日立大型电站专用分散控制系统DCSHIACS5000M.ppt

日立大型电站专用分散控制系统（日立大型电站专用分散控制系统（日立大型电站专用分散控制系统（日立大型电站专用分散控制系统（DCSDCS））））HIACS-5000M1.1.1.1.日立日立日立日立HIACS-5000MHIACS-5000MHIACS-5000MHIACS-5000M系统概要系统概要系统概要系统概要2.2.2.2.H H H HIACS-5000MIACS-5000MIACS-5000MIACS-5000M控制系统的技术特点控制系统的技术特点控制系统的技术特点控制系统的技术特点3.3.3.3.日立的协调控制策略日立的协调控制策略日立的协调控制策略日立的协调控制策略4.4.4.4.在中国主要供货业绩在中国主要供货业绩在中国主要供货业绩在中国主要供货业绩 11. 日立日立HIACS-5000M概要概要1.1　HIACS-5000M系统的厂家情况　1.2　日立在电站控制工程中的优势1.3 日立电站专用HIACS系列分散控制系统的发展历程1.4 日立在电站控制领域采用的针对性对策2信息产业部信息产业部电子第六研究所电子第六研究所株式会社株式会社日立制作所日立制作所1986年双方开始合作引进电站控制系统先进技术1994成立北京日立控制系统有限公司现股权比：日立80％；六所：20％多经营领域的大型跨国企业集团在火力发电领域，是集锅炉、汽轮机、发电机、控制系统等综合全能型供货厂家原电子部第六研究所国内计算机、通讯、控制领域技术领先众多国家、部级科技成果1。

职工120人，本科以上技术人员占85％；2年生产能力20台套以上600MW以上DCS系统；3中关村科技园区优秀新技术企业、信誉企业；4ISO9001:2000质量管理体系认证；5在中国超临界机组上使用19台套日立日立HIACS-5000MHIACS-5000M系统的厂家情况系统的厂家情况3日立在电站控制工程中的优势日立在电站控制工程中的优势1. 日立为电站设备的综合厂家日立既提供电站DCS系统，也是机、炉、电主机设备的制造厂家，为少有的全能型电站设备综合供应商2.HIACS-5000M系统是为电站专用设计的控制系统• 确定性的FDDI光纤分布式数据网络• 特别适合工程应用的采用RISC出力器芯片的控制器，冗余CPU切换时间仅1ms• 全冗余、全分散的电源系统和高可靠的接地设计• 适用于各种发电机组，可覆盖所有控制功能3. 先进的机组协调控制策略具有丰富的大型机组控制经验及经大量工程实际验证的最适大型燃煤机组的控制策略4. 具有众多的工程业绩在世界上超/超超临界机组上控制系统业绩最多日立从1990年开始在中国做200MW以上机组DCS工程，目前已有120余台套以上供货业绩中国首台投入商业运行的百万级机组采用的DCS系统就是日立的HIACS-5000M系统6. 完善的工程、服务体系北京日立提供全方位的工程及技术服务，更加方便、快捷4日立日立HIACSHIACS系列分散控制系统的发展历程系列分散控制系统的发展历程’ 90’ 952000HIACS-5000HIACS-5000MThe present most new model is HIACS-5000M.The characteristic of HIACS-5000M is excellent in maintenance conveniently with the dispersion system.HIACS-3000HITACHI developed HIACS-3000 that covers all the functions with 1 controller in the 1980’s.’ 80’ 85HIACSHIACS: :H Hitachi I Integrated A Autonomous C Control S System’ 75H-1000HIACS-2000Hitachi developed HIACS-2000 that digitalized it prior to the world in the 1970’s.5日立在电站控制领域采用的针对性对策日立在电站控制领域采用的针对性对策1)　采用最适合电站需要的分散控制系统结构  为电站控制工程专门设计的最新型自治分散控制系统  统一(UNI-CONCEPT)系统：控制功能可覆盖大型机组控制的MCS、SCS、DAS、FSSS、 DEH、MEH、AVR、旁路控制、脱硫、主要辅机和辅助车间等系统，保证总体优化运行。

