DCS 光字報警設(shè)計和應用

朱延海 黃衛(wèi)軍 鄭志剛

（1.神華國華 （北京）電力研究院有限公司，北京市朝陽區(qū)，100025；2.神華江蘇國華陳家港發(fā)電有限公司，江蘇省鹽城市，224631）

根據(jù)某電力公司影響機組安全穩(wěn)定運行事件統(tǒng)計數(shù)據(jù)，從2000年1月至2013年2月由于熱控原因造成的非停事件共有114次，其中8次涉及DCS報警系統(tǒng)不完善 （占比7%），導致運行人員沒有及時發(fā)現(xiàn)，擴大事件的發(fā)生；在此統(tǒng)計數(shù)據(jù)之外，有6次定性為運行專業(yè)責任但涉及熱控報警的非停，因此需將完善報警系統(tǒng)作為提高熱控系統(tǒng)可靠性的一項重要措施。

硬光字牌報警裝置的局限性已經(jīng)滿足不了大機組控制需求，隨著DCS系統(tǒng)功能不斷完善和可靠性不斷提高，新建大型火電機組不再配置硬光字牌報警裝置，取而代之的是通過DCS系統(tǒng)軟件實現(xiàn)各類報警。

1 DCS系統(tǒng)報警的主要特點

根據(jù)目前DCS系統(tǒng)應用統(tǒng)計，DCS系統(tǒng)可以實現(xiàn)以下3種報警方式，每種報警方式各有特點。

（1）滾動條報警。滾動條報警一般在數(shù)據(jù)庫、點記錄或邏輯塊中進行配置，數(shù)值只要達到定義報警值就能彈出報警信息，部分DCS系統(tǒng)可以實現(xiàn)分級報警，對于機組啟、停階段或報警設(shè)置不當會觸發(fā)大量報警信息，需要運行人員對每條報警信息進行篩選、確認，增加了運行人員的勞動強度。

（2）數(shù)值變色報警。數(shù)值變色報警是通過在數(shù)據(jù)庫或點記錄中進行配置，可在各系統(tǒng)畫面上顯示，一般用于模擬量數(shù)據(jù)達到限值時數(shù)值變色，不能區(qū)分不同工況下的報警定值，需要運行人員不斷調(diào)看畫面才能獲知報警信息，同樣增加了運行人員的勞動強度。

（3）DCS光字報警，即軟光字報警。通過邏輯組態(tài)和畫面組態(tài)相結(jié)合，在邏輯中對報警信息有選擇地條件判斷處理，并按系統(tǒng)分類在一幅畫面能夠?qū)崿F(xiàn)，同時報警信息可自動鏈接聲音文件實現(xiàn)語音提示，在視覺、聽覺和功能上都能夠滿足運行需求的組合光字報警；軟光字報警還可以根據(jù)DCS系統(tǒng)畫面組態(tài)特性，鏈接到報警信息所對應的畫面或邏輯功能圖，方便運行和維護人員查找。

以上 （1）、 （2）是DCS 系統(tǒng)常用報警方式，但因不能進行有選擇地條件判斷或分類，往往存在報警繁多、功能不全、不直觀、查詢不便等問題而失去報警意義；（3）為最佳報警方式且DCS系統(tǒng)可以實現(xiàn)此功能，但因設(shè)計初期工作量較大，需要多個專業(yè)配合而被忽略。因此，實現(xiàn)DCS 光字報警是熱工報警系統(tǒng)設(shè)計的趨勢，并作為提高熱控系統(tǒng)可靠性的一項重要措施。

2 DCS光字報警的主要功能

DCS光字報警系統(tǒng)除具有常規(guī)報警系統(tǒng)的功能外，還具有組態(tài)靈活、增加／刪減容易、可鏈接至相應系統(tǒng)圖等優(yōu)點。在光字報警發(fā)生時，不僅能及時提醒運行人員迅速做出判斷和處理，還能鏈接到相關(guān)畫面，方便運行和維護人員快速查找。

（1）報警信號可分為多個級別，一般分為2級，但不宜超過3級；若分為2級，重要報警發(fā)生時為紅色光字閃爍，一般報警發(fā)生時為黃色光字閃爍，同時根據(jù)報警級別發(fā)出不同的聲音 （或語音）提示。

（2）在同一系統(tǒng)報警中，重要報警優(yōu)先于一般報警，即重要報警和一般報警同時發(fā)生時，1級菜單顯示紅閃，但在2級菜單中分別進行顯示。

（3）當報警確認后，若重要報警還存在，則光字為紅色平光；若一般報警還存在，則光字為黃色平光；若不存在，則光字為原色，同時聲音消失。

（4）每幅系統(tǒng)圖設(shè)有報警燈 （如右上角或右下角），當任一報警發(fā)生時，報警燈變?yōu)榧t閃或黃閃，該報警燈鏈接到光字報警總圖，也可設(shè)定為自動彈出報警總圖，通過總圖可以查看哪個系統(tǒng)發(fā)生報警，點擊報警光字可以彈出2級報警菜單，2級菜單中列出各個報警項目，從2級菜單中進一步了解報警信息，可鏈接到邏輯圖查看KKS碼和測點位置，也可鏈接到相關(guān)系統(tǒng)圖。DCS 光字報警功能示意圖如圖1所示。

