DCS 光字报警设计和应用

2014-03-15朱延海黄卫军郑志刚

中国煤炭 2014年1期

朱延海黄卫军郑志刚

（1.神华国华（北京）电力研究院有限公司，北京市朝阳区，100025；2.神华江苏国华陈家港发电有限公司，江苏省盐城市，224631）

根据某电力公司影响机组安全稳定运行事件统计数据，从2000年1月至2013年2月由于热控原因造成的非停事件共有114次，其中8次涉及DCS报警系统不完善（占比7%），导致运行人员没有及时发现，扩大事件的发生；在此统计数据之外，有6次定性为运行专业责任但涉及热控报警的非停，因此需将完善报警系统作为提高热控系统可靠性的一项重要措施。

硬光字牌报警装置的局限性已经满足不了大机组控制需求，随着DCS系统功能不断完善和可靠性不断提高，新建大型火电机组不再配置硬光字牌报警装置，取而代之的是通过DCS系统软件实现各类报警。

1 DCS系统报警的主要特点

根据目前DCS系统应用统计，DCS系统可以实现以下3种报警方式，每种报警方式各有特点。

（1）滚动条报警。滚动条报警一般在数据库、点记录或逻辑块中进行配置，数值只要达到定义报警值就能弹出报警信息，部分DCS系统可以实现分级报警，对于机组启、停阶段或报警设置不当会触发大量报警信息，需要运行人员对每条报警信息进行筛选、确认，增加了运行人员的劳动强度。

（2）数值变色报警。数值变色报警是通过在数据库或点记录中进行配置，可在各系统画面上显示，一般用于模拟量数据达到限值时数值变色，不能区分不同工况下的报警定值，需要运行人员不断调看画面才能获知报警信息，同样增加了运行人员的劳动强度。

（3）DCS光字报警，即软光字报警。通过逻辑组态和画面组态相结合，在逻辑中对报警信息有选择地条件判断处理，并按系统分类在一幅画面能够实现，同时报警信息可自动链接声音文件实现语音提示，在视觉、听觉和功能上都能够满足运行需求的组合光字报警；软光字报警还可以根据DCS系统画面组态特性，链接到报警信息所对应的画面或逻辑功能图，方便运行和维护人员查找。

以上（1）、（2）是DCS 系统常用报警方式，但因不能进行有选择地条件判断或分类，往往存在报警繁多、功能不全、不直观、查询不便等问题而失去报警意义；（3）为最佳报警方式且DCS系统可以实现此功能，但因设计初期工作量较大，需要多个专业配合而被忽略。因此，实现DCS 光字报警是热工报警系统设计的趋势，并作为提高热控系统可靠性的一项重要措施。

2 DCS光字报警的主要功能

DCS光字报警系统除具有常规报警系统的功能外，还具有组态灵活、增加／删减容易、可链接至相应系统图等优点。在光字报警发生时，不仅能及时提醒运行人员迅速做出判断和处理，还能链接到相关画面，方便运行和维护人员快速查找。

（1）报警信号可分为多个级别，一般分为2级，但不宜超过3级；若分为2级，重要报警发生时为红色光字闪烁，一般报警发生时为黄色光字闪烁，同时根据报警级别发出不同的声音（或语音）提示。

（2）在同一系统报警中，重要报警优先于一般报警，即重要报警和一般报警同时发生时，1级菜单显示红闪，但在2级菜单中分别进行显示。

（3）当报警确认后，若重要报警还存在，则光字为红色平光；若一般报警还存在，则光字为黄色平光；若不存在，则光字为原色，同时声音消失。

（4）每幅系统图设有报警灯（如右上角或右下角），当任一报警发生时，报警灯变为红闪或黄闪，该报警灯链接到光字报警总图，也可设定为自动弹出报警总图，通过总图可以查看哪个系统发生报警，点击报警光字可以弹出2级报警菜单，2级菜单中列出各个报警项目，从2级菜单中进一步了解报警信息，可链接到逻辑图查看KKS码和测点位置，也可链接到相关系统图。DCS 光字报警功能示意图如图1所示。

