一种基于容错设计的DCS外挂智能控制系统及方法与流程

本发明属于过程控制及自动化技术领域，涉及一种基于容错设计的dcs外挂智能控制系统及方法。

背景技术：

随着火电厂脱硝超低排放改造的实施，不少火电机组的实际nox控制效果并不理想，甚至还有一些火电机组，其脱硝喷氨自动控制不能正常投入，造成scr出口nox波动大及氨逃逸量超标等严重问题。造成这一问题的根本原因是采用dcs常规的控制算法，无法实现具有非线性、时变性及大扰动特性的脱硝系统的优化控制。而采用常规dcs外挂控制系统，又不具有dcs自身所具备的高可靠性。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种基于容错设计的dcs外挂智能控制系统及方法，该系统及方法能够有效解决dcs外挂控制系统可靠性较差的问题。

为达到上述目的，本发明所述的基于容错设计的dcs外挂智能控制系统包括dcs控制器、外挂控制系统、信号输入模块及信号输出模块，其中，dcs控制器包括dcs自动控制模块、dcsmodbus通讯模块、容错控制模块、自动跟踪无扰切换模块及信号处理模块，外挂控制系统包括外挂modbus通讯模块、外挂控制模块及通讯校验及容错模块；

信号输入模块、信号处理模块及dcs自动控制模块依次相连接；dcs自动控制模块、自动跟踪无扰切换模块及信号输出模块依次连接；信号处理模块、dcsmodbus通讯模块、外挂modbus通讯模块及外挂控制模块依次相连接，容错控制模块与dcs自动控制模块及自动跟踪无扰切换模块相连接，通讯校验及容错模块与外挂modbus通讯模块及外挂控制模块相连接。

信号输入模块、信号处理模块及dcs自动控制模块通过数据线依次相连接。

dcs自动控制模块、自动跟踪无扰切换模块及信号输出模块通过数据线依次相连接。

信号处理模块、dcsmodbus通讯模块、外挂modbus通讯模块及外挂控制模块通过数据线依次相连接。

所述外挂控制模块为plc控制器或工控计算机。

本发明所述的基于容错设计的dcs外挂智能控制方法包括以下步骤：

通讯校验及容错模块校验外挂modbus通讯模块及外挂控制模块是否正常工作，当外挂modbus通讯模块及外挂控制模块正常工作时，则开启外挂modbus通讯模块及外挂控制模块，同时容错控制模块控制自动跟踪无扰切换模块开通dcsmodbus通讯模块与信号输出模块之间的联系，切断dcs自动控制模块与信号输出模块之间的联系，信号输入模块获取外部数据，再将外部数据经信号处理模块进行处理，然后经dcsmodbus通讯模块及外挂modbus通讯模块输入到外挂控制模块中，外挂控制模块对接收到的信号利用预设算法进行处理，得第一控制指令，再将第一控制指令依次经外挂modbus通讯模块、dcsmodbus通讯模块及自动跟踪无扰切换模块输入到信号输出模块中，最后经信号输出模块输出；

当外挂modbus通讯模块及外挂控制模块出现故障时，通讯校验及容错模块关闭外挂modbus通讯模块及外挂控制模块，同时容错控制模块控制自动跟踪无扰切换模块开通dcs自动控制模块与信号输出模块之间的联系，并切断dcsmodbus通讯模块与信号输出模块之间的联系，信号输入模块获取外部数据，再将所述外部数据经信号处理模块处理后输入到dcs自动控制模块中，dcs自动控制模块利用预设算法对接收到的数据进行处理，得第二控制指令，再将第二控制指令经自动跟踪无扰切换模块输入至信号输出模块中，最后经信号输出模块输出。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的基于容错设计的dcs外挂智能控制系统及方法在具体操作时，通过通讯校验及容错模块实现外挂控制系统的校验，利用自动跟踪无扰切换模块根据容错控制模块的指令，在dcs自动控制模块和外挂控制模块之间实现自动跟踪无扰切换，从而在外挂控制系统可靠情况下，利用外挂控制系统实现高品质智能控制，以达到节能经济环保的高水平要求；当外挂控制系统的可靠性较差时，则通过dcs自动控制模块实现自动控制，最终实现高可靠安全和高品质智能控制的有机融合，解决复杂控制对象的高可靠与高品质融合的难题。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

