieferte Kohle;

A-Mühlenschmierölpumpe:
liefert Schmieröl an die gleitenden Teile (Lager und ähn liches) der Mühle;

A-PLG:
liefert Luft für den Transport der pulverisierten Kohle in die Kesselfeuerung (und wird im folgenden als primäres Luftgebläse bezeichnet);

A-PLG-Einlaßschieber:
steuert die Strömung der die Kohle transportierenden Luft;

A-Mühlenauslaßschieber:
unterbricht die Lieferung von Kohle in die Kesselfeuerung, wenn aufgrund eines Kesselstillstandes oder aus anderen Gründen keine Kohle benötigt wird;

A-Mühlenheißluftschieber, A-Mühlenkaltluftschieber:
mischt heiße und kalte Luft, so daß die die Kohle trans portierende Luft jede geeignete Temperatur annehmen kann; und

Kohlentüre:
unterbricht die Lieferung von Kohle an die Mühle, wenn aufgrund eines Stillstandes der Mühle oder aus anderen Gründen keine Kohle benötigt wird.

Auch wenn nur ein Teil der oben genannten Funktionen nicht durchgeführt werden kann, kann das System A seine Aufgabe des "Transports und Lieferns von Kohle an den Kessel" nicht mehr erfüllen. Sowohl wegen dieser Eigenschaft als auch wegen der damit zusammenhängenden Gestaltung der Bau gruppenaufteilung können erfindungsgemäß die folgenden Auswirkungen erzielt werden:

a) Aufgrund der Verteilung der Maschineneinheiten auf dem gleichen Niveau wie demjenigen des zugehörigen Arbeitsfeld-Steuerapparates übt kein Fehler in diesem Steuerapparat einen Einfluß auf die anderen Systeme (z. B. das B-Mühlensystem) aus.
b) Der Kabelaufwand kann wegen der kurzen Entfernung zwischen dem Steuerapparat und dem Arbeitsfeldprozeß beträchtlich verringert werden.

Fig. 9 zeigt die unter der Steuerung des "A-FDF-System- Steuerapparates" angeordneten Maschineneinheiten (Endge räteeinheiten), die die Funktion haben, eine für die Ver brennung geeignete Luftmenge, die mit der Kohlenmenge, die vom (nicht gezeigten) "B-FDF-System-Steuerapparat" bestimmt wird und an die Kesselfeuerung geliefert wird, kom patibel ist, zu transportieren und zu liefern; Fig. 10 zeigt die unter der Steuerung des "A-IDF-System-Steuer apparates" angeordneten Maschineneinheiten (Endgeräteein heiten), die die Funktion haben, durch Aufrechterhaltung des Druckes in der Kesselfeuerung im Zusammenspiel mit dem (nicht gezeigten) "B-IDF-System-Steuerapparat" eine stabi le Verbrennung aufrechtzuerhalten; Fig. 11 zeigt die unter der Steuerung des "A-System-Speisewasserpumpen-Steuerappa rates" angeordneten Maschineneinheiten (Endgeräteeinhei ten), die die Funktion haben, im Zusammenspiel mit dem (nicht gezeigten) "B-System-Speisewasserpumpen-Steuerappa rat" über eine motorgetriebene Speisewasserpumpe die Was serversorgung an den Kessel zu steuern; Fig. 12 zeigt die unter der Steuerung des "C-System-Speisewasserpumpen-Steu erapparates" angeordneten Maschineneinheiten (Endgeräte einheiten), die die Funktion haben, die Wasserversorgung an den Kessel über eine motorgetriebene Speisewasserpumpe zu steuern; Fig. 13 zeigt die unter der Steuerung des "Turbinensteuerapparates" angeordneten Maschineneinheiten (Endgeräteeinheiten), die bei Ausnutzung der durch den Kessel erzeugten Dampfkraft die Turbine antreiben, um elektrische Energie zu erzeugen. In diesen Figuren sind die Maschinen- oder Endgeräteeinheiten durch die gleiche Gruppierungsprozedur wie die im Zusammenhang mit dem "A- Mühlen-Steuerapparat" beschriebene zu Gruppen geordnet.