 开放系统：方便与第三方控制系统对接(包括SIS，MIS等），消灭信息孤岛，实现全厂综合 自动化  方便组成单元机组与公共系统的DCS结构，与工艺系统实现完美结合2)　采用快速、稳定、可靠的机组级控制光纤传输通讯网络-μΣ100网络  通讯速度100Mbps，实现高速数据的通讯  采用光纤环网，令牌传送，遵从FDDI协议，保证网络负荷的稳定  二重化环状冗余网络，配合信息回绕（LOOP BACK）技术，实现了网络故障下的信息传输3) 采用全分散、全冗余的电源系统及可靠的接地系统系统的电源配置思想是：每个用电设备均配置独立的电源装置(全分散)，且每个用电设备使用的电源都是冗余的(全冗余)；接地系统的设计：不使用独立的地；同时对接地电阻的要求及其宽泛4) 采用高功能、高可靠性的控制器一种高功能的控制器(高速度、大容量)适用于汽轮机控制(DEH)，调节控制(MCS)，顺序控制(SCS)，燃烧控制(MBS)，励磁控制(AVR)，燃汽轮机控制等电厂控制功能；控制器冗余配置，无扰切换；冗余切换时间1毫秒使用RISC技术的R600系列控制器，性能更加强大5) 采用高功能、全中文化、使用便捷的友好人机界面62. HIACS-5000M控制系统的技术特点控制系统的技术特点2.1　适合电站需要的分散控制系统结构　2.5 高功能、全中文化、使用便捷的友好人机界面　2.2　快速、稳定、可靠的机组级控制光纤传输通讯网络-μΣNetwork-100网络　2.3 全分散的电源系统及可靠的接地系统2.4 功能强大、快速、针对电站控制设计的控制器-R600系列控制器7适合电站需要的分散控制系统结构适合电站需要的分散控制系统结构结构特点：结构特点：1.系统结构与工艺系统相同2.监视、操作与控制级网络为同一网络，结构更合理、通讯更快捷3.网络耦合器(控制器)实现了无网关的单元机组与公共系统的连接，无通讯延迟4.设置单独的用于实时性不强的打印数据通讯网络，在实现打印机资源共享的同时，也做到了通讯数据的合理分流，不占用控制级网络的负荷5.单元机组的MMI对公共系统实现监视和互锁操作6.提供多协议对接口的通讯接口站，实现与外部设备的接口8某电厂使用某电厂使用HIACS-5000MHIACS-5000M系统构成系统构成( (例例) )9项 目说　　　明连接的设备控制器、操作员工作站、历史工作站、工程师工作站、通讯接口站拓扑结构双冗余环网通信速度100Mbps通信距离站间距离：最大2km（缺省配置）/最大20KM(长线驱动) 环网总长：最大100km最大站数255通讯规约IEEE802.5访问方式令牌(FDDI)确定、快速、高可靠的控制级网络确定、快速、高可靠的控制级网络( (μ∑μ∑Network-100Network-100) )主要技术参数主要技术参数采用快速、稳定、可靠的机组级控制光纤传输通讯网络-μΣNetwork-100网络• 通讯速度100Mbps，实现高速数据的通讯• 采用光纤环网，令牌传送，遵从FDDI协议，保证网络负荷的稳定，较以太网用于工业控制系统的最大优势，在于网络通讯的确定性• 二重化环状冗余网络，令牌双方向向传送，采用信息回绕（LOOP BACK）技术，实现了在网络线路、站点故障下的数据通讯104#站站3#站站2#站站1#站站线路故障线路故障正常情况正常情况站故障站情况站故障站情况传送线路故障情况传送线路故障情况4#站站2#站站1#站站3#站站主线主线SUB NLINE双重化、环形令牌网的双重化、环形令牌网的L Loop Backoop