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  全面冗余设计的计算机控制系统网络结构介绍
    可分 对等网结构,客户机-服务器(C-S)结构。
    本公司的控制系统采用 对等网结构。
    控制器 CSM(控制策略模块:Control Strategy Module ):
    可采用一般流行或半宽尺寸高可靠性, 高性能工控机,配电子盘/硬盘。
    人机接口MMI(Man Machine Interface)计算机:
    可采用一般流行工控机,配大屏液晶显示器,可分: OPS操作员站,ENS 工程师站 。

全面冗余设计的对等网结构的大系统:
     将MMI功能与控制功能放在不同计算机上,控制器冗余,MMI层高速网冗余,IO层总线冗余, MMI层高速网可为一般双绞线以太网线,也可为光缆,如用光缆,整个系统的各个(对)控制器可分布在相距很远的地方;不同的控制器之间可共享数据。

图1

    典型的对等网络配置有三种: 总线型网络,如图2 , 星型网络,如图3, 光纤虚拟环型网,如图4 。

图2 总线型网络

图3 星型网络

图4 光纤虚拟环型网

 

    对等网结构 的小系统结构: (将MMI功能与控制功能集中在一台计算机上)

图5

    对等网结构 的带远程IO的系统结构:
    IOAsm的通信命令字符串精简: 特别适合IO远程布置(如通过无线信号联接)。
    一个IOAsm可带可带多种型号信号(DO,DI,AI,AO),而控制及查询只需一对指令。
    可用于:自来水厂监控系统、市政府污水处理工程、换热站监控系统、水利、农业自动化系统 。

图6

客户机-服务器(C-S)结构:

 

图7

  管控一体化的控制软件介绍  型号:EasyMC 3.2软件
本控制系统软件是可靠的、全面的软件:
    以图形化、模块化的可视编程方法,可实现回路调节、逻辑控制、 顺序控制 、数据采集和管理、 先进控制、MMI画面、历史记录、报表生成、用户管理等功能;有高级编程语言接口, 可实现用户自定义的控制,实现各种高级控制。
 
EasyMC MMI人机接口软件介绍
    MMI提供丰富的组态调试工具,包括数据库生成工具,流程图生成工具,CSM组态调试工具,MMI提供 趋势、报警记录、自检等功能。
    MMI软件通常用工业或商用PC机(P4 256M)构成,运行Windows NT/2000/XP操作系统。

EasyMC 控制策略模块CSM软件介绍

    EasyMC的CSM内含多种预定义的标准算法块,包括各种PID、自整定控制模块、算术和逻辑运算、手操器、开关操作器、超前滞后、数字逻辑等;提供C语言接口,用户可生成自已所需的特殊算法功能。
    CSM(控制策略模块)软件可采用通用的工业微机,使用Intel 586以上CPU,内存128M以上,采用电子盘或硬盘,运行MS 操作系统。

复杂的回路的智能控制策略:
   
应采用 规则 + 差量控制 (此方法本人已成功用于多台大型锅炉的控制),规则+差量控制的重点在控制对象的规则模型的建立,规则模型的建立主要应由过程控制专家或系统的设计人员来提供,或由控制对象的历史运行数据分析得来;如锅炉的减温水流量与锅炉负荷的函数关系应由锅炉的性能设计人员来提供。
    规则+差量控制中的差量(设定值与测量值之差)控制,主要用于在系统运行时在线调整规则模型内的参数(调整哪些参数由过程控制专家或系统的设计人员定),使规则模型更接近真实系统。
    差量控制方法的选择: 对大滞后系统用模糊控制法,一般系统可采用常规PID方法。
    规则 + 差量控制方法可用于多输入多输出复杂系统。
    规则 + 差量控制的特点:有自学习功能(对被调整参数的记忆),对操作人员的经验依赖性不强,控制精度高,响应快,抗干扰能力强。

未来可向用户提供多种设备(系统)专家软件包(设备状态监测):
    专家软件包利用系统实时数据和系统历史数据库,提供设备(系统)运行指导、故障报警、故障处理指导等信息。如:阀门的专家软件包可尽早发现阀门粘连故障。


  智能控制软件ICPower介绍

    望特智能控制技术致力于能源和环保方面智能控制技术研究和应用。我们提供智能控制技术,提供专业的系统咨询和优秀的控制软件包,帮助客户创造最大的价值。我们的许多客户分布在各种工业领域,如冶金、石化、陶瓷、水泥、玻璃、工业锅炉等。望特智能可以在进行现场调研后,为用户提出一套完整的解决方案,用户可以根据这套方案自己操作,也可由望特公司的工程部门协作完成,达到节能降耗的目的,为用户创造价值。我们的服务包括咨询和提供系统两个方面,系统又包括硬件(工业PC,网络,IO组件)和软件(含平台软件EasyMC, 智能控制软件IPPower)两个方面。

