一種發電廠一體化控制器制造技術

本發明專利技術公開了一種發電廠一體化控制器。該控制器集通信管理和可編程邏輯控制于一體，是實現發電廠DCS系統，NCS系統和輔機系統一體化設計的基礎控制平臺。其功能主要包括：一體化控制器具備發電廠傳統DCS控制器的所有功能。通過可編程邏輯控制技術，根據主機、輔機和電氣設備的工藝要求和控制方式制定控制策略，完成過程控制任務，確保發電廠中的控制設備能夠協調有序的工作；一體化控制器具有專業IED設備管理模塊,能夠完成發電廠中智能設備和電氣設備等IED設備的通信接入、控制管理和系統診斷等。一體化控制器采用現場總線技術完成現場過程信號的采集和智能設備的通信接入。通過PDD特有方式進行網絡變量的管理，完成控制器間數據信息的共享。同時，控制器通過硬件和網絡冗余等多種可靠性設計手段，提高系統一體化設計的可靠性。

【技術實現步驟摘要】
一種發電廠一體化控制器
本專利技術屬于發電廠控制
，具體涉及為發電廠一體化控制器，能夠完成發 電廠主控系統、輔控系統和電氣系統一體化設計。在完成系統控制任務的同時，又能進行安 全的信息共享。
技術介紹
發電廠按控制工藝過程一般分為三個主要控制系統電氣系統、主控系統、輔控系 統。目前主控系統都采用DCS系統平臺完成控制任務，輔助系統多采用PLC控制，電氣設備 無論從設備特性、控制任務，還是系統結構都與熱力設備有著本質區別，在發電廠中一般配 有專用電氣系統(NCS系統)完成電氣設備控制任務。DCS和PLC系統實現的是過程控制任 務，系統開放性好。用戶根據控制設備要求制定控制策略，而NCS系統由于其電氣控制的特 殊性，多為專用系統，系統集成度高，獨立性強，對控制安全的要求更高。發電廠各個控制系 統的特點為發電廠實現全廠數據信息共享帶來了一定的困難。隨之計算機技術的不斷發 展，發電集團正在逐步完善分層管理模式，發電廠作為一個生產車間，管理功能需要實現智能化、數字化、遠程化。為實現上述目標，發電廠必須依賴一 個全廠一體化控制平臺，在系統結構和功能上給予強有力的支持。綜合上述內容，本專利技術提出一種發電廠一體化控制器。該一體化控制器充分考慮 發電廠各個控制系統的特點，集可編程控制技術和智能通信管理于一體。在完成系統控制 任務的同時，又能進行安全的信息共享，是實現發電廠一體化的基礎控制平臺；
技術實現思路
為解決現有技術中存在的以上問題，本專利技術公開了一種發電廠一體化控制器。為 發電廠實現主控系統、輔控系統和電氣系統一體化設計提供基礎控制平臺。本專利技術具體采用以下技術方案—種發電廠一體化控制器，所述一體化控制器為可實現發電廠主控系統、輔控系 統和電氣系統一體化設計的基礎控制平臺；其特征在于所述一體化控制器包括主控芯片CPU、第一至第三以太網口(LAN1、LAN2、LAN3)、 兩路互為冗余的第一 DP總線(DPI)和第二 DP總線(DP2)、一路高速PCIE總線，其中主控芯 片CPU包括上下網點管理模塊、控制邏輯管理模塊；第一以太網口 LANl和第二以太網口 LAN2作為系統監控網絡(ONET)和系統控制 網絡(CNET)共用的通信網絡的接口，完成一體化控制器和發電廠主站間的數據通信，以及 該一體化控制器和其它一體化控制器間的通信，第三以太網口 LAN3作為連接該一體化控 制和另外一個一體化控制器分別作為主用一體化控制器和備用一體化控制器時的同步網 絡接口，完成在主用一體化控制器和備用一體化控制器中的冗余數據同步；所述一體化控制器CPU通過兩路互為冗余的第一 DP總線(DPI)和第二 DP總線 (DP2)連接標準IO板卡，發電廠主控系統和輔控系統熱工設備的需要采集的模擬量信號和開關量信號通過硬接線的方式直接連接到一體化控制器標準IO板卡的輸入端，一體化 控制器通過兩路互為冗余的DP總線完成發電廠主控系統和輔控系統熱工設備現場數據采 集; 所述一體化控制器CPU通過一路高速PCIE總線與外設的現場總線接口卡相連，所 