CONSEN Tricon系统工程师现场培训Word文档下载推荐.docx
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安全保护及喘振控制
ICS
6050
喘振控制器
6100
6200
6300
TRICONEX
310,160
3410
TS3000
综合控制系统
综合竞争实力
优势行业
较强
化肥
GE(WOODWARD)
一般
电力,汽轮机主机厂
GE(9070)
边缘市场
冶金
强
炼油炼化
产品系列
主要技术特性
DUAL,一块IO卡件可容纳不同类型的信号
一个主机架可扩展两个扩机架
无安全认证
TMR结构,CPU和卡件都是物理分开
PLC,可组成1oo1,1oo2,2oo3结构
安全等级TUVAK1-6
无专业的机组控制软件支持
TMR结构,CPU集中在一个物理卡件上,
SOE分辨率1MS;
安全等级TUVAK1-6
国内基本无应用
TMR结构;
ITCC概念倡导者
TUV六级认证-TUV认证是德国莱茵技术认证机构,该机构专门对电子产品的安全性进行认证,对安全型控制系统的认证具有最高权威性。
国际认证
Tricon系统定期地通过第三方组织机构的认证,符合下列各标准。
对于详细内容请与Triconex联系,可注意相应的TUV报告和CSA文件。
1.4.1TUVRheinland
德国技术监督局(TUV)证根据DIN标准,对用于系统的功能完全能适应要求最大安全性和不中断运行的关键过程的应用的Tricon系统进行确认。
通过认证,Tricon系统完全满足下列文件中规定的安全设备AK5级和AK6级以及SIL3的要求:
标准号
名称
DINVDE0116/10.89
加热炉电气设备
DINVVDE0801/01.90+A110/94
有关安全系统的计算机条例
DINV19250/05.94
控制技术,有关测量和控制保护设备的基本安全特征
EN54第二部分/1997,12
自动火警检测系统部件;
控制和指示仪表
IEC61508,第1-7部分,2000
有关安全系统的电子/电气/编程电子设备的安全功能
IEC61131,第2部分,92+98
IEC61131-2:
1995可编程控制器设备,要求和测试.过电压二级
加拿大标准协会
CSA/NRTL/C证书保证当Tricon连接在电力分配系统(初级线路)上且在规定的温度范围内工作时是安全的。
Tricon不形成火灾的危险,在接触或更换模件时操作者和维护人员也保证不会触电。
CSA证明Tricon系统满足下列各标准:
—CSA标准C22.2NO-982通用要求
—加拿大电气标准,部分Ⅱ
—CSA标准C22.2NO.142-M1987,用于过程控制设备
欧洲联盟CE标志
CE标志保证着Tricon和其它电气/电子设备的电磁兼容性(EMC)。
正确安装后,V9Tricon系统被证明能够满足下列文件规定的欧洲联盟EMC指令NO.89/336/EEC的各项要求:
—EN55011:
1991,辐射的/传导的发散(修改的CISPR11)
—EN60801-2:
1993,静电放电(修改的IEC801-2)
—prENV50140:
1993,辐射敏感性(修改的ICE801-3)
—prENV50142:
1994,传导敏感性,浪涌阻抗(修改的IEC801-5)
—IEC801-4,传导敏感性,快速瞬态/曝发
—IEC801-6,传导敏感性,RF1
—77B(CO)17,AC电源容差与中断
要符合CE标志就要求Tricon安装一个EMI/RFI屏蔽的舱室内,所有进入和离出舱室的电缆都要有EMI/RFI滤波。
另外,需要将全部Tricon现场布线的敷设按照IEEE标准518-1982和IEEE关于电气设备的安装使之具有最小的电噪声从外部源进入控制器,等文件。
特别要注意所有的低电平模拟信号,例如热电偶或RTD的输入。
推荐的舱室和电缆滤波器可包括下列几种:
—RittalPS4000完整系统,带有EMI/RFI屏蔽。
或相当的系统。
—Fair-Rite产品,搭锁在铁氧体镇噪磁芯(材料型式43)上,或相当的产品(每一条进入和离出舱室的电缆要有单独的搭锁的滤波器)。
什么是Tricon?