    “望特智能”运用高新技术成果,实现工业炉窑的智能控制,为用户提供工程咨询、系统设计、设备成套、安装调试、技术培训等服务。

    本公司采用的智能控制技术先后在70余座不同炉窑中成功得到应用,其中有10余项分别获得国务院电子振兴办公室一等奖和国家经贸委、国家科委、国家冶金工业部及有关省市等科技成果奖。近年来,中央电视台《星火科技》栏目曾2次对《炉窑智能控制系统》作了专题报道,向全国推广。

    “望特智能”与加拿大TechCL公司合作,共同开发了工业炉窑智能控制软件ICPower,并负责国内的软件销售和技术支持。该软件核心部分采用国内工业炉窑控制专家陈书瀚先生40余年专业经验,并结合诸多国内外企业和专家提供的资料、数据构成了专家系统。人工智能部分由位于硅谷的美国TalkAI公司协助研发,该公司拥有多名人工智能专业的博士和硕士研究人员,在人工智能领域颇有建树。TechCL公司将专家系统和人工智能有效的结合到一起,把先进的技术与工业控制软件融为一体,并得到成功的应用 。

    “望特智能”旨在推广应用智能控制这一核心技术,结合系统科学、计算科学、现代数学,发挥综合优势,构筑具有较强实力的创新体系,以强大核心竞争力,为改造提升传统产业、发展高新技术产业、实现科技和工业的跨越式发展多作贡献。

    “望特智能”发扬“开拓创新、追求卓越”的精神,诚挚地为用户提供满意的技术、产品和服务,为用户创造价值 。

    选择望特智能,就是选择成功! 

We provide international trade of technology of intelligent control. Most of our customers are at industry field. we develop intelligent control software that helps the field operator completing their job easily. Certainly our system consists of software and hardware. You are welcome to cooperate with us. We also have a lot of engineering companies as our overseas cooperator .

  网络化数字图像处理 型号:YX-NetDIP
    

这种系统以计算机为基础,应用了网络通讯技术、计算机技术,采用了先进的处理功能分散、操作管理集中的特点,能适应不同的图像处理应用规模和要求,便于设计、维护和操作使用。NetDIP可以构成独立图像处理系统(由一台计算机组成)、分散监控系统(由多台计算机联网组成)等,它可以完成实时图像采集、历史记录、图像局布区域特性量化、图像中物体的几何测量、监视。通过网卡便可直接挂在计算机分散控制系统(DCS)或MIS的网络上,作为DCS或MIS的一个有机组成部分。
    NetDIP的设计相当灵活,可以构成小到一台计算机,大到几十台计算机的图像处理系统。其典型结构如图一、图二。

图一 独立图像处理系统(由一台计算机组成) 结构

图二 分散图像处理系统(由多台计算机联网组成)结构

    由高速数据网和连接在网上的计算机组成,计算机采用现有通用硬件构成,CPU为Pentium以上芯片,具有高性能价格比。
    采用成熟的计算机网络(TCP/IP)通讯技术,网上广播图像,方便构成高速的冗余实时数据网。
    很高的实时性,在一秒内可更新所有全局图形;在一秒内调出任何图形显示。
可直接挂在计算机控制系统或MIS的网络上。

 锅炉图像火焰监测系统
 产品表面质量检测与监控
 基于机器视觉的工业自动化闭环控制
 基于图象处理技术的非接触精密测量
 基于图象处理技术的安全监控、动态目标捕捉
 选果机
 锅炉汽包电视水位的读取
 指针表头的读数

  实时信息系统(RealMIS)  型号:YX-RMIS
实时信息系统(RealMIS)的功能:
    数据库服务器采用Windows2000 Advanced Server, 客户端采用Windows2000 Professional。
    1、通过实时信息系统(RealMIS),企业的上层管理者能及时、直观的了解生产现场的运行情况。
    2、实时信息系统(RealMIS)使控制系统(DCS)与管理系统(ERP)有机结合在一起,实现数据共享。
    3、实时信息系统(RealMIS)使多个原来各自独立的控制系统有机结合在一起,可对控制系统的数据进行综合分析,统一规划全厂资源。
实时信息系统(RealMIS)的经济效益分析:

    1.减少非计划停车时间:
    通过对影响过程的运行状态的关键参数的监控,使生产的运行状态保持平稳,当生产状态发生变化时,可以及时地作出反映,避免装置及设备停车,这方面的效益是十分巨大的。

    2.减少原材料以及公用工程的消耗:
    通过对影响原材料用量的过程以及公用工程中水、电、汽、风的用量的监测,你可以及时的发现问题,特别是对生产调度人员来说,可以利用实时数据及时地平衡公用工程及物料供应系统以减少单耗,提高经济效益。

    3.优化生产过程,提高产品的产量及质量 :
    可以利用实时数据优化生产过程。生产管理人员以及工艺管理人员可以利用当前的和历史的数据对生产的工艺过程进行在线分析,进一步发现过程运行的规律,及时地调整工艺参数,使过程处于优化状态。同时也可以通过对影响产量及质量的过程参数的监控,达到提高产量及产品质量的目的。甚至可以根据统计规律对产品的质量数据进行在线分析,预测产品的质量从而达到提高质量的目的。

    4.动态地监控生产成本:
    成本控制人员可以利用实时数据动态地监控生产成本,使成本控制发生在生产过程中,而不是在生产的完成后,以达到降低成本的目的。

    5.分析事故原因:
    当发生事故时,可以利用当前的和长期的历史数据,对事故进行及时的分析,精确地定位事故发生的原因,以避免事故的再次发生。

  设备状态监测专家软件包
    设备状态监测是针对一具体设备而言,根据安装在一具体设备上的温度、压力、转速、流量、负荷等传感器,特别是振动(强度及频率)传感器所采集的实时数据,结合设备的启停时间及设备历史运行数据,运用 设备状态监测专家软件包,可计算得到具体设备的以下分析数据:

设备的故障状态: 设备的故障的类型(发生什么故障)、故障部位(哪里故障)、故障的量化(按0~100来量化故障的严重程度)、故障的原因(为什么故障)、故障的处理方法。

设备的寿命损耗及其剩余寿命: 计算出设备的运行寿命损耗及其剩余寿命,进一步可计算出设备各部件的的运行寿命损耗及其剩余寿命。

指导设备的运行: 使设备运行在最佳状态。

指导设备的技术改造和检修计划: 根据设备的故障状态和寿命损耗,提出正确的技术改造和检修计划,避免盲目检修。
  风力发电(场)控制系统
1. 系统功能:

在风力发电机组中按控制功能可分为:连续调节控制、顺序控制(SCS)、数据采集(DAS)、联锁保护、管理和信息处理。

1.1. 连续调节控制:

1.1.1. 功率调节:

变浆距功率调节:

根据测量风速和测量风轮转速调节浆叶安装角的变化和变化速度来控制功率的输出及转速。

定浆距功率调节:

根据异步发电机转速与同步转速的转差率来调节功率的输出及风轮转速。

1.2. 顺序控制

1.2.1. 迎风机构的控制:

根据风向传感器的信号控制迎风机构的伺服电动机正反转来驱动机舱转盘,使机舱旋转跟随迎风。为防止机舱向某一方向旋转过多,设置电缆纽转传感器,当转盘旋转到某一设定值时,向控制系统发出信号,使电缆解除缠绕。

1.2.2. 异步电机大/小电机的切换:

由于风力机的输出功率与风速率的3次方成正比,随着风速的变化,电机输出功率将在大范围内变化。为使电机能高效率地运行,风力发电机常配置双电机或双绕组电机,以适应不能的风速段。解决电机切换过程的瞬变电流,是此切换控制功能的主要内容。

1.2.3. 机组的起动与停机:

机组能在控制系统的控制下,按照风力机组起动/停止的顺序来控制机组的起动/停止。

1.2.4. 紧急停机控制:

对变浆距风力发电机组,通过应急顺浆机构和变速传动机构中的气(液)动制动装置的动作来实现紧急停机。

对定浆距风力发电机组,通过叶尖气动刹车机构和变速传动机构中的气(液)动制动装置的动作来实现紧急停机。

1.2.5. 自动并网/解列控制:

风力发电机的并网控制和风力发电机的类型有关,主要用于线路投切和机组并网,它通过交流量的采样,开关量输入和输出,以及各种手/自动操作,达到交流信号的检同期和自动同期功能;具体见:第二部分的发电机部分。

1.3. 联锁保护功能:

在下列情况发生时,风力机紧急停机,并网的电机解列。

1) 风速不在运行范围内,风机停机;

2) 转速超过正常转速的10%;

3) 振动过大;

