华中科技大学：《计算机分散控制系统》课程教学资源（PPT课件）第一章 火电厂计算机控制系统概论

《计算机分散控制亲统》 第一章 火电厂计算机控制系统概论 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 2 火电厂计算机控制系统概论 第一章

《计算机分散控制糸统》 火力发电是现代电力生产中的一种主要生产形 式,对其生产过程实行有效的控制,是电力工业 中的一项基本任务。 第一节火电厂生产过程的特点与控制要求 (1)电厂的产品(电能)尚不能大量地贮存 要求:火电厂的生产过程必须是连续的,应 对负荷的变化具有很强的适应能力。电力生 产不同于其它工业,其生产的连续性和负荷 的适应性要求极为严格,必须通过有效的控 制手段予以保证。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 3 火力发电是现代电力生产中的一种主要生产形 式，对其生产过程实行有效的控制，是电力工业 中的一项基本任务。 第一节 火电厂生产过程的特点与控制要求 （1）电厂的产品（电能）尚不能大量地贮存。 要求：火电厂的生产过程必须是连续的，应 对负荷的变化具有很强的适应能力。电力生 产不同于其它工业，其生产的连续性和负荷 的适应性要求极为严格，必须通过有效的控 制手段予以保证

《计算机分散控制亲统》 (2)火电厂是一个能源转换大户。 要求:各生产设备必须采用先进的自动化装 置,构成功能齐全的自动化系统,充分发挥 计算机在机组运行监测、控制和管理上的作 用,控制发电机组及其辅助设备在优良的状 态下运行,最大限度地发挥机组设计效率 提高电力生产的经济性。 (3)热力设备众多、系统庞大、生产过程复杂 要求:发电机组的运行状态控制,必须具备 协调不同运行设备工作的功能,保证各生产 设备在运行中有机结合、协调工作、可靠运 转 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 4 （2）火电厂是一个能源转换大户。 要求：各生产设备必须采用先进的自动化装 置，构成功能齐全的自动化系统，充分发挥 计算机在机组运行监测、控制和管理上的作 用，控制发电机组及其辅助设备在优良的状 态下运行，最大限度地发挥机组设计效率， 提高电力生产的经济性。 （3）热力设备众多﹑系统庞大﹑生产过程复杂。 要求：发电机组的运行状态控制，必须具备 协调不同运行设备工作的功能，保证各生产 设备在运行中有机结合、协调工作、可靠运 转

《计算机分散控制糸统》 (4)大多数生产设备长期处于恶劣的工作条件或 某种极限状态下运行。 要求:对主要运行设备必须进行经常性的在 线状态监测;而且火电厂的自动化系统应具 备一定的故障预测、判断、保护、处理、追 忆与分析等功能。为迅速分析事故原因和妥 善处理已发生的事故提供依据,保障设备处 于完好的运行状态。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 5 （4）大多数生产设备长期处于恶劣的工作条件或 某种极限状态下运行。 要求：对主要运行设备必须进行经常性的在 线状态监测；而且火电厂的自动化系统应具 备一定的故障预测、判断、保护、处理、追 忆与分析等功能。为迅速分析事故原因和妥 善处理已发生的事故提供依据，保障设备处 于完好的运行状态

《计算机分散控制糸统》 第二节火电厂生产自动化的历史概况 大体经历了以下三个阶段: 、就地控制阶段(2040年代间) 仅能对发电机组实现简单的自动控制。所有 控制系统分散在各控制对象所在的车间就地安 装,各控制系统间相互独立,没有任何联系 运行人员在就地设置的控制表盘上进行监视和 操作 所应用的控制设备大都是大尺寸的基地式仪表。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 6 第二节 火电厂生产自动化的历史概况 大体经历了以下三个阶段： 所应用的控制设备大都是大尺寸的基地式仪表。 一、就地控制阶段（20—40年代间） 仅能对发电机组实现简单的自动控制。所有 控制系统分散在各控制对象所在的车间就地安 装，各控制系统间相互独立，没有任何联系。 运行人员在就地设置的控制表盘上进行监视和 操作