—Tricon是一种具有高容错能力的可编程逻辑及过程控制技术
什么是Tricon容错技术?
容错是Tricon控制器最重要的特性,它可以在线识别瞬态和稳态的故障并进行适当的修正。
容错技术提高了控制器的安全能力和可用性,使过程得到控制。
Tricon通过三重模件冗余结构(TMR)提供容错能力。
此系统由三个安全相同的系统通道组成(电源模件除外,该模件是双重冗余的)。
每个系统通道独立地执行控制程序,并与其它两个通道并行工作。
硬件表决机制则对所有来自现场的数字式输入和输出进行表决和诊断。
模拟输入则进行取中值的处理。
✓TRICONEX—关键控制领域领先的公司TRICON—三重化冗余容错控制器
✓TRIDENT—三重化冗余容错控制器(小规模)TS3000—TRICONEX的ITCC产品
✓TRISTATION1131—经过TUV认证的全功能支持软件TMR—三重模块冗余
✓ITCC—集成透平/压缩机控制系统TRI-SEN—TRICONEX的TMC产品商标
TRICONTMR工作原理
✓每一个I/O模件内都包容有三个独立的分电路
•每个MP模件控制系统都独立成为一路,并与其它两个MP并行工作
•MP通过TriBus与相邻的MP进行通讯
、机架(Chassis)
TriconVersion9有三种形式的机架:
主机架、扩展机架、远程机架。
•一个TRICON系统最多包含15个机架
•主机架最多安装6个I/O模件组,主和扩展机架不超过30米
•每个扩展机架最多支持8个I/O组,主和远程机架不超过12公里
TRICON控制器的特点
1、提供TMR结构,三个完全相同通道的彼此独立地执行控制程序,而且有专门的硬件/软件结构,可对输入/输出进行表决。
2、适应严酷的环境;
3、支持热插拔;
4、支持多达118块I/O卡件,并有多种通讯卡件可选择。
5、支持远程机架,最远可达12KM。
6、专用的开发调试组态软件——Tristation1131.
7、每个I/O卡件都带微处理器,减轻MP的工作量,输入卡件的微处理器对输入信号进行筛选并能诊断卡件的硬件故障,输出卡件的微处理器提供输出表决的信息,检查反馈数据,诊断现场线路故障。
8、支持在线诊断。
9、允许在线做正常的维护工作。
10、I/O卡件都支持热备
TRICON系统维护
1,不能将运行的卡件直接拔除;
2、确认坏卡是否真正坏;
3、I/O卡和MP卡同时故障;
4、识别报警或故障情况的2种方法:
Ø
检查每个模件的前面板上的指示灯LED;
使用Tristation软件的诊断功能。
✓电源模件的状态指示灯
MP的状态指示灯和通讯指示器
DI模件的状态指示灯DO模件的LOAD指示灯
DO模件的LOAD和POWER状态指示灯
Module4-TRISTATION1131简介
TriStation1131程序支持四种语言:
函数方块图(FBD)
梯形图(LD)
结构文本(ST)
上面三种语言(FBD,LD和ST)完全符合IEC1131-3国际标准
TriStation1131的特点
使用语言编辑器可以开发和执行程序,如函数,函数块和数据类型
从IEC-自适应库(包括过程控制,火气函数)或者用户库中选择函数和函数块
TRICON系统可以设置每一种模块,为每一种I/O模块设置点
设置TRICON系统,事件顺序记录(SOE)功能
运用不同的“用户名”和“密码”权限等级,来保护工程文件和程序
利用仿真功能,调试逻辑程序
程序逻辑,硬件设置,变量列表和主过程参数可以被打印出来
单用户的TRICON中可以执行250个元素程序
通过控制面板可以显示系统参数和诊断信息
FunctionBlockDiagram(FBD功能块图)
FBD是图形化语言,
元素以块来表示,
元素间以二进制或其他类型进行通讯,
元素通过连线形成网络。
Programs程序
是TriStation1131项目中最高级别的逻辑元素,
允许PLC系统实现联锁及过程控制。
每个程序中,最多定义2000个变量(输入,输出和局部变量)