In der vorangegangenen Beschreibung wurde das Hauptgewicht auf den Aufbau des Steuersystems gelegt. Die folgende Be schreibung ist auf die tatsächliche Anwendung des Steuer systems in einer erfindungsgemäßen Ausführungsform in ei nem Wärmekraftwerk gerichtet.

Fig. 14 zeigt eine in Wärekraftwerkssystemen, wie sie in den Fig. 7 und 8 dargestellt sind, angewendete Steuer schaltung. Im folgenden wird auf die Fig. 7 und 8 und auf die Fig. 14 Bezug genommen. Wenn von der Steuerzentrale ein die Leistungserzeugung anfordernder Befehl A als Stromversorgungsbefehl ausgegeben wird, wird aus dem die Leistungserzeugung anfordernden Befehl A ein Befehlswert B für die Hauptturbine abgezweigt, nachdem er für eine Ände rung der Systemfrequenz F geändert und in bezug auf die Änderungsrate des Anlagenzustandes aufgrund des Rücklau fes, der aufgrund des Anlaufens einer Hilfsmaschine von großer Belastbarkeit stattfindet, begrenzt worden ist. Der so abgezweigte Befehlswert B wird an die Steuerung für die Turbine geliefert.

Der oben erwähnte Befehlswert B wird außerdem als Eingabe- Befehlswert für einen Kessel verwendet. Zu diesem Zweck wird der Befehltswert so korrigiert, daß der Hauptdampf druck HDD konstant gehalten wird. Der korrigierte Befehls wert wird als Speisewasser-Befehlswert bezeichnet. Dieser Befehlswert C wird anschließend mit der tatsächlichen Strömung des Speisewassers verglichen, um eine Abweichung oder einen Unterschied im PI-Betrieb festzustellen. Die sich ergebende Abweichung wird als Speisewasserversor gungsbefehl D der einzelnen Speisewasserpumpen an die Speisewasser-Pumpensteuerung geliefert. Ferner wird auf der Grundlage des Befehlswertes E zur Konstanthaltung der Hauptdampftemperatur HDT das Verhältnis der Speisewas sermenge und des Brennstoffs (Kohle) eingestellt, um einen Befehlswert F für die Kohlenversorgung und darüber hinaus einen Luftversorgungs-Befehlswert H für die Konstanthal tung des Gas(O₂)-Gehaltes zu erzeugen, wobei beide Be fehlswerte F und H an den FDF-System-Steuerapparat gelie fert werden. Der Kohlebeschickungs-Befehlswert F wird mit der Gesamtmenge des Brennstoffs, die einer Wärmemengen korrektur unterzogen worden ist, verglichen, um die Ab weichung oder den Unterschied zwischen diesen Werten durch die PI-Operation zu bestimmen, wobei ein Standardbefehls wert G für die Mühle abgeleitet und an den Mühlensystem- Steuerapparat für die einzelnen Mühlen geliefert wird. Weiterhin werden auf der Grundlage entsprechender gesetz ter Werte der Hauptdampftemperatur-Befehlswert E für die Konstanthaltung der Hauptdampftemperatur, die Kessel feuerungsluftströmung und die Wiedererwärmungsdampftempe ratur abgeleitet. Der Hauptdampftemperatur-Befehlswert E wird an den Hauptdampftemperatur-Steuerapparat geliefert, während der Kesselfeuerungsluftströmungs-Befehlswert I an den IDF-System-Steuerapparat und der Wiedererwärmungs dampftemperatur-Befehlswert J an den Wiedererwärmungs dampftemperatur-Steuerapparat geliefert werden.