图1 DCS光字报警功能示意图

3 报警信息的收集和处理

3.1 报警信息的收集

根据工艺和生产需求，报警信息应涵盖以下内容：

（1）主、辅机跳闸。如汽机跳闸，MFT 动作，送、引、一次风跳闸，凝结水泵跳闸等。

（2）重要参数越限。如主蒸汽压力、温度越限，锅炉壁温度越限，给水系统参数越限，大机本体等引起主设备跳闸或超出正常范围的参数。

（3）主要辅助设备故障、参数越限。如辅机的油系统异常、辅机本体参数越限、辅机备用失效、备用设备自动联启等。

（4）重要自动切除。如AGC、CCS、给水自动、风烟系统自动、小机密封水自动等。

（5）主辅系统故障、参数越限。如制粉系统、风烟系统、燃油系统、压缩空气系统、吹灰系统、密封风系统等参数越限、设备故障。

（6）热工系统电源故障。如热工就地控制柜电源、DCS机柜电源等报警。

（7）热工设备异常。如执行器指令与反馈偏差大，装置故障，测量信号故障，冗余开关量信号不一致，冗余模拟量信号偏差大。

（8）主要电气设备故障。如发电机、主变、6 kV、PC 段、保安段、MCC 段等开关设备故障、参数越限。

（9）环保数据越限。如：脱硫、脱硝效率，NOx、SO2浓度，分析仪表装置故障等。

3.2 报警信息的处理

（2）为了防止拒动或误动，需对冗余的信号进行相关处理。如对于冗余的3个（或2个）开关量信号进行 “异或”处理，以防止在正常运行中3个（或2个）开关量信号不一致；冗余的3个（或2个）模拟量进行偏差大处理等。

（3）对于多条报警信息合并时应对每条报警进行“脉冲”处理，以防止一条报警屏蔽其他报警；必要时设计保持回路，以记录曾报警的信息。

（4）为了防止正常停运辅机时报警，辅机跳闸信号一般为辅机停运信号与上操作员指令的非，或辅机运行时辅机保护条件动作（此判断可能会将辅机开关自身保护动作或就地事故按钮动作剔除）；对于不能读取操作员指令信息的DCS系统，一般会用辅机运行信号延时断开与上停运信号代替辅机跳闸。

（5）对于可以读取DPU、网络等故障信息的DCS系统，直接引用其故障信息进行报警，否则可设计 “心跳”逻辑并将信号传至相邻DPU，以实现对DPU 或网络进行故障监视。

4 DCS光字报警设计

在DCS光字报警设计中，各DCS系统逻辑处理方式基本一致，但画面组态、链接系统图和实现声音链接可能根据各DCS系统特点有所不同，以EDPF-NT+系统为例介绍软光字报警设计方法。

4.1 光字报警典型逻辑设计

在逻辑设计中，利用EDPF-NT+系统中PACK／UNPACK 算法块对各报警信息进行组合／分解，通过GP点获取大量的报警信息，可减少大量中间点定义；为了便于定义报警声音级别和光字颜色，在逻辑中根据报警级别将重要报警和一般报警区分开来，如图2所示，ALMB 为报警汇总点，ALMR 为重要报警（红色），GP＿R 为重要报警GP点，ALMY 为一般报警（黄色），GP＿Y 为一般报警GP点，报警通过RS触发器（RS1）保持，在报警画面中通过ALMB和ALMR、ALMY 的变量组合实现红闪或黄闪。

图2 典型报警逻辑图

4.2 光字报警画面设计

大型机组控制参数多，一幅画面不能罗列所有的报警信息，所以必须按系统进行分类，设计1级、2级窗口图，如某厂660 MW 超超临界机组，根据工艺、生产运行需求，共筛选报警条目2400条左右，在光字报警总图（1 级窗口图）中按机、炉、电共设有101 个光字牌，再对2 级报警菜单（2级窗口图）进行分级和排版，如图3所示。

为此，王建磐教授在访谈的最后认为，现在是时候让国际同行近距离了解和分享中国的数学教育了，中国数学教育学术界也可以借此更深入地了解国际学术动态，在交流和学习中进一步完善中国的数学教育学科体系，让中国承办ICME-14成为中国数学教育崛起的良好契机．

4.3 画面链接

报警画面分为两个部分：1级报警画面和2级报警画面。1级报警画面显示的是按系统或功能划分的报警，任一报警发生时，通过1级报警画面可以获知哪个系统或功能报警，而2级报警画面则列出具体报警信息。点击1级画面的光字牌可以链接到对应的2级报警窗口，在2级报警窗口中通过不同的操作方式可以链接到相关系统图和逻辑图。画面链接设置如下：

（1）在1级报警画面（报警总图）中，如图3中A 送风机异常，根据图2逻辑条件定义的中间点设置条件语句，实现光字的闪烁。

（2）在组态2级报警画面时，通过定义相应的点记录属性，如图2中的GP＿R.A2，可实现逻辑页面链接；也可定义操作区，链接到相关系统图；对于2级菜单中的每条光字牌设置相应条件语句，如图3中A 送风机跳闸光字变红色，则条件语句为IF （GP＿R.A2==ON0）COLOR （69，9，64）。

图3 DCS光字报警画面

4.4 声音链接

在EDPF-NT+系统文件running／config／mmi／annunciator.ini中，可根据报警类别分别设置不同的声音，也可按系统报警设置相应的语音报警（需将＊.wav替换成相应的声音文件），每个报警分组定义格式为：点名，［GP位］／模拟量低报值，开关量报警值／模拟量高报值，报警文字，报警相关画面，模拟量报警计算方法，报警声音，自动弹出窗口，报警级别。

实现语音报警的配置如下：