程序可以调用功能、功能块,但不能调用其他程序,
Module1-InTouch简介
Wonderware公司
是英国Invensysplc的一个子公司,创建于1987年4月,开发基于PC及其兼容计算机的、应用于工业及过程自动化领域的人机界面(HMI)软件。
InTouchHMI软件
Intouch是Wonderware公司开发的世界上第一个集成的、基于组件的MMI系统——FactorySuite2000中的一个核心组件。
它具有世界领先的HMI和面向对象的图形开发环境,便于高效、快捷地配置用户的应用程序。
Wonderware®
InTouch®
forFactorySuite®
为以工厂和操作人员为中心的制造信息系统提供了可视化工具。
InTouch的广泛用途
InTouchHMI软件用于可视化和控制工业生产过程
它提供了一种易用的开发环境和广泛的功能,使工程师能够快速地建立、测试和部署强大的连接和传递实时信息的自动化应用。
InTouch软件是一个开放的、可扩展的HMI,为定制应用程序设计提供了灵活性。
InTouch软件适合于部署在独立机械中、在分布式的服务器/客户机体系结构中、在利用FactorySuite工业应用服务器的应用中,也可以作为使用终端业务的客户机应用。
InTouch广泛的应用于包括食品加工、石油、汽车、半导体、化工、制药、纸浆和造纸、交通等在内的全球众多纵向市场。
InTouch特性和优点:
图形用户界面(GUI)
访问级口令安全性
强大的QuickScript
具有强大的网络功能
无可匹敌的连接功能
InTouch提供了比其它HMI产品更多的数以百计的I/O服
务器,支持用户连接任何工业自动化控制设备。
对WINDOWSXP的支持
MicrosoftWindowsXP标志证书InTouch8.0是第一个冠有
“DesignedforWindowsXP”标志的HMI
Module9-I/O通讯
动态数据交换(DynamicDateExchange,简称DDE)是Microsoft
开发的一种通讯协议,可供应用程序发送/接收数据与指令。
✓DDE通讯三要素
访问名:
TRINODE01(可任取)
应用程序名:
TR1DDE
主题名:
TRINODE01
通讯配置
1、运行DDESERVER建立1131NODE名称
2、在InTouch中建立新的访问名,包括应用程序名和主题名
3、在InTouch中建立I/O类型标记名,项目名与1131中的地址信息
(Alias)相对应
其中,各项主要功能的实现方法简述如下:
联锁保护及逻辑功能(ESD):
来自现场的各类过程输入和输出信号与TRICONV9系统连接,通过主处理器内部的用户程序来实现机组的联锁停机逻辑和开机启动顺序控制等。
即,采用三重冗余容错的ESD系统替代了原有的继电器系统,在极大地提高系统可靠性、可用性和灵活性的同时,还可以非常方便地实现在线修改和变更逻辑关系。
机组的防喘振控制:
TRICONEX拥有自己独特的多变压头——喉部差压防喘控制算法,并在大多数厂家的压缩机设备上有过良好的应用。
该软件包直接工作于TRICON系统的CPU中,与其有关的I/O信号也直接通过各类相应的I/O卡件直接进入系统内,无需任何其它外置的部件。
TRICONEX将依据离心式压缩机组的性能特性及喘振曲线,结合相关的计算公式及TRICONEX在同类机组上的改造经验,方案将具有直观的界面和工作点状态显示,从而使机组工作于最佳工作点。
调速控制
TRICON系统具有内置的调速软件包和专用的脉冲输入卡,可以直接接受来自现场磁电式探头的电压跃变信号并转为频率或转速信号传至主处理器中通过调速软件进行速度控制。
其中,脉冲计数的分辨率达到1微秒的精度。
调速软件包可以采用多达8种的模式算法进行升速、降速、临届转速、正常停机、紧急停机等控制,达到额定转速后将通过专门的调速算法模块进行精确的转速调节。
在原系统中,调速系统是由Woodward公司的505电子调速器和EG-10P的电液执行机构组成;