圖1 DCS光字報警功能示意圖

3 報警信息的收集和處理

3.1 報警信息的收集

根據(jù)工藝和生產(chǎn)需求，報警信息應涵蓋以下內(nèi)容：

（1）主、輔機跳閘。如汽機跳閘，MFT 動作，送、引、一次風跳閘，凝結(jié)水泵跳閘等。

（2）重要參數(shù)越限。如主蒸汽壓力、溫度越限，鍋爐壁溫度越限，給水系統(tǒng)參數(shù)越限，大機本體等引起主設(shè)備跳閘或超出正常范圍的參數(shù)。

（3）主要輔助設(shè)備故障、參數(shù)越限。如輔機的油系統(tǒng)異常、輔機本體參數(shù)越限、輔機備用失效、備用設(shè)備自動聯(lián)啟等。

（4）重要自動切除。如AGC、CCS、給水自動、風煙系統(tǒng)自動、小機密封水自動等。

（5）主輔系統(tǒng)故障、參數(shù)越限。如制粉系統(tǒng)、風煙系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、壓縮空氣系統(tǒng)、吹灰系統(tǒng)、密封風系統(tǒng)等參數(shù)越限、設(shè)備故障。

（6）熱工系統(tǒng)電源故障。如熱工就地控制柜電源、DCS機柜電源等報警。

（7）熱工設(shè)備異常。如執(zhí)行器指令與反饋偏差大，裝置故障，測量信號故障，冗余開關(guān)量信號不一致，冗余模擬量信號偏差大。

（8）主要電氣設(shè)備故障。如發(fā)電機、主變、6 kV、PC 段、保安段、MCC 段等開關(guān)設(shè)備故障、參數(shù)越限。

（9）環(huán)保數(shù)據(jù)越限。如：脫硫、脫硝效率，NOx、SO2濃度，分析儀表裝置故障等。

3.2 報警信息的處理

（2）為了防止拒動或誤動，需對冗余的信號進行相關(guān)處理。如對于冗余的3個 （或2個）開關(guān)量信號進行 “異或”處理，以防止在正常運行中3個（或2個）開關(guān)量信號不一致；冗余的3個 （或2個）模擬量進行偏差大處理等。

（3）對于多條報警信息合并時應對每條報警進行“脈沖”處理，以防止一條報警屏蔽其他報警；必要時設(shè)計保持回路，以記錄曾報警的信息。

（4）為了防止正常停運輔機時報警，輔機跳閘信號一般為輔機停運信號與上操作員指令的非，或輔機運行時輔機保護條件動作 （此判斷可能會將輔機開關(guān)自身保護動作或就地事故按鈕動作剔除）；對于不能讀取操作員指令信息的DCS系統(tǒng)，一般會用輔機運行信號延時斷開與上停運信號代替輔機跳閘。

（5）對于可以讀取DPU、網(wǎng)絡(luò)等故障信息的DCS系統(tǒng)，直接引用其故障信息進行報警，否則可設(shè)計 “心跳”邏輯并將信號傳至相鄰DPU，以實現(xiàn)對DPU 或網(wǎng)絡(luò)進行故障監(jiān)視。

4 DCS光字報警設(shè)計

在DCS光字報警設(shè)計中，各DCS系統(tǒng)邏輯處理方式基本一致，但畫面組態(tài)、鏈接系統(tǒng)圖和實現(xiàn)聲音鏈接可能根據(jù)各DCS系統(tǒng)特點有所不同，以EDPF-NT+系統(tǒng)為例介紹軟光字報警設(shè)計方法。

4.1 光字報警典型邏輯設(shè)計

在邏輯設(shè)計中，利用EDPF-NT+系統(tǒng)中PACK／UNPACK 算法塊對各報警信息進行組合／分解，通過GP點獲取大量的報警信息，可減少大量中間點定義；為了便于定義報警聲音級別和光字顏色，在邏輯中根據(jù)報警級別將重要報警和一般報警區(qū)分開來，如圖2所示，ALMB 為報警匯總點，ALMR 為重要報警 （紅色），GP＿R 為重要報警GP點，ALMY 為一般報警 （黃色），GP＿Y 為一般報警GP點，報警通過RS觸發(fā)器 （RS1）保持，在報警畫面中通過ALMB和ALMR、ALMY 的變量組合實現(xiàn)紅閃或黃閃。