4) 电机温度过高;

5) 刹车片的磨损;

6) 发电机电压频率相位错误;

7) 液压系统故障;

8) 结冰;

9) 偏航故障;

10) 控制器错误;

11) 电网故障:

电压过高低;

三相不平衡;

并网发电机的相序和电网相序相反;

1.4. 数据采集功能(DAS):

记录内容:

机组运行参数:转速温度振动压力电量(电压频率)气象数据(风速温度湿度)。

运行报警故障事件及事件顺序记录功能:

SOE(Sequence Of Event)事件顺序记录功能, 电平变化分辩率:1ms(实际上可做到0.2ms)判断开关动作的时序,主要用于事故的事后分析,查找事故第一原因。

1.5. 与其他设备与装置的可靠通讯:

与其他设备与装置的可靠通讯,如与继保装置的通讯。

1.6. 上位机管理和信息处理

1.6.1. 操作监视功能:

操作功能:工作人员通过就地(操作盘)/远程(CRT)可操作风力机的复位停机开机偏航及马达启动等操作。

监视功能:控制系统以指示灯或CRT图形方式显示风力机的运行状态。

1.6.2. 在线调试及组态功能:

可远程在线调试及组态功能,实现完全集中管理。

1.6.3. 报警功能:

对超过设定报警范围的模拟信号和报警开关信号,系统能通过声光或跳出对话框的形式提醒警告用户。

1.6.4. 历史记录及打印功能:

记录介质形式:

打印

磁盘文件存储

记录格式:

日报表,月报表,年报表(如:日月平均发电量,月风速频率曲线等),事件触发记录表。

1.7. 系统模拟仿真功能:

系统能模拟仿真风力机(场)的运行,可用于运行人员的培训。

1.8. 事务管理功能:

通过网关,风电厂的实时数据与MIS相连,方便风力场人员的值班调度,风力场各机组的维修管理等事务。

 

2. 硬件介绍:

风电厂机组分布广,地理条件复杂,环境恶劣(温度范围:-30~60度,高电磁干扰),这些对控制系统的硬件选型都提出了更高的要求。

 

图1 硬件系统图

2.1. 系统网络结构:

我公司的风力发电控制系统是基于冗余TCP/IP协议设计的对等网结构 的大系统, 将MMI功能与控制功能放在不同计算机上,控制器冗余,MMI层高速网冗余,IO层总线冗余, MMI层高速网可为一般双绞线以太网线,也可为光缆,如用光缆,整个系统的各个(对)控制器可分布在相距很远的地方;不同的控制器之间可共享数据。

 

图2 冗余对等网结构

典型的网络配置有三种: 总线型网络,如图3 , 星型网络,如图4, 光纤虚拟环型网,如图5 。

 

图3 总线型网络

 

图4 星型网络

图5 光纤虚拟环型网

2.2. 现场控制层:

2.2.1. 现场控制器:

现场控制器采用高可靠性的控制器,现场控制器上有:CPU模块(CPU为Intel P4处理器,XP Embeded操作系统 可选冗余配置),数字量输入/出模块,模拟量输入/出模块,现场总线模块,网络接口,与其他系统及装置的通讯功能,专用简易人机接口。

现场控制器能独立完成单个风力机或变压器的控制和联锁保护,能从网络层接收命令并向网络层发送数据。

2.2.2. 传感器:

风速传感器,转速传感器(高低速转轴),线性传感器,温度传感器,压力传感器,振动传感器,电量传感器,限位开关等。

2.2.3. 执行器:

电磁阀,电动机,中间继电器。

2.3. 集中控制层:

集中控制层包括:操作员站,工程师站,数据存储打印站。集中对各分散风力机和变电站的监视和操作。

 

3. 目前我公司拥有的技术介绍:

3.1我们已拥有控制系统的关键技术:

1)简洁先进、全面冗余设计的控制系统网络结构;

2)可靠易用的管控一体化控制软件: EasyMC软件;

3)稳定可靠的IO硬件: 又迅IO组件(YXIOAsm)。

4)我公司主创人员多年从事大型计算机控制系统的开发、现场调试,有丰富的现场调试经验和扎实的理论基础。

3.2需做的工作:

与已建风力发电厂 控制系统的通讯问题。

3.3能做的工作:

承接新建风力发电控制系统工程;

改造已建风力发电厂,通过运用我公司先进的网络技术及管控一体化控制技术,加强已建风力发电厂对设备一体化管理的能力。

  设备状态监测专家软件包
 
  设备状态监测专家软件包
 
 
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