P0911QB

系統(tǒng)提供了高度的數據透明性和可追溯性設計，具有能適應靈活的現場硬件架構和軟件組態(tài)變化的能力，它豐富的圖形界面、靈活的配置參數、工藝功能塊超級宏設計、審計和追蹤功能、報警與趨勢分析以及系統(tǒng)自診斷功能，使得其在生物質發(fā)電廠的應用中完全滿足了苛刻的技術要求。

該項目的成功實施，充分體現了B&R APROL系統(tǒng)對于復雜系統(tǒng)的整體控制和適應能力，一期項目已在2008年11月完成， 2008年12月該機組投入實際商業(yè)運行，預計年發(fā)電量可達77GW，可利用秸稈10萬噸，提供10.05×104 GJ的供熱能力。前言

    隨著計算機和網絡通信技術的飛速發(fā)展，火電廠熱工自動化系統(tǒng)數字化、網絡化的時代已經到來。這一方面為各控制和信息系統(tǒng)之間的數據交換、分析和應用提供了的平臺、另一方面對各種實時和歷史數據時間標簽的準確性也提出了更高的要求。

使用價格并不昂貴的GPS校時系統(tǒng)來統(tǒng)一全廠各種系統(tǒng)的時鐘，已是目前火電廠設計中采用的標準做法。電廠內的機組分散控制系統(tǒng)(DCS)、輔助系統(tǒng)可編程控制器(PLC)、廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)、電廠管理信息系統(tǒng)(MIS)等的主時鐘通過合適的GPS校時系統(tǒng)信號接口，得到標準的TOD(年月日時分秒)時間，然后按各自的時鐘同步機制，將系統(tǒng)內的從時鐘偏差限定在足夠小的范圍內，從而達到全廠的時鐘同步。

一、GPS校時系統(tǒng)及輸出

1.1 GPS校時系統(tǒng)

定位系統(tǒng)(Global Positioning System，GPS)由一組美國國防部在1978年開始陸續(xù)發(fā)射的衛(wèi)星所組成，共有24顆衛(wèi)星運行在6個地心軌道平面內，根據時間和地點，地球上可見的衛(wèi)星數量一直在4顆至11顆之間變化。

GPS校時系統(tǒng)是一種接受GPS衛(wèi)星發(fā)射的低功率無線電信號，通過計算得出GPS時間的接受裝置。為獲得準確的GPS時間，GPS校時系統(tǒng)先接受到至少4顆GPS衛(wèi)星的信號，計算出自己所在的三維位置。在已經得出具體位置后，GPS校時系統(tǒng)只要接受到1顆GPS衛(wèi)星信號就能保證時鐘的走時準確性。

作為火電廠的標準時鐘，我們對GPS校時系統(tǒng)的基本要求是：至少能同時跟蹤8顆衛(wèi)星，有盡可能短的冷、熱啟動時間，配有后備電池，有、可靈活配置的時鐘輸出信號。

1.2 GPS校時系統(tǒng)信號輸出

目前，電廠用到的GPS校時系統(tǒng)輸出信號主要有以下三種類型：

1.2.1 1PPS/1PPM輸出

此格式時間信號每秒或每分時輸出一個脈沖。顯然，時鐘脈沖輸出不含具體時間信息。

1.2.2 IRIG-B輸出

IRIG(美國the Inter-Range Instrumentation Group)共有A、B、D、E、G、H幾種編碼標準(IRIG Standard 200-98)。其中在時鐘同步應用中使用多的是IRIG-B編碼，有bc電平偏移(DC碼)、1kHz正弦載波調幅(AC碼)等格式。IRIG-B信號每秒輸出一幀(1fps)，每幀長為一秒。一幀共有100個碼元(100pps)，每個碼元寬10ms，由不同正脈沖寬度的碼元來代表二進制0、1和位置標志位(P)。

為便于理解，圖1.2.2-2給出了某個IRIG-B時間幀的輸出例子。其中的秒、分、時、天(自當年1月1日起天數)用BCD碼表示，控制功能碼(Control Functions，CF)和標準二進制當天秒數碼(Straight Binary Seconds Time of Day，SBS)則以一串二進制“0”填充(CF和SBS可選用，本例未采用)。

1.2.3 RS-232/RS-422/RS-485輸出

此時鐘輸出通過EIA標準串行接口發(fā)送一串以ASCII碼表示的日期和時間報文，每秒輸出一次。時間報文中可插入奇偶校驗、時鐘狀態(tài)、診斷信息等。此輸出目前無標準格式.1.3 電力自動化系統(tǒng)GPS校時系統(tǒng)的應用

電力自動化系統(tǒng)內有眾多需與GPS校時系統(tǒng)同步的系統(tǒng)或裝置，如DCS、PLC、NCS、SIS、MIS、RTU、故障錄波器、微機保護裝置等。在確定GPS校時系統(tǒng)時應注意以下幾點：(1)這些系統(tǒng)分屬熱控、電氣、系統(tǒng)專業(yè)，如決定由DCS廠商提供的GPS校時系統(tǒng)實現時間同步(目前通常做法)，則在DCS合同談判前，就應進行專業(yè)間的配合，確定時鐘信號接口的要求。(GPS校時系統(tǒng)一般可配置不同數量、型式的輸出模塊，如事先無法確定有關要求，則相應合同條款應留有可調整的余地。)