Back功能功能4#站站3#站站2#站站1#站站返回返回故障站故障站•某个站点故障情况下其他站点仍可正常传送•单一网络通讯线路故障情况下，各站点数据传输都不会受到影响•在某个局部两条通讯线路均故障的极端情况下(如：循泵通讯线路施工切断)，各站点仍可正常传递数据•任何故障发生时，及时报警，配合维护方式，系统故障消除，网络自行恢复11(其他系统)1通讯接口站人机接口控制器控制器100 M令牌光纤网8HIACS-5000MHIACS-5000M系统与其他系统的通讯接口系统与其他系统的通讯接口通讯接口站有如下特点通讯接口站有如下特点·模块式结构，配置灵活；·为多接口、对协议接口站，可通过方面的组态界面，实现对某个接口的协议定义；·每个接口站最多可配置8个接口，接口每个接口协议可自由指定；·接口可根据需要进行冗余配置；·常用通讯协议采用标准的通讯软件模块，对特别要求的不常用通讯协议，可据需要定制。

组态便捷、配置灵活组态便捷、配置灵活的通讯接口站的通讯接口站12高可靠的电源系统构成高可靠的电源系统构成初 级48V48VACAC5V5V初 级交流供电初级模块次级模块系统供电用电设备电源系统有如下特点电源系统有如下特点·每个用电设备均独立配置电源装置；·为每个用电设备配置的电源装置均是双重化冗余配置的；·实现双路电源故障下的切换时间为：0ms；·对电源状态可实现监视，故障时及时报警；配合电源装置维护，电源系统可用性更高故障排除，系统状态自动恢复13适应电站环境的、可靠的接地系统设计适应电站环境的、可靠的接地系统设计AC 220VAC 220VCTLCTLCTLCTLCTLCTL地脚螺钉单点接地接地系统有如下特点接地系统有如下特点·电厂无需为DCS系统设置单独的地，系统只需要单点接入电厂的电气地即可·对接地条件具有极强的适应性，只要接地电阻不大于100欧姆，DCS系统就可以正常工作14HIACS-5000M配置的控制器-R600CH组态、维护便捷专为电站设计采用高功能、高可靠性的控制器•一种高功能的控制器(高速度、大容量)适用于汽轮机控制(DEH)，调节控制(MCS)，顺序控制(SCS)，燃烧控制(MBS)，励磁控制(AVR)，燃汽轮机控制等电厂所有控制功能；•控制器冗余配置，无扰切换；冗余切换时间仅1毫秒。

•使用RISC技术的R600系列控制器，性能更加强大•同一控制器哪可对不同的任务设定不同的控制周期•系统程序与应用程序存贮在不同的存储器中，系统更加安全可靠15快速、高可靠的控制器结构快速、高可靠的控制器结构O/EμΣ-Network-100 100Mbps高速并行I/O总线>100MbpsO/ERisc32位处理器PMSO/EO/ERisc32位处理器PMSI/O模件I/O模件I/O模件Tie-Back总线R600CHCTL双重化光纤令牌网络热冗余高速RISC处理器高速总线智能化I/O模件RISCRISC工业级工业级处理器芯片，处理器芯片，相当于同等主相当于同等主频的一般频的一般PC3-4PC3-4倍的处倍的处理速度理速度专门的总线用于冗专门的总线用于冗余余CPUCPU的信息交换，的信息交换，不占用控制级网络不占用控制级网络的通讯负荷的通讯负荷控制器实时系统软件控制器实时系统软件PMSPMS，处，处理速度快，实现了同一控制器理速度快，实现了同一控制器中不同任务可设定不同的控制中不同任务可设定不同的控制周期周期(10ms(10ms间隔设定间隔设定) )，而且不，而且不产生内存垃圾产生内存垃圾高速的高速的I/OI/O并行总线，实并行总线，实现了网络、控制器、现了网络、控制器、I/OI/O系统的系统的“ “全程高速全程高速” ”通路通路16控制器应用的负荷实测结果控制器应用的负荷实测结果(W(W厂厂) )NO.CTL运算周期(ms)实测负荷率1MCS12002345678MCS2100FSS100200200100200509200BMS&MILL2SCS1SCS2SCS3DASBMS&MILL110.2310.1812.3211.8611.4510.976.386.205.665.499.869.505.365.1823.623.114.0213.58Max(%)平均(%)在控制周期在控制周期50ms50ms的情况下，的情况下，最大负