在本次方案中,我们建议将速度信号直接通过专用的PI卡件(脉冲输入卡)引入TRICON系统,通过系统内置的调速软件包进行速度调节和控制,运算后的输出结果将通过模拟输出卡及转换卡输出20-160mA信号至EG-10P的电液执行机构进行主汽阀门的调节控制。
同时,基于TRICON系统高度的可靠性和高速扫描时间的特点,透平机组的超速保护功能也可以通过三取二逻辑在本系统内实现。
过程调节和监控功能:
对于各种流量、压力、温度、液位等过程调节,通过TRICON内置的各种PID控制模块或用户创建的特定控制算法来实现控制功能。
所有的监控均可在操作站上通过良好界面实现。
甚至调节控制的画面也可以仿照成盘装调节器的样式以便于原有操作人员的操作。
对于各类其它需要显示的信息,如振动、位移等也均可以通过转换为标准信号(如4-20mA信号、报警触点)或通过通讯方式进入TRICON系统,并在流程图、报警画面及历史趋势等各类画面中显示出来。
监控操作的实现:
依据技术规格书要求,在中控室操作间将设置一台监控操作站,通过冗余的以太网卡与TRICON控制器通讯,操作站的系统软件环境为中文Win2000平台,可通过用户名和口令保护设置多个访问级别;
在操作站上,可以实现工艺流程图、动态工作点、报警日志、历史趋势等各项显示,也可以完成包括启停机、手/自动调节、负荷设定调整等在内的各项操作。
另外,TRICON系统具有很强的通讯能力,可以通过专用卡件(ACM)实现与DCS的通讯,并在DCS上进行相关数据显示。
编程及维护功能:
在中控室的工程师站内将设置一台编程计算机(可兼任SOE站),通过冗余的以太网卡与TRICON控制器通讯。
编程软件Tristation1131也工作在Win2000环境下,完全符合国际IEC1131标准,人机界面友好,可以非常简便地对用户的系统进行设置,对具体的应用程序进行编程、编译、下装和在线修改,可以对所编程序进行离线模拟,可以对系统的软件和硬件状态进行在线诊断,可以根据实际需要对过程变量进行强制等;
事件记录(SOE):
系统内置的SOE功能可以毫秒级的速率采集和记录发生的事件,系统最多可记录60000条事件,可以方便地记录故障报警,捕捉第一报警信息,为事故分析提供第一手详实的信息;
对SOE的记录和检索功能可独立设置成站,也可以集成于操作站和工程师站内;
采集的SOE数据可实时存贮在硬盘的历史中,并可通过打印机打印出来。
二.调速控制
ITCC—集成透平/压缩机控制系统
1.调速
2.单抽
3.双抽
4.发电
5.燃机
三.防喘振
多级
TRICON防喘振功能描述
防喘振控制基本原理:
机组投入运行后,TRICON系统将根据压缩机入口流量、入口压力、出口压力及相应的温度,利用TRICONEX独特的防喘振技术来判断是否发生喘振。
如发生喘振,则由防喘振控制器的输出值进行调节防喘振控制阀。
通用喘振线-控制线
喘振参数
压缩机的喘振点可由压比(Pd/Ps)及入口流量表测出的入口流量计算得出。
入口流量的测量值与Pd,Ps,Td,及Ts等可用来计算等价孔板值h(该孔板可视为位于压缩机的入口),进而作出喘振预测。
防喘控制的I/O要求
TagTypeFunction
PTAI入口/出口压力
TTAI入口/出口温度
FTAI入口流量
PVAO防喘阀-放空阀
ESDDI跳车输出
防喘控制方框图
TRICONEX的防喘控制系统可由各个独立的功能模块来描述,每个模块都有各自已定义的功能,并通过输入输出信号(均给出位号名)与其它功能模块相互连接和作用。
防喘模块方框图
TRICON喘振控制器特性
特性简介:
因为喘振发生得很快,必须使用特殊的控制技术来保证防喘阀及时打开。
TRICON控制器的运算速度很快,而且能够高效处理复杂的算法,所以TRICON控制器可以理想地实现防喘控制。
防喘控制策略的标准特性有:
可选择Pd/Ps对h/Ps或Dp对h的算法
如果喘振发生,喘振安全裕度可自动调整