《计算机分散控制糸统》 二、集中控制阶段(4060年代间) 4050年代,将锅炉和汽轮机的控制系统表 集中安装在一起,由运行人员同时监视和控制 机、炉的运行。 所采用的控制设备主要是电(气)动单元组合仪表 5060年代,将整个机组的监视和控制表盘 集中在一个控制室内,对机、炉、电三者实现集 中控制与管理。 此时采用的控制设备有: 电动单元组合仪表; 组件组装式仪表 以微处理机为核心的数字式仪表。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 7 二、集中控制阶段（40—60年代间） 40—50年代，将锅炉和汽轮机的控制系统表 集中安装在一起，由运行人员同时监视和控制 机、炉的运行。 所采用的控制设备主要是电(气)动单元组合仪表。 50—60年代，将整个机组的监视和控制表盘 集中在一个控制室内，对机、炉、电三者实现集 中控制与管理。 此时采用的控制设备有： 电动单元组合仪表；﹑ 组件组装式仪表； 以微处理机为核心的数字式仪表

《计算机分散控制亲统》 、计算机控制阶段(60年代—今) 实现计算机控制的主要因素: 过程工业的发展与需求; 计算机的发展与普及; 现代控制理论的产生与应用。 计算机控制的发展分三阶个段: 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 8 三、计算机控制阶段（60年代—今） 实现计算机控制的主要因素： • 过程工业的发展与需求； • 计算机的发展与普及； • 现代控制理论的产生与应用。 计算机控制的发展分三阶个段：

《计算机分散控制亲统》 )集中型计算机控制 火电厂计算机控制技术应用的初始阶段 普遍采用的是集中型计算机控制方式,即用 台计算机实现几十甚至几百个控制回路和若干 过程变量的控制、显示以及操作、管理等。 与常规的模拟仪表控制系统相比,集中型计 算机控制具有更多的优越性。 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 9 （一）集中型计算机控制 普遍采用的是集中型计算机控制方式，即用 一台计算机实现几十甚至几百个控制回路和若干 过程变量的控制、显示以及操作、管理等。 与常规的模拟仪表控制系统相比，集中型计 算机控制具有更多的优越性。 火电厂计算机控制技术应用的初始阶段

《计算机分散控制亲统》 但是,集中型计算机控制也存在着严重的不足, 主要反映在 危险高度集中 软件庞大复杂,开发的难度大、周期长; 计算机工作负荷大,影响系统的实时性与 正确性 能瀑与动力工程学院 2021/2/24

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 10 •危险高度集中 •软件庞大复杂，开发的难度大、周期长； •计算机工作负荷大，影响系统的实时性与 正确性 但是，集中型计算机控制也存在着严重的不足， 主要反映在：

《计算机分散控制亲统》 (二)分散型计算机控制 七十年代,大规模集成电路的问世、计算机技 术的发展、与日益成熟的分散化计算机控制思想相 结合,促使火电厂自动化进入了分散型计算机控制 时代。 所谓分散型计算机控制,是指控制过程所采用 的系统,是一种以微处理器为基础、控制功能分散、 操作管理集中,兼顾复杂生产过程的局部自治与整 体协调的分布式计算机控制系统(又称分散控制系 统) 能瀑与动力工程学院 2021/2/24 11

《计算机分散控制系统》 能 源 与 动 力 工 程 学 院 School of Energy & Power Engineering 2021/2/24 11 （二）分散型计算机控制 七十年代，大规模集成电路的问世、计算机技 术的发展、与日益成熟的分散化计算机控制思想相 结合，促使火电厂自动化进入了分散型计算机控制 时代。 所谓分散型计算机控制，是指控制过程所采用 的系统，是一种以微处理器为基础、控制功能分散、 操作管理集中，兼顾复杂生产过程的局部自治与整 体协调的分布式计算机控制系统（又称分散控制系 统）