第1章分散控制系统基础
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等原因引起炉膛爆炸而采取的监视和自动控制措施。其包括燃烧器控制系统BCS和 炉膛安全系统FSS，实现功能有：炉膛吹扫、点火器及油枪切投控制、火焰监视及 炉膛灭火保护、主燃料跳闸MFT。 汽轮机数字电液调节系统（Digital Electro-Hydraulic Control System, DEH）
组成 厂级自动化系统 厂级管理信息系统MIS 厂级监控信息系统SIS 机组级自动化系统 DCS 热工系统自动化 电气系统自动化
功能配置 MIS系统
处于电厂的最高级，具有对内管理和对外营销两大功能。 SIS系统
作为机组级DCS系统与厂级MIS系统的中间系统SIS，起着承上启下的作用。它 以实时监控为主，同时兼有实时信息管理的作用。因此，必须建立一个较为完善并 具有一定规模的实时数据库。其主要功能：
分散控制系统基础
1.1 概述
1.1.1 分散控制系统（Distributed Control System，DCS)
以分布在不同物理位置的多台计算机为基础，采用“分散控制、集中操作” 分级管理”原则设计的控制系统。
1.1.2 分散控制系统的产生与发展
1. 常规模拟仪表控制系统 基地式仪表：
控制系统与被控对象在机械结构上是组合在一起的；而且控制系统的各个部 分包括检测、计算、执行、人机界面等也做成一个整体，就地安装在被控对象之 上。
分散控制系统基础
DCS的主要功能包括：
数据采集系统（Date Acquisition System, DAS） 快速准确的反应参数变化和设备状态，为操作提供依据。 数据采集系统的主要功能包括：数据采集与处理、屏幕显示、打印记录、历史
数据存储与检索等。 模拟量调节系统（Moduwk.baidu.comation Control System, MCS）
系统名称 TDC-2000，TDC-3000 N-90，INFI-90，Symphony WDPF，OVATION I/A Series MAX-1000
CENTUM，μXL HIACS-3000，HIACS-5000 LN-2000 HS2000，MACS
EDPF-NT
分散控制系统基础
1.1.3 火电厂自动化系统
电气系统的操作，监视。
分散控制系统基础
1.2 分散控制系统的构成原理
分散控制系统是一种集成了多种高新技术的新型控制系统，其原理结构是比 较复杂的。我们应该从多种角度来认识和分析分散控制系统。 1.2.1 从控制系统的角度来看
DCS是一种分级的控制系统。各级完成不同的功能。 • 分散控制系统的功能分层体系 功能分层体系是分散控制系统的显著特点，是实现控制功能分散，操作显示 集中的关键。 按系统结构进行垂直分解：它包括四级（见图1-3），各级相对独立，又相互 联系，不同的级完成不同的功能。 同一级进行水平分解：它可分为具有功能类似的站，各站相对独立，又相互 联系，不同的站完成不同的功能。
主、辅机的启动顺序和机组的联锁保护。
顺序控制是按一定的顺序、条件和时间要求，对工艺系统中各有关对象进行自 动控制的一种技术，主要用于主辅机的自动启停操作和联锁保护
分散控制系统基础
炉膛监测保护系统（Furnace Safeguard Supervision System, FSSS） 防止炉膛爆炸，燃烧管理。 对锅炉点火和油枪进行程序自动控制，并有防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压
分散控制系统基础
• 全厂综合性能计算和操作指导 • 全厂负荷优化调度 • 机组寿命管理 • 状态监视、故障诊断及相关处理指导 • 机组优化控制 DCS系统 火力发电厂中，DCS系统包括热工系统自动化和电气自动化。 在尚未统筹考虑厂级自动化前，单元机组监控系统DCS不仅完成机组直接监控 功能，而且逐步扩大管理职能。例如机组性能计算、寿命管理等。管理功能的加强 使DCS系统日趋复杂，每台机组重复设置相同的软件模块。这样，往往造成投资浪 费和可靠性降低。 在明确提出火电厂厂级自动化以后，应尽量简化单元机组级DCS的功能，主要 服务于对机组的直接监控。凡是实时性不强的功能可上移至厂级SIS。