荷率仅最大负荷率仅为为23.6%23.6%；；17例例2:2:某电厂某电厂CTLCTL负荷实测结果负荷实测结果(N(N厂厂) )NO.CTL运算周期(ms)实测负荷率1OPC202345678BTC200通风2002002002002002009200BMS&MILL2CCS辅机1辅机2DASBMS&MILL128.8428.0610.6910.448.528.307.527.327.036.8317.5517.095.385.1319.8319.2018.6818.53Max(%)平均(%)在控制周期在控制周期20ms20ms的的OPCOPC控制器，最大负控制器，最大负荷率也仅为荷率也仅为28.84%28.84%；；18例例3:3:某电厂控制器内存实测数据某电厂控制器内存实测数据(w(w厂厂)(1/2))(1/2)NOCTL功能内存区已占用%未用区%1BTC694逻辑区通讯区1992MCS16942983MCS24961994MSC13971995BMS16942986BMS2793199逻辑区通讯区逻辑区通讯区逻辑区通讯区逻辑区通讯区逻辑区通讯区使用实时系统软件使用实时系统软件PMSPMS，不产生内存垃，不产生内存垃圾，控制器内存占有圾，控制器内存占有率低，本例中不超过率低，本例中不超过10%10%19例例3:3:某电厂控制器内存实测数据某电厂控制器内存实测数据(w(w厂厂) )(2/2)(2/2)(2/2)(2/2)NOCTL功能内存区已占用%未用区%7SCS1694逻辑区通讯区2988SCS26942989DAS49629810DEH49629811MEH199199逻辑区通讯区逻辑区通讯区逻辑区通讯区逻辑区通讯区使用实时系统软件使用实时系统软件PMSPMS，不产生内存垃，不产生内存垃圾，控制器内存占有圾，控制器内存占有率低，本例中不超过率低，本例中不超过10%10%20HIACS-5000MHIACS-5000M系统的人机界面系统的人机界面主要包括： ● 工程师站 ● 操作员站 ● 历史站 ● 值长站主要特点• 全中文化界面 各个功能，各个层次都是中文化的，因此称为全中文 化界面• 工程师站 1.装有高功能的Hierarchical CAD系统，绘图简便，执行文件与图形文件自动一致化，作图与编程一步完成 2.采用大宏指令分层可定义结构，进行控制逻辑回路的阶层设计，采用图形界面和POL语言（POL：Problem Oriented Language)，不需要工程师具有专门的计算机软件的知识，就能掌握系统组态、修改和维护等工作 3.通过逻辑仿真功能，在实体的控制器上检证FDB逻辑演算，能减少系统现场的调整，大修时的恢复确认等工作量。

• 操作员站1·采用服务器集群式软件结构，完成分布计算、冗余处理，使其具有高可靠性2·采用开放式网络结构及通用性强的操作系统，使其可扩展性强3·采用先进的窗口技术，通过丰富、灵活的画面，使用户操作更直观、方便4·提供面向对象，可视化定义的开发工具，用户无需编程，可进行监视、操作画面的组态，操作端可自动生成5·通过图形界面提供多种维护功能，使其可维护性强•历史站1·可收集所有数据库中的点2·报表收集（时间型，事件型）3·检索功能（时间检索、名称检索）4·趋势回放功能：所有被采集点均可以以趋势图方式回放5·可请求或设定自动转储至指定介质213.日立的协调控制策略日立的协调控制策略 ●采用MWD信号作为炉侧能量需求信号； 用主蒸汽压力修正发电量反馈信号MW，可以计算主蒸汽压力变动对发电量的影响，即可将发电量的偏差降到零，也能将governor稳定在一定位置 ●动态并行前馈控制 为子系统建立前馈设定信号，一改从来基于反馈的串行控制方式，而是采用动态的并行前馈控制，实现小偏差调节控制 ●过程加速(BIR)控制 针对负荷变化的过程，恰当地对锅炉输入进行调整，引入BIR信号，将各子系统的锅炉输入量控制得比平衡量多些或少些，进一步加快机组对负荷变化的响应22日立协调控制策略说明日立协调控制策略说明A AC CD DA:采用MWD信号作为锅炉侧的能量需求信号，比其他厂家采用P1信号的方式快一个锅炉的综合时间常数Tb； 用主蒸汽压力修正发电量反馈信号MWB:将主蒸气压力调节分量叠加到MWD上，以克服内扰；C:动态并行前馈：为锅炉的各个子系统建立前馈设定信号；D:在负荷变化过程中，引入过程加速信号(BIR),进一步加快机组对负荷的响应。