Die Befehlswerte A bis J für die Hauptturbine, also die Speisewasserversorgung, die Kohlenversorgung, die Luftver sorgung, die Hauptdampf-/Wiedererwärmungsdampftemperaturen und die Kesselfeuerungsluftströmung werden alle durch eine Normalensteuerung MC erzeugt.

Entsprechend diesen Befehlswerten A bis J erzeugen die im Arbeitsfeld verteilt eingebauten Arbeitsfeld-Steuerappara te entsprechende Steuerbefehle für die zugehörigen Endge räteeinheiten einschließlich der Steuerventile, der Steu erantriebe und anderem und für die entsprechenden Steu erungen.

Die vorangehende Beschreibung zusammenfassend können die folgenden Eigenschaften und Vorteile des erfindungsgemäßen aufgeteilten Anlagensteuerungssystems angegeben werden:

1. Die einzelnen Maschinen oder Einheiten in einem Wärme kraftwerk werden aufgrund ihrer Funktionen zu Gruppen zusammengefaßt. In diesem Fall
- a) spielen die Unterschiede zwischen den Steuerungs typen, etwa zwischen der Justierungssteuerung, der Ein-Aus-Steuerung und anderem keine Rolle,
- b) werden diejenigen Maschinen oder Einheiten, die dieselbe Funktion haben, jedoch zu verschiedenen Systemen (etwa einem Mühlensystem, einem FDF- System, einem IDF-System und anderen) gehören, in verschiedenen Gruppen geordnet.
Auf diese Weise kann eine autonome Verteilung der im Arbeitsfeld eingebauten Steuerapparate erzielt wer den, wobei die Ausbreitung eines Fehlers in einer Ma schine oder einer Einheit eines gegebenen Systems in andere Systeme verhindert werden kann.
2. Einem solchen Aufbau, in dem die Maschinen oder Ein heiten im Hinblick auf ihren Einbauort gruppiert wer den (d. h., daß die Maschinen oder Einheiten, die nahe beieinander angeordnet sind, der gleichen Gruppe zu geordnet werden), und in dem die zugehörigen Steuer apparate des aufgeteilten Steuerungssystems im Ar beitsfeld in der Nähe dieser Gruppe angeordnet sind, ist der Vorteil eigen, daß der Abstand zwischen den gruppierten Maschinen oder Einheiten und den zugehöri gen Steuerapparaten verkürzt werden kann, was wieder um bedeutet, daß die Menge an Kabeln beträchtlich verringert werden kann.

Hieraus ist deutlich geworden, daß gemäß der Lehre der vorliegenden Erfindung aufgrund der Anordnung der Steuer apparate im Arbeitsfeld auf einer Funktions- und Anord nungsbasis die Kabelmenge beträchtlich reduziert werden kann und eine autonome Aufteilung der Steuerapparate er reicht wird.

Fig. 15 zeigt ein aufgeteiltes Steuerungssystem gemäß ei ner weiteren Ausführungsform der Erfindung, die so aufge baut ist, daß die Arbeitsablaufsteuerung und -überwachung der Maschinen oder Einheiten im Arbeitsfeld durchgeführt werden kann, während das Arbeitsfeld selbst beobachet wird. In Fig. 15 sind die Teile, die mit den in Fig. 3 ge zeigten Teilen identisch oder äquivalent sind, mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet; die folgende Beschrei bung betrifft diejenigen Teile, durch die sich das in Fig. 15 gezeigte System von den in Fig. 3 gezeigten System un terscheidet. Das Bezugszeichen 12 bezeichnet einen Be triebsüberwachungs-/Betriebssteuerungsbaustein. Da jeg liche Information der einzelnen Endgerätesteuerungen 11 an die zusammengefaßte Arbeitsfeld-Steuereinheit 10 geliefert wird, kann durch die Überwachung der Zustände der Prozeß signale und der Laufzustände der Maschinen oder Einheiten ein Handbetrieb durchgeführt werden. Daher können Arbeits abläufe der Endgeräteeinheiten der Anlage ohne Hilfe der Anlagen-Steuerzentrale lediglich mit dem aufgeteilten Steuersystem gesteuert werden.