2. 计算机集中控制系统 克服了常规仪表的缺点，但存在致命缺点“功能集中，危险集中” 。 控制功能、监视操作功能和信息管理功能集中在一台计算机上完成。
3. 分散控制系统
在分析常规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统的基础上，人们产生了危 险分散的设计思想，即控制功能分散、监视操作功能集中。
控制功能：分布在电子设备间的多个现场站中。 监视操作：分布在控制室的多个操作员站中。 信息管理：分布在办公室的多个工作站中。
维持设备正常运行，保证参数在正常范围，提高生产稳定性、经济性。 MCS系统一般包括：机组协调控制系统、主汽温控制系统、再热汽温控制系统 、给水控制系统、燃烧控制系统、除氧器水位控制系统、除氧器压力控制系统、辅 助蒸汽压力控制系统、高加水位控制系统、低加水位控制系统等。 开关量顺序控制系统（Sequence Control System, SCS）
分散控制系统基础
4. DCS的产生和发展 微机技术 + 通信技术+ CRT技术 + 控制技术 = 分散功能 集中功能 人机界面 控制功能
DCS TDC-2000
国家
美国 日本 中国
公司 Honeywell Bailey Westinghouse Foxboro Leeds&Northrup
横河 日立 山东鲁能控制 和利时 北京智深
单元组合仪表：
控制系统与被控对象在机械结构上是分开的；检测、计算、执行、人机界面 有不同的单元实现，根据控制功能进行组合构成控制系统。
分散控制系统基础
缺点： 在控制功能方面：控制算法靠电阻、电容、电感等元件的电气规律完成，不能 实现复杂控制。 在监视操作方面：仪表多，监视操作不方便。 在信息管理方面：手工抄表，不准确。
机组启动，转速控制。 汽轮机紧急跳闸系统（Exigency Tread System, ETS）
汽机保护跳闸。 确保在下列事故状态关闭汽轮机全部蒸汽进汽阀门、抽汽逆止门等，以使汽轮 机安全停机。汽轮机主机保护有：润滑油压低、真空低跳闸、就地手动停机、轴向 位移大跳闸、发电机跳闸、电超速保护跳闸等。 电气自动化系统（Electricity Automation System, EAS）
组成 厂级自动化系统 厂级管理信息系统MIS 厂级监控信息系统SIS 机组级自动化系统 DCS 热工系统自动化 电气系统自动化
功能配置 MIS系统
处于电厂的最高级，具有对内管理和对外营销两大功能。 SIS系统
作为机组级DCS系统与厂级MIS系统的中间系统SIS，起着承上启下的作用。它 以实时监控为主，同时兼有实时信息管理的作用。因此，必须建立一个较为完善并 具有一定规模的实时数据库。其主要功能：
分散控制系统基础
1.1 概述
1.1.1 分散控制系统（Distributed Control System，DCS)
以分布在不同物理位置的多台计算机为基础，采用“分散控制、集中操作” 分级管理”原则设计的控制系统。
1.1.2 分散控制系统的产生与发展
1. 常规模拟仪表控制系统 基地式仪表：
控制系统与被控对象在机械结构上是组合在一起的；而且控制系统的各个部 分包括检测、计算、执行、人机界面等也做成一个整体，就地安装在被控对象之 上。
分散控制系统基础
DCS的主要功能包括：
数据采集系统（Date Acquisition System, DAS） 快速准确的反应参数变化和设备状态，为操作提供依据。 数据采集系统的主要功能包括：数据采集与处理、屏幕显示、打印记录、历史
数据存储与检索等。 模拟量调节系统（Moduwk.baidu.comation Control System, MCS）
系统名称 TDC-2000，TDC-3000 N-90，INFI-90，Symphony WDPF，OVATION I/A Series MAX-1000
CENTUM，μXL HIACS-3000，HIACS-5000 LN-2000 HS2000，MACS