B BA A234. HIACS-5000M在中国的主要业绩在中国的主要业绩福州福建省江西省南昌昆明海海南南島島湖北省合肥北京市天津市石家庄河北省河南省西安甘粛省山西省太原上海市上海市青海省四川省成都市台湾省安徽省江苏省南京市山東省济南济南湖南省貴州省貴陽宁夏回族宁夏回族自治区自治区銀川黑龙江省黑龙江省⑱⑦⑦⑤⑭⑰⑬①乌鲁木齐乌鲁木齐西藏自治区西藏自治区新疆维吾尔自治区新疆维吾尔自治区西宁西宁拉拉萨萨陕陕西西省省呼和浩呼和浩特特郑郑州州武汉云南省云南省广西壮族自治区广西壮族自治区南宁南宁广东省广东省广州广州哈尔滨哈尔滨兰州兰州浙江省杭州辽宁省辽宁省沈沈阳阳吉林省长春长春长沙⑧⑯北京日立北京日立内蒙古自治区内蒙古自治区⑳③383523373628382639322931342725②⑥⑨⑩⑪⑮⑲2122302433④④⑫24HIACSHIACS系统在中国系统在中国 机组出力分类900MW600MW500MW350MW300MW200MW其他 合计HIACS-5000M新机220410440改造1311217HIACS-5000/3000新机281415改造1441349合计2222425531312125国内其他近期交付和即将交付的新机国内其他近期交付和即将交付的新机DCS(1/2)DCS(1/2)顾客名称机组容量功能范围投运时间上海外高桥二期2×900MW(超临界)MCS/DAS/SCS/FSSS/MEH/SIS2003/12华润常熟电厂3×600MW(超临界)MCS/DAS/SCS/FSSS/MEH/DEH/脱硫2004/4/92005/1河北王滩电厂4×600MWMCS/DAS/SCS/FSSS/MEH/DEH/ETS2005/2潮州三百门电厂4×600MW (超临界)MCS/DAS/SCS/FSSS/MEH/DEH/ETS/脱硫2005/10阜阳华润电力2×600MW (超临界)MCS/DAS/SCS/FSSS/MEH/DEH/ETS2006/4大唐三门峡电厂2×600MW (超临界)MCS/DAS/SCS/FSSS/MEH/DEH/ETS2006/226国内近期交付和即将交付的新机国内近期交付和即将交付的新机DCS(2/2)DCS(2/2)顾客名称机组容量功能范围投运时间河南华润首阳山2×600MW (超临界)MCS/DAS/SCS/FSSS/DEH/ETS/MEH2005/6元宝山4号机组600MWMCS/DAS/SCS/FSSS/DEH/ETS/MEH2006/3南阳天益2×600MW (超临界)MCS/DAS/SCS/FSSS/DEH/ETS/MEH2008/3/5华能阳逻电厂2号300MWMCS/DAS/SCS/FSSS/DEH2000/10大唐唐山电厂2×300MWMCS/DAS/SCS/FSSS/DEH/脱硫2004/1/4国投北部湾电厂2×300MWMCS/DAS/SCS/FSSS/DEH/MEH/BPC2004/2陡河7、8号机200MW脱硫2004、5/9大唐红河开原电厂2×300MWMCS/DAS/SCS/FSSS/DEH/ETS/MEH/循环硫化床2005/427超群的系统制造水平超群的系统制造水平摘自《过程自动化技术信息》1996年3期《火电厂分散控制系统及汽轮机数字电液控制应用情况与意见》（电力部热工自动化专家调查组）。

专家调查结果：近期统计结果：在中国境内使用的HIACS-5000M系统，硬件质量表现极为出色，损坏率极低以外高桥2*900WM机组、常熟3*600MW机组、阜阳2*600MW机组为例，其模件的损坏率均为零系统名称调查电厂数模件平均损坏率(%)外设平均损坏率(%)HIACS30.50INFI-9051.742.8MAX-100022.811.85WDPF55.863.08T-ME28.22.3528。