Nun wird unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 23 der in Verbindung mit der zusammengefaßten Arbeitsfeld-Steuerein heit 2 vorgesehene Betriebsüberwachungs-/Betriebssteu erungsapparat 12 gemäß der erläuterten Ausführungsform im einzelnen beschrieben.

Fig. 16 ist ein Blockschaltbild, das schematisch die Struktur des Betriebsüberwachungs-/Betriebssteuerungsbau steins 12 zeigt. Der Betriebsüberwachungs-/Betriebssteu erungsbaustein 12 weist eine Anzeige 13 für die Anzeige sowohl der Prozeßzustände als auch der Laufzustände der mechanischen Einheiten oder Maschinen, einen Steuerbau stein 14 zur Steuerung der Maschinen oder mechanischen Einheiten (etwa das Starten/Anhalten von Pumpen und Ge bläsen, das Öffnen/Schließen von Ventilen und anderes) und außerdem ein Informationsübermittlungselement 15, das die Informationsübermittlung zum Steuerzentralenraum und ande rem ermöglicht, auf. Die von der zusammengefaßten Arbeits feld-Steuereinheit 2 abgerufenen Prozeßeingabesignale wer den von den inneren Steuerschaltungen dazu verwendet, einerseits Ausgangssignale für die Endgeräteeinheiten und andererseits Ausgangssignale, die an die Anlagen-Steuer zentrale 1 und die Anzeigeeinheit 13 geliefert werden, zu erzeugen. Wenn eine Maschine im Arbeitsfeld einen Probe lauf durchführen soll oder wenn eine eine Abnormalität aufweisende Maschine im Arbeitsfeld gewartet werden soll, so werden die Zustände des Arbeitsablaufes und der Maschi ne aus der Anzeige 13 abgelesen; damit wird die Maschine je nach Bedarf mit Hilfe des Steuerbausteines 14 ge steuert. Wenn ferner mit den im Steuerzentralenraum sich befindenden Bedienern ein Informationsaustausch erforder lich ist (indem sie um Hilfe für die Tätigkeit im Arbeits feld oder um Hilfe bei der Analyse und der Ursachenbestim mung der Abnormalität gebeten werden), so kann dieser In formationsaustausch unter Verwendung des Informationsüber mittlungselementes 15 durchgeführt werden.

Fig. 17 zeigt im einzelnen den Strukturplan und die Funk tionen des Betriebsüberwachungs- und Betriebssteuerungs bausteins 12. Das Anzeigeelement 13 besitzt eine "Anzeigefunktion für die Prozeßeingabesignale" 16 für die Anzeige der Temperatur, des Druckes, der Strömung und anderer In formation, eine "Anzeigefunktion für den Betriebszustand der Maschine" 17 für die Anzeige des Startens/Anhaltens einer Pumpe oder eines Gebläses, des Ein-/Aus-Zustandes eines Ventiles usw. und eine "Anzeigefunktion für Befehle der Anlagen-Steuerzentrale" 18 für die Anzeige der von der Anlagen-Steuerzentrale ausgesendeten Befehlssignale. Der Steuerbaustein 14 besitzt eine "Arbeitsendgeräte-Steuer funktion" 19. Das Informationsübermittlungselement 15 be sitzt eine Funktion 20 für den Informationsaustausch nicht nur mit dem Steuerzentralenraum, sondern auch mit den Ar beitsfeld-Steuerapparaten, wie oben in Verbindung mit Fig. 16 beschrieben worden ist.