设定点浮动线功能可以在工作点向喘振线窜动时及时打开防喘阀
特殊的喘振控制器带有适应增益及快开/慢关响应等功能
比例调节功能可以‘迫使’防喘阀独立于控制过程而打开
灵活的起机和跳车逻辑
可选择手动控制帮助设定、测试和故障排除
当喘振逼近或透平跳车时,电磁阀触点输出可“打开”防喘阀
说明:
如果实际应用需要,以上特性均可实现,未要求的特性则不予实现。
压比或压升算法选择:
如前所述,根据使用需要,可选两种防喘算法之一进行组态。
喘振线最多可以设置到10段。
下面的图例显示的是4段的喘振线。
喘振曲线-压比
喘振曲线-压升
安全裕度重校:
如果系统检测到工作点越过喘振线,表示喘振已发生,喘振控制线将被自动调节到右方,而加大安全余量。
可能导致喘振的条件有:
因压缩机磨损导致喘振线移位
变送器调校不准确
安全裕度不足
过程条件突变
喘振线设置错误等等
每当如前述喘振被检测到,安全裕度增加(控制线右移)一个校准量。
输入一个裕度新值可使瞬态计数器归零,且使重校后的裕度等于输入值。
系统可组态为每次增加一个固定量(如2%),或一个累加量(如1,2,4,8%等)。
重校发生的最大次数亦可组态。
系统可显示如下量:
喘振发生次数(校准次数)
初始安全裕度
当前重校后的安全裕度
设定工作点跟踪线:
一般情况下,压缩机不会在喘振线上持续运行或过长时间运行。
当工作点在控制线右方(安全区域),喘振控制器的设定点(线)须在当前h值的某一可设百分比范围内以可设值移动。
当工作点越过设置点(跟踪线),以小幅快速向喘振线窜动时,将发生如下情形:
防喘阀迅速打开
设定点跟踪线将以可设值移动直至防喘阀全关
新工作点建立
如果设定点跟踪线与喘振控制线重合,系统将保持回流以保证在喘振控制线上运行,此特性并非在所有条件下应用,在应用前亦需作充分评估
设定工作点跟踪线
适应性增益和非对称响应:
喘振控制器提供了一种适应性增益特性。
当工作点在喘振控制线右方时,该特性减少了比例动作。
当工作点在喘振控制线右方的操作裕度超过设定距离,则调用适应性增益特性。
根据比例或积分响应,防喘阀可打开,但STRAIGHTRAMP功能限制了防喘阀的关闭。
该特性使得防喘阀响应快。
当工作点安全地移到喘振控制线的右方,防喘阀以设定速率慢关,保证将透平驱动机及工况控制器调整到新的工作条件下。
比例功能:
系统有一纯比例调节阶段,该阶段可独立于正常PI控制器打开防喘阀。
当工作点移到喘振控制线左方,而正常PI控制器无法提供足够响应,可能导致严重的过程失序时,则进入该阶段。
亦即在控制线左方到达某一特定裕度,则打开防喘阀,进入该阶段。
当工作点与喘振线重合时,防喘阀全开。
换言之,工作点进入喘振控制线及喘振线之间时,防喘阀按比例打开。
该比例阶段是由信号选择器来实现的。
控制器的反馈动作迫使控制器输出跟踪该阶段。
即使在喘振控制器失调情况下,此特性仍可保护机组。
手操控制:
有两种手操控制可选:
第一种为全权手操控制功能。
它允许防喘阀不顾喘振控制器的作用而关闭。
这种选择在测试和设定的时候有用,但不可组态为正常操作。
因为如果系统被置于手操状态,喘振控制器将无法开阀防喘。
第二种为限权手操控制功能。
这种选择设定了一个防喘阀的最小开度,它允许操作工开阀,而不允许关,如果控制器需要开阀避免喘振的话。
阀的线性化及反转TRICON提供了可与调节阀同比例的线性度,因而可产生更为线性化的增益。
当系统在不同点而非耦合点运行时,则避免了任何可能的不稳定性。
大多数应用场合下,总有一个防喘阀是气开阀,它需要防喘阀输出反转。
TS3000系统可组态为径向或反转操作。
DUMP输出:
当向喘振控制线左方出现特定窜动时,可组态一个触点输出打开大功率电磁阀,来使防喘阀快开。
此特性对于有较短阀程的大阀门来说很有用。
当系统从喘振状态回来时,电磁阀关。
对阀的控制则可从比例控制恢复到正常的喘振控制。
为什么需要
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