dcs设计过程（转载--浅析DCS逻辑设计的可靠性优化）

来源：热控圈

摘要：在DCS系统中，设备的组态逻辑要依据现场情况设计出合理可靠的逻辑。为了实现现场设备安全稳定运行，需要在逻辑时序性方面、加强重要信号辅助判断、规避异常合理化设置以及多测点灵活性选取等方面做设计，防止设备误动的同时也要防止设备拒动，最终都是为了提高DCS逻辑的整体可靠性。对一些重要设备的逻辑进行可靠性优化设计，可以有效避免生产设备失控导致的不可预知的事故，能进一步的降低设备异常时对系统带来的扰动。

1.概述

我厂一二期DCS系统采用的是GE新华的DCS系统，它以灵活性、可靠性、控制功能齐全、人机界面友好性及通讯的方便性，广泛应用在火电企业等自动化生产控制领域。自动控制涉及到很多设备其逻辑尤其繁多，要做到防止设备勿动的同时也要防止设备拒动，控制稳定性及可靠性要求很高，进一步提高项目应用集散控制系统DCS的可靠性尤为重要。

在DCS逻辑设计时，对于控制系统中逻辑功能块运算时序性和逻辑块的运算序号做出合理设计以防逻辑出现歧义误动拒动；对于重要信号增加辅助判断加强信号的判断强度；对于设备潜在的异常风险需要配置合理规避风险的设置；对于协调控制系统中多模拟量测点需要做灵活性选取可靠性设计以防对对系统的调节带来扰动。

2.存在的问题

当前DCS系统中一些逻辑及逻辑设计时中存在一些问题，对一些重要电气设备反馈，如真空泵反馈电气仅仅送来一个运行的反馈信号，而停止的反馈信号则由运行信号取反，如果同时使用到该设备的运行和停运信号，在DCS逻辑页中扫描中可能出现两个信号同时在或两个信号同时不在的情况，对此需要设计规避这类异常的逻辑。对于一些设备的重要状态，需要做人工手动确认防止运行人员在不明确设备的状态下误动设备，需要运行人员做就地状态与逻辑中的状态一致性检查确认。对于一些重要设备的运行状态可增加电流、频率等辅助判断，强加设备异常监控。对于每天机组氧量测点多达4个，简单的取平均时，抗测点异常时扰动能力不强。

3.可靠性优化

3.1 时序性

在DCS逻辑中，其逻辑页扫描周期是根据需要设定的，扫描时从本页中最小块号开始扫描，合理的扫描顺序设计可以有效避免数据跨扫描周期差异性错误。以真空泵逻辑为例，当前真空泵突然停运需要联启另外一台真空泵。由于真空泵仅有一个运行的反馈信号，可能出现以下两种情况：

①设备启动瞬间误动：逻辑扫描的瞬间运行信号刚来，停运信号还未消失，设备误动。

②设备跳闸瞬间拒动：逻辑扫描的瞬间停运信号刚来，运行信号已经消失，设备拒动。

通过对运行信号增加1秒的TD-ON（延时接通）再串一个1秒的TD-OFF（延时断开）块，保证设备启动时停运信号先消失，运行信号后来；设备调停时停运信号先来，运行信号后消失。逻辑如下图所示：

3.2 辅助判断

对于一些重要设备的运行信号不可靠时，通过增加其他信号做辅助判断，可有效增加设备整体可靠性。如变频器，当变频器的频率低于一定值时，虽然变频器的停运状态未来，但是变频器已处于不正常的负载状态，这时需要通过变频器的频率来辅助判断变频器的状态。如下逻辑图：

变频器启动时频率很低，需要屏蔽启动时低频情况，只有当变频器启动正常后，频率低于定值才能触发相应的逻辑。

3.3 规避异常

对于一些设备的重要状态，如一次风机等的工变频信号，它们不能同时在又不能同时不在，就地的工变频状态又要和逻辑中使用的工变频逻辑相对应，对此需要运行人员做就地状态与逻辑中的状态一致性检查确认，防止运行人员在不明确设备的状态下误启设备。

如在变频的凝泵启动过程中，运行人员需要确认就地处于变频状态，然后在DCS画面中选中设备为变频，对应的逻辑也选择了变频，它们与变频器、凝泵的允许信号一起组成新的允许信号启动整套设备。这样就人为的做了检查确认，在没有检查确认的情况下设备无法启动。逻辑如下图所示：

3.4 多测点选取

对于机组氧量测点抗扰动选取问题，我们对4个测点逻辑进行优化：

原逻辑：4个测点取平均参与氧量自动调节，A侧2个测点和B侧2个测点中任一测点异常退出自动。

现逻辑：4个测点取平均，当一个测点异常，切除该测点后其余各点取平均，不退氧量自动，当≥2个测点异常退出氧量自动调节。

通过优化后的逻辑，参与调节的测点比原先逻辑可靠性和抗扰动性都增强。

4.总结

通过逻辑可靠性研究设计，我们关注DCS逻辑的时序可以减少设备的误动和拒动；通过辅助的判断加强设备信号的可靠性；通过符合现场实际情况的设计有效规避不明状况的设备误启动；通过合理的多测点选取逻辑减少测点参数异常引起的调节扰动，最终为机组安全稳定运行提供有效的技术措施。（来源： 电力科技创新）

参考文献

[1] GE能源集团 XDPS-400e 控制器和驱动软件用户手册－算法块 GEK-114712 V1.0

[2] GE能源集团 XDPS-400e HMI软件用户手册－工程师站软件 GEK-114885 V2.0

[3] GE能源集团 XDPS-400e 系统手册－IO卡件 GEK-114883 V2.0

本文作者：孟科技、李海洋、李勇