HIACS-5000M大型電站集散型控制系統分析

1 引言
1.1 電站控制工程面臨的問題
(1) 基本問題
系統規模大;高可靠性;快速性、快速控制、快速保護;控制策略。
(2) 新形勢下，新的要求
提高自動化水平，降低工程造價;DCS系統的地理分散配置:減少電纜、減少中控室及設備間面積;提高經濟運行水平。
1.2 HIACS系統特點
(1) 高可靠性:接受控制系統設備分散化、自動化;
(2) 易擴展性:采用遞階數據通信網絡，使通信分層化;
(3) 控制、保護的快速性:采用獨特的硬件、軟件體系設計，保證了大機組控制工程師保護、控制作用的快速性;
(4) 化硬件:受控設備接口模塊化、集成化;
(5) 監視操作性好:采用高智能操作員站;
(6) 軟件編程容易:采用控制圓形編程，自動生成執行文件;
(7) 系統維護方便:采用漢字提示、人機對話維護方式。

2 HIACS系統發展過程
HACS系統的發展過程示意圖如圖1所示:

圖1 HACS系統的發展過程示意圖

3 國電公司九江火力發電廠Ⅲ期工程1、2號機組控制室布局
布局圖如圖2所示。

圖2 1、2號機組控制室布局圖

4 系統結構和實時通信網絡
系統結構如圖3所示。

圖3 系統結構示意圖

(1) 系統結構的特點:
FDDI高速光纖網作為控制級網絡;
設計了外圍設備網絡，作為對外的通信網絡;
站功能相對完整獨立，系統性強;
負荷均衡、無重負荷點、無薄弱環節;
提高系統自治性。
(2) 控制級通信網絡特性(μΣ-100);
速率:100Mbps(信號轉送速度125Mband);
規格:IEEE802.5;
介質:光纖(GI-50/125μm);
掛站數:255;
站間距離:Max100km;
總長:Max100km;
通道方式:1:N，1:1均可;
網絡結構:雙重化環型網;
通信內存:Max256KB。
Loop Back功能圖如圖4所示。

圖4 Loop Back功能圖

5 電源分系統的優化設計
HIACS系統電源結構圖如圖5所示。

圖5 HIACS系統電源結構圖

6 高抗干擾的接口電路設計
工業環境下的主要干擾特性及對策方法如圖6所示:

圖6 抗干擾及其對策

電源隔離及單點接地系統設計如圖7所示。

圖7 接地系統示意圖

7 完善的故障的診斷系統
(1) 完善的閉環控制系統故障診斷概念，如圖8所示。

圖8 系統診斷概念

(2) 計算機科學的故障診斷方法:
控制器故障的診斷:
非法指令校驗;
非法地址校驗;
總線周期校驗;
WDT超時校驗;
內存校驗;
DMA錯誤校驗。
(3) 計算機科學的故障診斷方法
網絡故障的診斷:
CRC(循環冗余校驗);
ARO(自動重發操作);
站應答校驗;
超時校驗。

8 雙重化配置及可維護特性
(1) 系統雙重化，冗余設計思想和實施方法
操作總站:操作員站多臺并列運行，互為備份;
通信網絡:μΣ-100雙重化;
機器群級控制器:CPU模板雙重化、電源雙重化、網絡雙重化、控制器雙重化。
(2) IACS系統提高可維護性的對策及效果如附表所示。

9 控制軟件組態(EWS)
(1) 強大的CAD功能
采用全圖形化工作界面，直觀、方便;
屏幕上圖形文件直接編輯生成控制器執行程序文件;
邏輯圖上直接進行程序的增/刪修改，可進行局部編譯，生成執行文件，保證了圖形文件個執行文件的一致性;
—中間變量自動生成
—通信數據的自動傳送
—采用工程量數值表示，進行在線監視。
遞階分層的控制邏輯，使組態制作、監視更為容易。

10 操作員站系統
(1) 操作員站中的歷史站(歷史數據存貯專用設備)，具備的功能如圖9所示界面:

圖9 操作員站界面圖

保存功能:硬盤保存周期:1個月包括數據、報表、SOE、事故追憶、趨勢;
采集功能:數字量數據采集周期:1秒采集3000點;模擬量數據采集周期:1S采集512點，5S采集240點，30S采集480點;
存貯功能:每月5號提示保存功能數據到位置光盤;
歷史數據的顯示功能:按某一速度，時間段和起始時候顯示所選擇數據歷史趨勢，顯示某時間段最多8點歷史數據一覽、顯示存貯的報表、事故追憶、SOE等;歷史站可在硬盤保留顯示以下內容:報警及恢復信息;記錄35000條;狀態變位140000條;操作140000條;SOE記錄3500條。
11 結束語
綜上所述，該系統自2002年在國電九江電廠投入運行至今，實際運用情況良好，系統穩定可靠，便于人工操作，系統維護，系統功能健全。