述現場總線接口卡的輸入端和電廠智能執行機構、儀表和電氣系統的專用保護裝置連接， 完成現場智能電氣設備IED的數據采集，其中所述現場總線接口卡包括兩個CAN 口、兩個 Lonfforks 接口、兩個 Profibus 接口和四個 RS-485 接 口 ；所述控制邏輯管理模塊通過設定的邏輯控制算法完成對現場總線接口卡以及標 準IO板卡采集數據的分析和計算，并通過現場總線接口卡輸出相應的控制命令實現對現 場智能電氣設備IED過程控制；所述上下網點管理模塊采用PDD配置管理方式，通過系統控制網絡(CNET)傳輸不 同的一體化控制器之間需要交換過程控制數據，可實現增量下裝實時生效，無需重新啟動 控制器。本專利技術的有益效果如下電廠一體化控制器滿足發電廠控制系統一體化控制的要求，從控制器軟件結構設 計上能夠充分結合發電廠主控系統、輔控系統和電氣系統的特點，以實現發電廠主控系統 和輔控系統中熱力設備控制為基礎，考慮電氣系統工藝特點，引入IED設備管理、事件、錄 波等功能模塊。是實現發電廠各個控制系統間信息共享和數據交換的有效手段，同時為發 電廠生產運行提供全面數據支持。附圖說明圖1為發電廠一體化控制器結構圖2為發電廠一體化控制器的功能結構框圖3為發電廠一體化控制器上下網點管理配置圖4為發電廠一體化控制器IED管理模塊數據結構圖。具體實施方式下面結合說明附圖對本專利技術的技術方案作進一步詳細說明。如圖1所示為發電廠一體化控制器結構圖。所述發電廠一體化控制器在應用結 構上充分考慮發電廠主控系統、輔控系統和電氣系統的控制特點，采用現場總線控制技術， 包括內部高速DP總線，發電廠主控系統和輔控系統熱工設備的信號通過硬接線的方式直 接連接到控制器標準IO板卡，一體化控制器通過內部總線DP完成數據采集。同時通過高 速PCIE總線可以與現場總線接口卡連接，現場總線接口卡支持PROFIBUS、CAN、Lonfforks, Modbus_RTU等多種標準的現場總線協議。發電廠智能執行機構、儀表和電氣系統的專用保 護裝置等IED設備，直接和接口卡的現場總線接口連接，通過高速通信通道PCIE接入一體 化控制器。一體化控制器配置三個獨立的以太網口，第一以太網口 LANl和第二以太網口 LAN2用于構建一體化控制器的系統監控網絡ONET和系統控制網絡CNET。一體化控制器通 過以太網和監控主站連接，通過ONET網絡把一體化控制器采集到的現場數據信息傳輸給 監控主站。一體化控制器之間可以通過以太網相連接，組成CNET網絡，一體化控制器之間 的控制數據通過CNET完成數據交換。如圖2所示為發電廠一體化控制器功能結構示意圖。所述一體化控制器可實現發 電廠主控系統、輔控系統和電氣系統一體化設計的基礎控制平臺。一體化控制器在軟件上 采用模塊化設計，包括實時庫管理模塊(RTDB)、通信管理模塊(dp-net、c-net、o-net、IED 管理模塊)、控制邏輯管理模塊(proconos)、冗余功能管理模塊、系統功能管理模塊(對時、 錄波、事件、配置管理等)；其特征在于所述發電廠一體化控制器包括實時庫管理模塊(RTDB)，RTDB統一實現對控制器 標準I0、IED裝置、(控制器信息點和邏輯運行的中間點)、上下網點(一體化控制器之間需要 傳輸的過程控制點)等實時數據處理和存儲，提供RTDB訪問操作接口。所述發電廠一體化控制器包括通信管理模塊，實現一體化控制器內部和外部的通 信接口。dp-net現場總線鏈路控制功能，通過現場總線現象對一體化控制器標準IO的數據 交換。c-net實現一體化控制器之間數據鏈路控制功能，完成一體化控制器之間的上下網 點的數據交換，并通過F1DD (Process Data Directory過程數據目錄)方式完成上下網點配 置，可實現增量下裝實時生效，無需重新啟動控制器。o-net實現一體化控制器和監控主站 軟件間的數據鏈路控制功能，完成監控數據通過TCP/IP協議在一體化控制器和HMI之間數 據交換。