(2)各系統(tǒng)是否共用一套GPS校時系統(tǒng)裝置，應根據系統(tǒng)時鐘接口配合的難易程度、系統(tǒng)所在地理位置等綜合考慮。各專業(yè)如對GPS校時系統(tǒng)信號接口型式或精度要求相差較大時，可各自配置GPS校時系統(tǒng)，這樣一可減少專業(yè)間的相互牽制，二可使各系統(tǒng)時鐘同步方案更易實現。另外，當系統(tǒng)之間相距較遠(例如化水處理車間、脫硫車間遠離集控樓)時，為減少時鐘信號長距離傳送時所受的電磁干擾，也可就地單設GPS校時系統(tǒng)。分設GPS校時系統(tǒng)也有利于減小時鐘故障所造成的影響。

(3)IRIG-B碼可靠性高、接口規(guī)范，如時鐘同步接口可選時，可優(yōu)先采用。但要注意的是，IRIG-B只是B類編碼的總稱，具體按編碼是否調制、有無CF和SBS等又分成多種(如IRIG-B000等)，故時鐘接收側應配置相應的解碼卡，否則無法達到準確的時鐘同步。

(4)1PPS/1PPM脈沖并不傳送TOD信息，但其同步精度較高，故常用于SOE模件的時鐘同步。RS-232時間輸出雖然使用得較多，但因無標準格式，設計中應特別注意確認時鐘信號授、受雙方時鐘報文格式能否達成一致。

(5)火電廠內的控制和信息系統(tǒng)雖已互連，但因各系統(tǒng)的時鐘同步協(xié)議可能不盡相同，故仍需分別接入GPS校時系統(tǒng)信號。即使是通過網橋相連的機組DCS和公用DCS，如果時鐘同步信號在網絡中有較大的時延，也應考慮分別各自與GPS校時系統(tǒng)同步。

二、西門子TELEPERMXP時鐘同步方式

這里以西門子公司的TXP系統(tǒng)為例，看一下DCS內部及時鐘是如何同步的。

TXP的電廠總線是以CSMA/CD為基礎的以太網，在總線上有二個主時鐘：實時發(fā)送器(RTT)和一塊AS620和CP1430通訊/時鐘卡。正常情況下，RTT作為TXP系統(tǒng)的主時鐘，當其故約40s后，作為備用時鐘的CP1430將自動予以替代(實際上在ES680上可組態(tài)2塊)CP1430作為后備主時鐘)。

RTT可自由運行(free running)，也可與外部GPS校時系統(tǒng)通過TTY接口(20mA電流回路)同步。與GPS校時系統(tǒng)的同步有串行報文(長32字節(jié)、9600波特、1個啟動位、8個數據位、2個停止位)和秒/分脈沖二種方式。

RTT在網絡層生成并發(fā)送主時鐘對時報文，每隔10s向電廠總線發(fā)送一次。RTT發(fā)送時間報文多等待1ms。如在1ms之內無法將報文發(fā)到總線上，則取消本次時間報文的發(fā)送：如報文發(fā)送過程被中斷，則立即生成一個當前時間的報文。時鐘報文具有一個多播地址和特殊幀頭，日期為從1984.01.01至當天的天數，時間為從當天00：00：00，000h至當前的ms值，分辨率為10ms。OM650從電廠總線上獲取時間報文。在OM650內，使用Unix功能將時間傳送給終端總線上的SU、OT等。通常由一個PU作為時間服務器，其他OM650設備登錄為是境客戶。

AS620的AP在啟動后，通過調用“同步”功能塊，自動與CP1430實現時鐘同步。然后CP1430每隔6s與AP對時。

TXP時鐘的精度如下：

從上述TXP時鐘同步方式及時鐘精度可以看出，TXP系統(tǒng)內各進鐘采用的是主從分級同步方式，即下級時鐘與上級時鐘同步，越是上一級的時鐘其精度越高。

Allen-Bradley 845D-SJDZ35AGFW4 Encoder

Cutler-Hammer DN55MR8I8O 8 input 8 output

Allen-Bradley 150-B24NBDA-J1 ser A 150B24NBDAJ1

Allen-Bradley 845H-SJHZ14-CCY2-C Optical Encoder

Allen-Bradley 2760RB 2760-RB ser A AB A-B

PHD SGD14X3-DB-E 272000-01

AstroSYNC 180 Programmable Limit Switch NIB AS36-3

AstroPLX 100 Programmable Limit Switch AP92-1-1 NIB

AstroSYNC 180 AS36-1 NIB Programmable Limit Switch

AstroPLX 100 AP-52-3-1-1 NIB

GENERAC Power Systems GBU 403 GBU403 225a 600v

Cutler-Hammer DeviceNet WPONIDNA 97-1365-5

GENERAC Power Systems GBU 403 GBU403 300a 600v

Cutler-Hammer HTM-22 HTM22 1D89108G22

Cutler-Hammer 2A2B AUX Switch 1371D72G06 MC

Allen Bradley Input RFI Filter 1336-RFB-80-C 1336RFB80C

Allen Bradley 1334-50403 30-50 HP Driver PCB NIB

SIEMENS I-T-E BOS16451 ITE 30a 600vac 4p

Cutler-Hammer PAD43 3p LD Plug NeW in BOX 506C059G04

Square D Telemecanique ALTIVAR 16 ATV16U72N4 5HP

Cutler-Hammer 9253C03H08 Ground Fault Sensor

SIEMENS 3TY7-500-0A 3TY7500-0A 3TY7500