其中，1为dcs自动控制模块、2为dcsmodbus通讯模块、3为容错控制模块、4为自动跟踪无扰切换模块、5为信号处理模块、6为信号输入模块、7为信号输出模块、8为外挂modbus通讯模块、9为外挂控制模块、10为通讯校验及容错模块。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参考图1，本发明所述的基于容错设计的dcs外挂智能控制系统包括dcs控制器、外挂控制系统、信号输入模块6及信号输出模块7，其中，dcs控制器包括dcs自动控制模块1、dcsmodbus通讯模块2、容错控制模块3、自动跟踪无扰切换模块4及信号处理模块5，外挂控制系统包括外挂modbus通讯模块8、外挂控制模块9及通讯校验及容错模块10；信号输入模块6、信号处理模块5及dcs自动控制模块1依次相连接；dcs自动控制模块1、自动跟踪无扰切换模块4及信号输出模块7依次连接；信号处理模块5、dcsmodbus通讯模块2、外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9依次相连接，容错控制模块3与dcs自动控制模块1及自动跟踪无扰切换模块4相连接，通讯校验及容错模块10与外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9相连接。

信号输入模块6、信号处理模块5及dcs自动控制模块1通过数据线依次相连接；dcs自动控制模块1、自动跟踪无扰切换模块4及信号输出模块7通过数据线依次相连接；信号处理模块5、dcsmodbus通讯模块2、外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9通过数据线依次相连接；所述外挂控制模块9为plc控制器或工控计算机。

本发明所述的基于容错设计的dcs外挂智能控制方法包括以下步骤：

通讯校验及容错模块10校验外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9是否正常工作，当外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9正常工作时，则开启外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9，同时容错控制模块3控制自动跟踪无扰切换模块4开通dcsmodbus通讯模块2与信号输出模块7之间的联系，切断dcs自动控制模块1与信号输出模块7之间的联系，信号输入模块6获取外部数据，再将外部数据经信号处理模块5进行处理，然后经dcsmodbus通讯模块2及外挂modbus通讯模块8输入到外挂控制模块9中，外挂控制模块9对接收到的信号利用预设算法进行处理，得第一控制指令，再将第一控制指令依次经外挂modbus通讯模块8、dcsmodbus通讯模块2及自动跟踪无扰切换模块4输入到信号输出模块7中，最后经信号输出模块7输出；

当外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9出现故障时，通讯校验及容错模块10关闭外挂modbus通讯模块8及外挂控制模块9，同时容错控制模块3控制自动跟踪无扰切换模块4开通dcs自动控制模块1与信号输出模块7之间的联系，并切断dcsmodbus通讯模块2与信号输出模块7之间的联系，信号输入模块6获取外部数据，再将所述外部数据经信号处理模块5处理后输入到dcs自动控制模块1中，dcs自动控制模块1利用预设算法对接收到的数据进行处理，得第二控制指令，再将第二控制指令经自动跟踪无扰切换模块4输入至信号输出模块7中，最后经信号输出模块7输出。

本发明利用自动跟踪无扰切换模块4根据容错控制模块3的指令，在dcs自动控制模块1和外挂控制模块9之间实现自动跟踪无扰切换。外挂控制模块9中的预设算法可以为采用神经网络控制、模糊控制、预估控制及专家控制等算法。

所述外挂控制系统可实现火电机组的脱硝优化控制、主气压力温度的优化控制及机组协调控制，提高机组运行安全性和经济型，也可广泛用于火电领域以外的其它过程控制领域，如钢铁、化工、煤炭、冶金等行业。

另外，需要说明的是，本发明中外挂控制模块9及dcs自动控制模块1均采用常规技术对数据进行处理，本发明仅涉及校验、通道切换及数据传输，且涉及软件的部分均为常规技术，并本发明的发明点在于集成。