IED管理完成第三方智能設備和一體化控制器之間的數據鏈路控制功能，一體化控 制器通過該模塊對IED設備進行統一管理，完成對IED設備的數據本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種發電廠一體化控制器，所述一體化控制器為可實現發電廠主控系統、輔控系統和電氣系統一體化設計的基礎控制平臺；其特征在于：所述一體化控制器包括主控芯片CPU、第一至第三以太網口（LAN1、LAN2、LAN3）、兩路互為冗余的第一DP總線（DP1）和第二DP總線（DP2）、一路高速PCIE總線，其中主控芯片CPU包括上下網點管理模塊、控制邏輯管理模塊；第一以太網口LAN1和第二以太網口LAN2作為系統監控網絡（ONET）和系統控制網絡（CNET）共用的通信網絡的接口，完成一體化控制器和發電廠主站間的數據通信，以及該一體化控制器和其它一體化控制器間的通信，第三以太網口LAN3作為連接該一體化控制和另外一個一體化控制器分別作為主用一體化控制器和備用一體化控制器時的同步網絡接口，完成在主用一體化控制器和備用一體化控制器中的冗余數據同步；所述一體化控制器CPU通過兩路互為冗余的第一DP總線（DP1）和第二DP總線（DP2）連接標準IO板卡，發電廠主控系統和輔控系統熱工設備的需要采集的模擬量信號和開關量信號通過硬接線的方式直接連接到一體化控制器標準IO板卡的輸入端，一體化控制器通過兩路互為冗余的DP總線完成發電廠主控系統和輔控系統熱工設備現場數據采集；所述一體化控制器CPU通過一路高速PCIE總線與外設的現場總線接口卡相連，所述現場總線接口卡的輸入端和電廠智能執行機構、儀表和電氣系統的專用保護裝置連接，完成現場智能電氣設備IED的數據采集，其中所述現場總線接口卡包括兩個CAN口、兩個LonWorks接口、兩個Profibus接口和四個RS?485接口；所述控制邏輯管理模塊通過設定的邏輯控制算法完成對現場總線接口卡以及標準IO板卡采集數據的分析和計算，并通過現場總線接口卡輸出相應的控制命令實現對現場智能電氣設備IED過程控制；所述上下網點管理模塊采用PDD配置管理方式，通過系統控制網絡（CNET）傳輸不同的一體化控制器之間需要交換過程控制數據，可實現增量下裝實時生效，無需重新啟動控制器。...

【技術特征摘要】
1.一種發電廠一體化控制器，所述一體化控制器為可實現發電廠主控系統、輔控系統和電氣系統一體化設計的基礎控制平臺；其特征在于 所述一體化控制器包括主控芯片CPU、第一至第三以太網口(LAN1、LAN2、LAN3)、兩路互為冗余的第一 DP總線(DPI)和第二 DP總線(DP2)、一路高速PCIE總線，其中主控芯片CPU包括上下網點管理模塊、控制邏輯管理模塊； 第一以太網口 LANl和第二以太網口 LAN2作為系統監控網絡(ONET)和系統控制網絡(CNET)共用的通信網絡的接口，完成一體化控制器和發電廠主站間的數據通信，以及該一體化控制器和其它一體化控制器間的通信，第三以太網口 LAN3作為連接該一體化控制和另外一個一體化控制器分別作為主用一體化控制器和備用一體化控制器時的同步網絡接口，完成在主用一體化控制器和備用一體化控制器中的冗余數據同步； 所述一體化控制器CPU通過兩路互為冗余的第一 DP總線(DPI)和第二 DP總線(DP2)連接標準IO板卡，發電廠主控系統和輔控系統熱工設備的需要采集的模擬量信號和開關量信號通過硬接線的方式直接連接到一體化控制器標準IO板卡的輸入端，一體化控制器通過兩路互為冗余的DP總線完成發電廠主控系統和輔控系統熱工設備現場數據采集； 所述一體化控制器CPU通過一路高速PCIE總線與外設的現場總線接口卡相連，所述現場總線接口卡的輸入端和電廠智能執行機構、儀表和電氣系統的專用保護裝置連...

【專利技術屬性】
技術研發人員：楊詠林，陳莉，趙忠明，于震江，白雪玲，湯娓，姚志昕，
申請(專利權)人：北京四方繼保自動化股份有限公司，
類型：發明
國別省市：