圖2 典型報警邏輯圖

4.2 光字報警畫面設(shè)計

大型機組控制參數(shù)多，一幅畫面不能羅列所有的報警信息，所以必須按系統(tǒng)進行分類，設(shè)計1級、2級窗口圖，如某廠660 MW 超超臨界機組，根據(jù)工藝、生產(chǎn)運行需求，共篩選報警條目2400條左右，在光字報警總圖 （1 級窗口圖）中按機、爐、電共設(shè)有101 個光字牌，再對2 級報警菜單（2級窗口圖）進行分級和排版，如圖3所示。

為此，王建磐教授在訪談的最后認為，現(xiàn)在是時候讓國際同行近距離了解和分享中國的數(shù)學教育了，中國數(shù)學教育學術(shù)界也可以借此更深入地了解國際學術(shù)動態(tài)，在交流和學習中進一步完善中國的數(shù)學教育學科體系，讓中國承辦ICME-14成為中國數(shù)學教育崛起的良好契機．

4.3 畫面鏈接

報警畫面分為兩個部分：1級報警畫面和2級報警畫面。1級報警畫面顯示的是按系統(tǒng)或功能劃分的報警，任一報警發(fā)生時，通過1級報警畫面可以獲知哪個系統(tǒng)或功能報警，而2級報警畫面則列出具體報警信息。點擊1級畫面的光字牌可以鏈接到對應的2級報警窗口，在2級報警窗口中通過不同的操作方式可以鏈接到相關(guān)系統(tǒng)圖和邏輯圖。畫面鏈接設(shè)置如下：

（1）在1級報警畫面 （報警總圖）中，如圖3中A 送風機異常，根據(jù)圖2邏輯條件定義的中間點設(shè)置條件語句，實現(xiàn)光字的閃爍。

（2）在組態(tài)2級報警畫面時，通過定義相應的點記錄屬性，如圖2中的GP＿R.A2，可實現(xiàn)邏輯頁面鏈接；也可定義操作區(qū)，鏈接到相關(guān)系統(tǒng)圖；對于2級菜單中的每條光字牌設(shè)置相應條件語句，如圖3中A 送風機跳閘光字變紅色，則條件語句為IF （GP＿R.A2==ON0）COLOR （69，9，64）。

圖3 DCS光字報警畫面

4.4 聲音鏈接

在EDPF-NT+系 統(tǒng) 文 件running／config／mmi／annunciator.ini中，可根據(jù)報警類別分別設(shè)置不同的聲音，也可按系統(tǒng)報警設(shè)置相應的語音報警（需將＊.wav替換成相應的聲音文件），每個報警分組定義格式為：點名，［GP位］／模擬量低報值，開關(guān)量報警值／模擬量高報值，報警文字，報警相關(guān)畫面，模擬量報警計算方法，報警聲音，自動彈出窗口，報警級別。

實現(xiàn)語音報警的配置如下：

在配置文件中將 ［Setting］腳本下Alarm-Holding=1修改為0，可實現(xiàn)邏輯中復位與聲音、光字同步。

5 結(jié)語

在DCS光字報警設(shè)計中還要注意以下幾點：

（1）報警信息設(shè)置要正確、全面。熱工報警的設(shè)置應能正確反映設(shè)備運行狀況，避免報警畫面上出現(xiàn)大量無謂報警信息，干擾運行人員正常監(jiān)視，同時還要避免遺漏報警信息，因此要定期對發(fā)生報警的數(shù)據(jù)進行分析，增加和完善報警信息，剔除和修改不合理的報警設(shè)置，提高報警信息對可能發(fā)生事故的預告能力。

（2）報警畫面符合人機功效。在報警系統(tǒng)設(shè)計時應更多地考慮人機界面功能和運行人員操作習慣，使報警系統(tǒng)更加合理和適用。如在人機界面窗口圖右上角或右下角都設(shè)有報警燈提示，不需切換至固定報警畫面，同時設(shè)置兩種或多種顏色的報警燈以區(qū)別報警級別。

（3）做好設(shè)計初期的統(tǒng)籌規(guī)劃工作。DCS光字報警設(shè)計初期工作量較大，需要多專業(yè)配合完成，需要對報警信息進行梳理，對報警定值、報警分類、報警分級進行整理和確認，然后根據(jù)要求設(shè)計和組態(tài)相關(guān)邏輯，經(jīng)調(diào)試后投入運行。

［1］ GB 50660-2011.大中型火力發(fā)電廠設(shè)計規(guī)范 ［S］.北京：中國計劃出版社，2011

［2］ DL／T 5175-2003.火力發(fā)電廠熱工控制系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)規(guī)定 ［S］.北京：中國電力出版社，2013

［3］ EDPF-NT Plus系統(tǒng)技術(shù)手冊 ［Z］.北京：北京國電智深控制技術(shù)有限公司，2006