EPS3电厂辅助控制系统.docx

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EPS3电厂辅助控制系统

EPS-3电厂辅助控制系统

提供优质产品和方案为用户降低造价

全心全意服务于中国电力

EPS-3电厂辅助控制系统构成：

水网控制系统EPS-3-1

灰网控制系统EPS-3-2

网络化电力仪表EPS-3-3

第一部分：

关于电厂辅助控制系统EPS-3

1．关于电厂辅助控制系统

随着计算机技术和网络技术的普及提高，建设一个信息共享的电厂辅助控制系统变得可行而且必要，电厂辅助控制系统的建设将大幅度简化对管理工作，提高各个子系统之间的数据共享能力，信息处理能力。

各个子系统的数据可以统一存储在大型数据库中，从而为以后的数据处理奠定了良好的基础。

电厂辅助控制系统的重要性及巨大效益在大型电厂已经得到广泛认可，并迅速普及到各个中小型电厂。

它的普及必将迅速提高电厂的自动化水平，提高电厂的管理水平，为数字化电厂打下坚实的基础。

电厂的辅助系统中，分为水网系统、灰网系统和煤网系统。

EPS-3电厂辅助控制系统包含了电厂水网程控系统、灰网程控系统及网络化电力仪表，实现电厂辅控系统的网络化、智能化监控和管理，成为数字化电厂的重要部分。

2．电厂辅助控制系统的发展现状

目前的电厂辅助控制系统系统大多数采用进口PLC，在一定程度上提高了电厂辅助控制系统的自动化水平，但经过实际运行检验，PLC的不足之处也逐渐显现出来：

●PLC各种板卡多，费用极其高昂，用户希望双冗余的话，成本太高。

●有的PLC协议不开放，互联互通极不方便，让PLC成为了信息孤岛，无法和整个电厂的信息化系统有机结合。

●维护和升级困难。

每一种PLC都需要熟悉其编程环境及编制程序，给维护人员增加了非常大的工作量。

配件或板卡由于技术发展的日新月异，一些板卡或配件损坏后，可能再也找不到更换的元件，有些甚至因停产而采购不到，造成以前的整个PLC不能使用，如果更换新的PLC，必然又要重新熟悉新的型号和编制程序。