EDPF-NT
分散控制系统基础
1.1.3 火电厂自动化系统
电气系统的操作，监视。
分散控制系统基础
1.2 分散控制系统的构成原理
分散控制系统是一种集成了多种高新技术的新型控制系统，其原理结构是比 较复杂的。我们应该从多种角度来认识和分析分散控制系统。 1.2.1 从控制系统的角度来看
DCS是一种分级的控制系统。各级完成不同的功能。 • 分散控制系统的功能分层体系 功能分层体系是分散控制系统的显著特点，是实现控制功能分散，操作显示 集中的关键。 按系统结构进行垂直分解：它包括四级（见图1-3），各级相对独立，又相互 联系，不同的级完成不同的功能。 同一级进行水平分解：它可分为具有功能类似的站，各站相对独立，又相互 联系，不同的站完成不同的功能。
主、辅机的启动顺序和机组的联锁保护。
顺序控制是按一定的顺序、条件和时间要求，对工艺系统中各有关对象进行自 动控制的一种技术，主要用于主辅机的自动启停操作和联锁保护
分散控制系统基础
炉膛监测保护系统（Furnace Safeguard Supervision System, FSSS） 防止炉膛爆炸，燃烧管理。 对锅炉点火和油枪进行程序自动控制，并有防止锅炉炉膛由于燃烧熄火、过压
分散控制系统基础
• 全厂综合性能计算和操作指导 • 全厂负荷优化调度 • 机组寿命管理 • 状态监视、故障诊断及相关处理指导 • 机组优化控制 DCS系统 火力发电厂中，DCS系统包括热工系统自动化和电气自动化。 在尚未统筹考虑厂级自动化前，单元机组监控系统DCS不仅完成机组直接监控 功能，而且逐步扩大管理职能。例如机组性能计算、寿命管理等。管理功能的加强 使DCS系统日趋复杂，每台机组重复设置相同的软件模块。这样，往往造成投资浪 费和可靠性降低。 在明确提出火电厂厂级自动化以后，应尽量简化单元机组级DCS的功能，主要 服务于对机组的直接监控。凡是实时性不强的功能可上移至厂级SIS。
2. 计算机集中控制系统 克服了常规仪表的缺点，但存在致命缺点“功能集中，危险集中” 。 控制功能、监视操作功能和信息管理功能集中在一台计算机上完成。
3. 分散控制系统
在分析常规模拟仪表控制系统和计算机集中控制系统的基础上，人们产生了危 险分散的设计思想，即控制功能分散、监视操作功能集中。
控制功能：分布在电子设备间的多个现场站中。 监视操作：分布在控制室的多个操作员站中。 信息管理：分布在办公室的多个工作站中。
维持设备正常运行，保证参数在正常范围，提高生产稳定性、经济性。 MCS系统一般包括：机组协调控制系统、主汽温控制系统、再热汽温控制系统 、给水控制系统、燃烧控制系统、除氧器水位控制系统、除氧器压力控制系统、辅 助蒸汽压力控制系统、高加水位控制系统、低加水位控制系统等。 开关量顺序控制系统（Sequence Control System, SCS）
分散控制系统基础
4. DCS的产生和发展 微机技术 + 通信技术+ CRT技术 + 控制技术 = 分散功能 集中功能 人机界面 控制功能
DCS TDC-2000
国家
美国 日本 中国
公司 Honeywell Bailey Westinghouse Foxboro Leeds&Northrup
横河 日立 山东鲁能控制 和利时 北京智深
单元组合仪表：
控制系统与被控对象在机械结构上是分开的；检测、计算、执行、人机界面 有不同的单元实现，根据控制功能进行组合构成控制系统。
分散控制系统基础
缺点： 在控制功能方面：控制算法靠电阻、电容、电感等元件的电气规律完成，不能 实现复杂控制。 在监视操作方面：仪表多，监视操作不方便。 在信息管理方面：手工抄表，不准确。
机组启动，转速控制。 汽轮机紧急跳闸系统（Exigency Tread System, ETS）
汽机保护跳闸。 确保在下列事故状态关闭汽轮机全部蒸汽进汽阀门、抽汽逆止门等，以使汽轮 机安全停机。汽轮机主机保护有：润滑油压低、真空低跳闸、就地手动停机、轴向 位移大跳闸、发电机跳闸、电超速保护跳闸等。 电气自动化系统（Electricity Automation System, EAS）