Fig. 18 zeigt bespielhaft die Pultstruktur der Anzeigeein heit 13, die einen Teil des oben erwähnten Überwachungs- /Steuerungsbausteins 12 bildet. Das Pult 30 weist ein An zeigeelement 31, etwa eine Kathodenstrahlröhre (CRT) oder ähnliches, eine Bedienungseinrichtung wie etwa einen Wähl bereich 34, einen Bedienungs-Schaltbereich 35 und eine In formationsaustauscheinrichtung wie etwa ein Mikrophon 33, einen Lautsprecher 32 und anderes auf. Damit kann der Ar beitsfeld-Bediener konzentriert die verschiedenen Arbeits ablaufzustände und Betriebszustände der verschiedenen Ma schinen oder Elemente überwachen und die Maschinen oder Elemente (Arbeitsendgeräte) steuern, während er mit dem Steuerzentralenraum Informationen austauscht, falls dies die Situation erfordert.

Fig. 19 zeigt ein Blockschaltbild des Aufbaus des Informa tionsübermittlungssystems. Das oben unter Bezugnahme auf die Fig. 16 bis 18 beschriebene Informationsübermittlungselement 15 ist für jeden der Arbeitsfeld-Steuerapparate oder -zentralen vorgesehen und unter der Kontrolle einer zentralen Informationsübermittlungseinheit 36 angeordnet. Bei bis dahin bekannten Rufanlagen werden Nachrichten, die die menschliche Stimme als Medium verwenden, über einen weiten Bereich, der auch die in diesem Zusammenhang un wichtigen Orte des Arbeitsfeldes einschließt, übertragen. Im Gegensatz dazu ist es mit dem erfindungsgemäßen Infor mationsübermittlungssystem möglich, daß die zentrale In formationsvermittlungseinheit 36 über die Übertragungska bel 38 (Weg A) kraft der Nachrichtenbestimmungs-Umschalt funktion der zentralen Informationsübermittlungseinheit nur mit der mindestens erforderlichen Anzahl von Arbeits feldzentralen kommuniziert; dies wird aus Fig. 20 deut lich. Darüber hinaus kann der Informationsaustausch zwi schen den Arbeitsfeldern (Weg B) über die zentrale Infor mationsübermittlungseinheit 36 vorgenommen werden, wie in Fig. 21 gezeigt ist.

Die Fig. 22 und 23 sind perspektivische Ansichten des äußeren Erscheinungsbildes der Betriebsüberwachungs-/Be triebssteuerungsbausteine gemäß den jeweiligen Ausfüh rungsformen der Erfindung. Bei der in Fig. 22 gezeigten Ausführungsform wird der Betriebsüberwachungs-/Betriebs steuerungsbaustein 12 in den Arbeitsfeld-Steuerapparat 2 eingebaut, wobei das Anzeige-/Steuerpult des Bausteines 12 in einem Gehäuse der Maschinensteueranlage 12 außerhalb untergebracht ist.

Andererseits ist die in Fig. 23 gezeigte Betriebssteu erungs-/Überwachungseinheit 12' in Form eines tragbaren Bausteins ausgebildet; hierbei ist eine externe Verbindung zum Arbeitsfeld-Steuerapparat 2 vorgesehen. In diesem Zusammenhang sei festgestellt, daß durch die Entwicklung des tragbaren Betriebsüberwachungs-/Betriebssteuerungsbaustei nes 12, der für eine Mehrzahl von Arbeitsfeld-Steuerappa raten 2 verwendet werden kann, eine beträchtliche Kosten verringerung erreicht wird. Ferner kann angesichts der Tatsache, daß eine Mehrzahl von Endgeräteeinheiten unter die Steuerung eines einzigen Arbeitsfeld-Steuerapparates gestellt werden kann, eine Verbindungssteckdose für den Betriebsüberwachungs-/Betriebssteuerbaustein 12' nicht nur im Arbeitsfeld-Steuerapparat 2, sondern auch in jeder der einzelnen Einheiten der Anlage in der Nähe des Arbeits feld-Steuerapparates 2 eingebaut werden, um die Überwa chung und/oder Steuerung der Einheiten auf verhältnismäßig direkte Weise zu ermöglichen.