●PLC多采用多板卡插件方式集中安装，接线/引线多，施工复杂，造成不稳定因素（接线太多很可能出现接线错误和镙丝没有拧紧等）和提高施工和调试费用。

电厂对高低压供配电回路的监测一般还是采用变送器+AI模块（模拟量输入）的方式进行，接线多，施工量大，可靠性低，成本高。

3．EPS-3电厂辅助控制系统（简称EPS-3）

为了达到监控功能和可靠性，就一定要采用如此昂贵的解决方案和付出这样多的维护费用吗？

是否有更先进更开放的系统解决方案？

基于多年对电厂的了解和对专业的深入研究，针对PLC的弊端，随着计算机技术和网络技术以及自动化仪表技术的普及提高，我们提出了两种方案对水网系统及子系统进行改造：

一种是基于工业以太网的分布式控制系统；另一种是485双总线网的分布式控制系统。

建设一个信息共享的水网自动化系统，将各个子系统的数据统一存储在大型数据库中，由后台监控软件对数据进行集中处理。

两种方案结合当今最新技术和控制领域的发展趋势，是目前技术最先进、性价比最高的水网自动化改造方案。

基于开放性和可靠性原则，有以下特点：

●开放性

两种方案采用全世界工控领域应用最普遍的MODBUS协议，据网上数据调查：

MODBUS协议在全球份额60%－70%，几乎支持所有的组态软件和大多数的专业监控软件。

以工业以太网为基础的方案用的是MODBUS　TCP协议，以485双总线网为基础的方案采用的是MODBUS　RTU或ASCII协议。

这两种方案很容易接入电厂的DCS等系统，实现无缝连接。

用户在选择控制终端时可以有很多可以替代的产品供选择，容易扩展，容易升级，容易维护。

●可靠性

两种方案采用分散式安装，分散式控制，结构简单，连线少，减少了不可靠环节。

采集模块、总线、后台工控机、以太网交换机均可根据需要实现双重冗余配置，并通过软件实现故障迅速切换。

●价格

整体造价相当于PLC方案的三分之一到四分之一。

其中网络化电力仪表，采用交流采样算法实现电压电流等电量的采集，比用传统的变送器加PLCAI模块要节约很多成本。

网络化电力仪表可以直接取代常规电力变送器、测量指示仪表、以及相关辅助单元，作为智能化、网络化的电力综合测量和监控仪表，可接入PLC或DCS系统。

具有整体造价低、可靠性高、接线少、施工量小等特点。

　　　第二部分：

电厂化学水程控系统EPS-3-1

1以某水网控制系统为例

该控制系统所需测量和控制点如下表:

a.阳床部分

名称

DI

DO

AI

AO

配置

阳床进水流量

1

STC-5113台

阳床进水总阀

2

2

阳床小反洗进水阀

2

2

阳床中间排水阀

2

2

阳床排气阀

2

2

阳床进水阀

2

2

阳床反洗排水阀

2

2

阳床正洗排水阀

2

2

阳床出水阀

2

2

阳床大反洗进水阀

2

2

阳床进酸阀

3

2

1

导电度计

1

b.除盐水箱部分

名称

DI

DO

AI

AO

配置（按两个除盐水箱计）

除盐水泵

4

2

1

STC-5111台

除盐水箱气动阀

2

2

除盐水箱液位计

1

c.中间水箱部分

名称

DI

DO

AI

AO

配置（按两个除盐水箱计）

除二氧化碳风机

4

2

1

STC-5111台

中间水箱液位计

1

中间水箱出水泵

4

2

1

中间水箱出水压力

1

中间水箱出水流量

1

d.阴床部分

名称

DI

DO

AI

AO

配置

阴床小反洗进水阀

2

2

STC-5113台

阴床中间排水阀

2

2

阴床排气阀

2

2

阴床进水阀

2

2

阴床反洗排水阀

2

2

阴床正洗排水阀

2

2

阴床出水阀

2

2

阴床大反洗进水阀

2

2

阴床进酸阀

3

2

1

导电度计

1

PH计

1

e.混床部分

名称

DI

DO

AI

AO

配置

混床进水流量

1

STC-5113台

混床进水总阀

2

2

混床排气阀

2

2

混床进水阀

2

2

混床反洗排水阀

2

2

混床大反洗排水阀

2

2

混床出水阀

2

2

混床进酸阀

3

2

1

混床正洗排水阀

2

2

混床进气阀

2

2

混床进碱阀

3

2

1

混床中间排水阀

2

2

导电度计

1

PH计

1

2.EPS-3-1工业以太网方案

3.EPS-3-1双MODBUS485总线网方案

4.STC系列RTU功能介绍

4.1STC-1简介

8路开关量继电器隔离输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。

8路开关量光耦隔离输入，也可以作为脉冲量输入,带SOE（事件顺序记录）。

8路直流模拟量输入（0-20mA或0-5V）,可以接各种变送器输出。

2个485通信口或1个RS485/1个232接口，支持MODBUSASCII方式和RTU方式，两种方式可软件设定。

通讯波特率和奇偶校验可软件设定。

贴片安装，无外部总线，高可靠性，较高的EMC性能。

卡式导轨或螺丝固定，现场安装更加便

4.2STC-1系统参数

直流模拟量输入

容量：

8路/模块

输入信号：

0-5V或0-20mA或4-20mA

转换速度：

5uS

分辨率：

12位A/D

计算方法：

以电网频率为参考，每周波采32点，计算平均值作为测量值

精度：

0.2%FS±1字

开关量输入

容量：

8路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

SOE分辨率：

1ms　　　

脉冲量输入（与开关量输入共用）

容量：

8路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

最高计数频率：

1000Hz

最小脉冲宽度：

0.2ms

计数器字长：

32位

开关量输出

容量：

8路/模块，每路提供一个常开触点，共用一个公共端

触点容量：

250V/3A交流

通信接口

容量：

2路

接口方式：

RS485接口RS232接口

规约：

MODBUS规约ASCII方式或RTU方式

安装使用环境

安装方式：

卡式导轨安装或者底部螺丝固定

温度范围：

-20℃～70℃

存贮温度：

-20℃～70℃

相对湿度：

＜85%（20±5℃条件）

大气压力：

86～108Kpa

安装尺寸：

143×90×40mm

电源：

交流85～265V50HZ~60HZ

或者直流5V±10%或者直流12V±10%或者直流24V±10%（订货时确定）

功耗：

小于1W

工作环境：

无爆炸,无腐蚀性气体及导电尘埃,无严重霉菌存在,无剧烈振动,无冲击源；如果需要在此类环境下工作，请采取相应的防护措施。

4.3STC-112简介

4路开关量继电器隔离输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。

8路开关量光耦隔离输入，也可以作为脉冲量输入,带SOE（事件顺序记录）。

8路直流模拟量输入（0-20mA或0-5V）,可以接各种变送器输出。

2路直流模拟量输出（0-20mA或0-10V）。

2个485通信口或1个RS485/1个232接口，支持MODBUSASCII方式和RTU方式，两种方式可软件设定。

通讯波特率和奇偶校验可软件设定。

贴片安装，无外部总线，高可靠性，较高的EMC性能。

卡式导轨或螺丝固定，现场安装更加便

4.4STC-112系统参数

直流模拟量输入

容量：

8路/模块

输入信号：

0-5V或0-20mA或4-20mA

转换速度：

5uS

分辨率：

12位A/D

计算方法：

以电网频率为参考，每周波采32点，计算平均值作为测量值

精度：

0.2%FS±1字

直流模拟量输出

容量：

2路/模块

输出信号：

0-10V或0-20mA或4-20mA

分辨率：

12位

开关量输入

容量：

8路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

SOE分辨率：

1ms　　　

脉冲量输入（与开关量输入共用）

容量：

8路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

最高计数频率：

1000Hz

最小脉冲宽度：

0.2ms

计数器字长：

32位

开关量输出

容量：

8路/模块，每路提供一个常开触点，共用一个公共端

触点容量：

250V/3A交流

通信接口

容量：

2路

接口方式：

RS485接口RS232接口

规约：

MODBUS规约ASCII方式或RTU方式

安装使用环境

安装方式：

卡式导轨安装或者底部螺丝固定

温度范围：

-20℃～70℃

存贮温度：

-20℃～70℃

相对湿度：

＜85%（20±5℃条件）

大气压力：

86～108Kpa

安装尺寸：

143×90×40mm

电源：

交流85～265V50HZ~60HZ

或者直流5V±10%或者直流12V±10%或者直流24V±10%（订货时确定）

功耗：

小于1W

工作环境：

无爆炸,无腐蚀性气体及导电尘埃,无严重霉菌存在,无剧烈振动,无冲击源；如果需要在此类环境下工作，请采取相应的防护措施。

4.5STC-511简介

8路开关量继电器隔离输出，可以作为遥控、跳闸或者告警。

16路开关量光耦隔离输入，也可以作为脉冲量输入,带SOE（事件顺序记录）。

8路直流模拟量输入（0-20mA或0-5V）,可以接各种变送器输出。

2路隔离模拟量输出，0～10V或者0～20mA

2路高速脉冲输出信号

2个隔离485通信口，MODBUSRTU通讯协议

1个完整的DB9RS232接口，与1路RS485复用,MODBUSRTU通讯协议

1个10M/100M以太网接口，MODBUSTCP通讯协议

可以作为MODBUSTCP到MODBUSRTU的总线桥

贴片安装，无外部总线，高可靠性，较高的EMC性能

卡式导轨或螺丝固定，现场安装更加便

4.6STC-511系统参数

直流模拟量输入

容量：

8路/模块

输入信号：

0-5V或0-20mA或4-20mA

转换速度：

10uS

分辨率：

10位A/D

计算方法：

以电网频率为参考，每周波采32点，计算平均值作为测量值

精度：

0.2%FS±1字

直流模拟量输出

容量：

2路/模块

输出信号：

0-10V或0-20mA或4-20mA

输出阻抗：

0～10V时内阻250欧姆

电流输出，输出阻抗大于100K

带载能力350欧姆

分辨率：

12位D/A

精度：

0.2%FS±1字

开关量输入

容量：

8路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

SOE分辨率：

1ms　　　

脉冲量输入（与开关量输入共用）

容量：

16路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

最高计数频率：

1000Hz

最小脉冲宽度：

0.2ms

计数器字长：

32位

脉冲量输出

容量：

2路/模块

额定电压：

DC24V

输出方式：

三极管

驱动能力：

最大1A

输出方式：

光电隔离

输出最高频率：

10KHz

最小脉冲宽度：

5uS

开关量输出

容量：

8路/模块，每路提供一个常开触点，共用一个公共端

触点容量：

250V/3A交流

工业以太网通讯接口

容量：

1路

接口方式：

端子卡接

速度：

10M/100M自动适应

距离：

5类线100m

通讯协议：

MODBUSTCP通讯协议

串行通讯接口

容量：

2路

接口方式：

2个隔离RS485接口，一个RS232接口

通讯协议：

MODBUSRTU通讯协议

安装使用环境

安装方式：

卡式导轨安装或者底部螺丝固定

温度范围：

-20℃～70℃

存贮温度：

-20℃～70℃

相对湿度：

＜85%（20±5℃条件）

大气压力：

86～108Kpa

安装尺寸：

143×90×40mm

电源：

交流85～265V50HZ~60HZ

或者直流5V±10%或者直流12V±10%或者直流24V±10%（订货时确定）

功耗：

小于1W

工作环境：

无爆炸,无腐蚀性气体及导电尘埃,无严重霉菌存在,无剧烈振动,无冲击源；如果需要在此类环境下工作，请采取相应的防护措施。

5.STC系列RTU功能示意图

8路模拟量输入AI

AI1：

AI2：

AI3：

AI4：

AI5：

AI6：

AI7：

AI8：

8路开关量输出信号DO

DO1：

DO2：

DO3：

DO4：

DO5：

DO6：

DO7：

DO8：

16路开关量输入信号DI

DI1：

DI2：

DI3：

DI4：

DI5：

DI6：

DI7：

DI8：

DI9：

DI10：

DI11：

DI12：

DI13：

DI14：

DI15：

DI16：

2路模拟量输出AO

AO1：

AO2：

2路脉冲量输出PO

PO1：

PO2：

8路模拟量输入AI

AI1：

AI2：

AI3：

AI4：

AI5：

AI6：

AI7：

AI8：

8路开关量输出信号DO

DO1：

DO2：

DO3：

DO4：

DO5：

DO6：

DO7：

DO8：

8路开关量输入信号DI

DI1：

DI2：

DI3：

DI4：

DI5：

DI6：

DI7：

DI8：

STC-1功能示意图

8路模拟量输入AI

AI1：

AI2：

AI3：

AI4：

AI5：

AI6：

AI7：

AI8：

4路开关量输出信号DO

DO1：

DO2：

DO3：

DO4：

8路开关量输入信号DI

DI1：

DI2：

DI3：

DI4：

DI5：

DI6：

DI7：

DI8：

2路模拟量输出AO

AO1：

AO2：

STC-112功能示意图

第三部分：

电厂灰网程控系统EPS-3-2

1.以某水网控制系统为例

该控制系统所需测量和控制点如下表:

序号

名称

DI

DO

AI

AO

备注

一、每台炉输灰配置（共两台）

1

仓泵（32）

140

140

2

三次气

11

3

灰斗高低料位（20）

40

4

管道压力

12

4

5

气动气化气切换阀

6

3

6

清堵（4）

4

7

联锁

4

4

8

合计

202

162

4

9

加15%余量

232.3

186.3

4.6

10

实际配置

224

192

8

11

余量

22

30

4

二、灰库配置

1

灰库料位

（2）

6

2

灰库布袋

（2）

2

3

灰库气化风机（3）

12

6

4

灰库气化加热

（2）

6

4

2

5

气化气切换阀（4）

4

6

分路阀（8）

16

8

7

散装机

（2）

22

8

加湿搅拌机

（2）

14

9

报警

1

10

合计

76

25

2

11

加15%余量

87.4

28.75

2.3

12

实际配置

96

32

8

13

余量

20

7

6

三、气源配置

1

气化气压力

2

2

输送气源压力

2

2

3

仪用气源压力

1

1

4

灰斗气化风机（3）

12

6

5

灰斗气化加热

（2）

6

4

2

6

输送气源切换阀（4）

4

7

仪用气源切换阀

（2）

2

8

灰斗气化切换阀（3）

3

9

空压机（5）

15

10

10

报警

1

11

合计

38

30

5

12

加15%余量

43.7

34.5

5.75

13

实际配置

64

64

8

14

余量

26

34

3

2.

灰网程控系统EPS-3-2工业以太网方案

c.气源配置

a.每台炉输灰配置

b.灰库配置

STC-5111

STC-5111

STC-5111

STC-511

STC-511

STC-511

STC-511

STC-511

STC-511

工业以太网交换机

工业以太网交换机

工业以太网交换机

以太网线MODBUS

TCP协议

10M/100M网卡

工控机

3.灰网程控系统EPS-3-2MODBUS串行总线方案

第四部分：

电厂网络化电力仪表EPS-3-3

1．网络化电力仪表EPS-3-3结构示意：

现场文本显示器或人机界面

MODBUS485总线1

MODBUS485总线2

MODBUS485总线2接入DCS或人机界面

2．STC-2RTU简介：

2.1STC-2性能

三表法测量准确测量三相交流电压、三相电流、三相有功、三相无功、频率、功率因数、零序电流等电参量,可以测量变频器输入或输出

具有3路独立的开关量输出，可以作为遥控、跳闸或者告警

6路开关量遥信输入，也可以作为脉冲量累计输入

2路直流遥测（0-20mA或0-5V）,可以接各种变送器输出

两路485通信接口，支持MODBUS规约，支持主站端的热备用

4.6STC-2系统参数

直流模拟量输入

容量：

2路/模块

输入信号：

0-5V或0-20mA或4-20mA

转换速度：

10uS

分辨率：

10位A/D

计算方法：

以电网频率为参考，每周波采32点，计算平均值作为测量值

精度：

0.2%FS±1字

交流模拟量输入

测量方法：

三表法或者二表法，角型或者星型接法

容量：

一条线路

测量对象：

三相相电压或者线电压，三相电流

输入电压：

0－100V0－400V长时间允许50%过载，保证150%线性范围

输入电流：

0－5A长时间允许800%过载，保证120%线性范围

采样速度：

每周波采样16个点

计算量：

UA,UB,UC（或者UAB,UAC,UBC）,IA,IB,IC,PA,PB,PC,QA,QB,QC,P,Q,F,COS,3I0；各次谐波的实部、虚部；负序电流

数据刷新速度：

40MS

测量交流量频率：

20～65HZ在45～55HZ间保证精度，在其他频率范围内误差可能有所超差

频率测量精度：

±0.01HZ±1字

精度：

0.5%FS±2字（不包括谐波、3I0，负序电流）

开关量输入

容量：

6路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

SOE分辨率：

1ms　　　

脉冲量输入（与开关量输入共用）

容量：

6路/模块

额定输入：

输入直流12－48V

输入方式：

光耦隔离

扫描方式：

中断方式

最高计数频率：

1000Hz

最小脉冲宽度：

0.2ms

计数器字长：

32位

开关量输出

容量：

3路/模块，每路提供一组常开和常闭触点

触点容量：

250V/3A交流

串行通讯接口

容量：

2路

接口方式：

2个隔离RS485接口

通讯协议：

MODBUSRTU通讯协议

安装使用环境

安装方式：

卡式导轨安装或者底部螺丝固定

温度范围：

-20℃～70℃

存贮温度：

-20℃～70℃

相对湿度：

＜85%（20±5℃条件）

大气压力：

86～108Kpa

安装尺寸：

143×90×40mm

电源：

交流85～265V50HZ~60HZ

或者直流5V±10%或者直流12V±10%或者直流