In dem System, in dem der oben beschriebene Betriebsüber wachungs-/Betriebssteuerungsbaustein eingesetzt wird, kann der Informationsaustausch zwischen Mensch und Maschine schnell, reibungslos und leicht bei hohem Reaktionsgrad der Maschinen oder Elemente (oder allgemeiner der Einhei ten), die unter die Steuerung der Arbeitsfeld-Steuerappa rate gestellt sind, erreicht werden, wobei die Arbeitsfeld- Steuerapparate zum großen Vorteil bei praktischen Anwen dungen in einer Steuerzentrale zusammengefaßt werden kön nen.

Claims

1. Dezentralisiertes Anlagensteuersystem für ein aus mehreren, an räumlich voneinander getrennten Arbeitsfeldern installierten Arbeitsfeld-Apparaten aufgebautes elektrisches Kraftwerk mit einer Anlagen-Steuerzentrale (1), mehreren Arbeitsfeld-Steuerapparaten (2) zum Steuern der Arbeitsfeld- Apparate (4) und einer Stromversorgungsanlage (3) zum Speisen der Arbeits feld-Apparate (4) mit elektrischer Energie, bei dem die Arbeitsfeld- Steuerapparate (2) mit der Anlagen-Steuerzentrale (1) für eine Signalüber tragung in beiden Richtungen verbundene Steuereinheiten (10) aufweisen, an die Steuereinheiten (10) Arbeitsendgerätesteuerungen (11) angeschlossen sind, von denen jeweils eine einem unmittelbar benachbarten Arbeitsfeld- Apparat (4) zugeordnet ist, jede Arbeitsendgerätesteuerung (11) eine Steuerfunktionseinheit (11 I) für die Durchleitung von Steuersignalen und eine Leistungszuschalt-/Leistungsabschalt-Steuerung (11 II) für die Ener gieversorgung der Arbeitsfeldapparate (4) aufweist, jede Steuerfunktions einheit (11 I) auf den Empfang eines vom dem zugeordneten Arbeitsfeld- Apparat (4) gesendeten Prozeßsignals eingerichtet ist und dieses an die Steuereinheit (10) weitergibt und jede Leistungszuschalt-/Leistungsab schalt-Steuerung (11 II) einen Kontaktgeber (88), einen Trennschalter (FFB) und ein Überlastrelais (49) aufweist.

2. System nach Anspruch 1, bei dem jeder Arbeitsfeld-Steuerapparat (2) eine mit der Steuereinheit (10) verbundene Betriebssteuerungs-/Überwachungs einrichtung (12) zur unmittelbaren Steuerung und Überwachung der dem Arbeitsfeld-Steuerapparat (2) zugeordneten Arbeitsfeld-Apparate (4) auf weist.

3. System nach Anspruch 1 oder 2, bei dem die Steuerfunktionseinheiten (11 I) jeweils aus einem Signalprozessor (11a), einer Verriegelungs-Schutzschal tung (11b), einer Steuerschaltung (11c) und einer Signalübertragungsschal tung (11d) bestehen.

4. System nach Anspruch 2 oder 3, bei dem die Betriebssteuerungs-/Überwa chungseinrichtungen (12) jeweils eine Anzeigeeinheit (13) zum Anzeigen des Betriebszustandes des zugeordneten Arbeitsfeld-Apparats (4) und eine Steuereinrichtung (14) zum Steuern des Betriebs des zugeordneten Arbeits feld-Apparats (4) aufweisen.

5. System nach Anspruch 4, bei dem die Betriebssteuerungs-/Überwachungsein richtungen (12) jeweils mit einer Informationsübermittlungseinrichtung (15) ausgestattet sind, um einen Informationsaustausch mit anderen Arbeitsfeld-Steuerapparaten (2) über die Anlagen-Steuerzentrale (1) zu ermöglichen.