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基于FCS云端数据管理系统(FDMS)的研究.docx


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Summary:本文以FCS技术为基础,研究并开发数据管理系统(FDMS),实时采集现场智能设备的状态信息,并进行分类、统计、归纳、整合,直观呈现设备运行状态,给予合理的维护建议,使设备管理系统化。同时组建设备管理系统“云端”服务器,开启了互联网点检模式的新起点,使居家点检成为可能。
Keys:FDMS;云端;数据管理;DCS;FCS;诊断
1前言
随着自动化等级的不断提高,电力系统热工设备已遍布于发电机组的各个区域,点多面广成为热工设备的代名词,该形势下,热工设备全面管理的难度不断加大,人力、物力的投入不断提高。因此火电厂“云端”设备点检系统的开发也是时代发展的必然趋势。
得益于FCS系统的发展,火电厂的厂级、机组(车间)级和现场设备级的三级控制和管理系统中,现场设备级已逐渐实现数字化,火电厂信息化发展的深度和广度已得到进一步提升【1】,通过对设备信息的分类、统计、归纳、整合,可直观呈现就地设备的运行情况,同时利用互联网平台,完全有途径更为便捷、科学的管理热工设备,这也使热工设备数字化管理、云端管理成为可能。
2“云端”FDMS系统的研究方案
本文充分利用FCS系统强大的数据通讯功能,研究并开发数据管理系统(FDMS),实时采集现场智能设备的状态信息,并进行分类、统计、归纳、整合,直观呈现设备运行状态,给予合理的维护建议,实现设备管理数字化、系统化。同时发挥互联网优势,组建设备管理系统“云端”服务器,该服务器可被互联网访问,从而改变热工设备点检方式。

FCS以数字通信替代了传统4-20mA模拟信号及普通开关量信号的传输,多信号采集不受电缆限制,是连接智能现场设备和自动化系统的全数字、双向、多站的通信系统。现场智能设备包括DP和PA两类,DP设备应用于电动执行机构、低压电机综保装置等;PA设备应用于气动调节型执行机构、变送器等。

现场总线传输信号包含循环性数据和非循环性数据两部分,通过循环性数据,DCS可以采集过程控制的交换信息,如测量的压力值,阀位开度、设备运行状态、报警及其他诊断信息等;通过非循环数据,能在DCS端实现实现远程
调整和校正设备参数,所有状态信息均以字节为单位打包传输,每字节打包为10进制,DCS系统捕获字节信息后,以二进制数字格式进行分解,获取设备状态信息。以海博智能设备为例说明,如图2-1所示:
图2-1海博智能设备通讯字节分解逻辑组态图
海博智能设备共有8字节输入,6字节输出,每个字节共8位,每位即代表设备的某一状态信息,如输入第2字节为执行机构力矩百分比值,第3-4字节为阀位反馈的千分比值,第5-7字节为执行机构报警信息,第8字节为硬接点控制和到位反馈信号状态。输出第二字节为状态命令,整合成10进制打包传输至就地设备。
FCS系统能根据智能设备的开发深度,不同程度的获取状态信息,为FDMS系统的开发提供重要前提,根据电厂的应用经验,可获取的智能设备状态信息一般有:
表2-1profibus智能设备状态信息一览表
序号
设备
设备名称
状态信息
类型
01
DP
金智综保装置
应用数量、电机状态、工作方式、综合报警、运行状态、保护动作、熔丝断线、欠功率、欠压、过电流、相序保护、欠载、堵转、热过载、过负荷、维护建议等。
02
DP
电动执行机构类
应用数量、阀位、行程、扭矩、阀门状态、控制方式、综合故障、通讯故障、电源缺相、力矩动作、电机堵转、电机过
热、阀位出错、继电器状态、辅助输入状态、维护建议等。
03
DP
SIMCODE马达装置
应用数量、电流值、工作方式、故障、状态、指令、维护建议等。
04
PA
气动定位器、变送器、雷达液位计等
应用数量、阀位、阀位反馈坏质量、限值、组态错误、量程越限、维护建议等。

FCS系统使现场设备级实现数字化,DCS具备实时采集的智能设备状态信息的能力,并将状态信息通过OPC接口送至数据管理系统(FDMS)服务器,
FDMS系统将信息进行分类、统计、归纳、整合,直观呈现就地设备的运行情况,并给予合理的维护建议,系统化、数字化管理热工设备。

FDMS通过OPC接口访问DCS数据库后,对同类设备的相关信息进行分类与统计,直观呈现设备的运行状态,如阀位状态、工作方式、故障情况、供电方式等,并给予合理的维护建议,设备点检人员也能通过该设备运行情况统计表,评估此类设备运行的可靠性,相关参数设置(如力矩值)是否合理等,从而科学有效的管理就地智能设备。以EMGDP智能设备为例,如图2-3
图2-3EMGDP设备分类信息统计表

FDMS系统具有整合、归纳数据信息的功能,逐月统计设备故障次数,并以图表形式直观评价设备运行状态、劣化趋势等,总结故障规律,点检人员能根据故障月统计制定针对性的检修计划。
(1)通过不同设备之间的横向对比,对不同设备的运行可靠性进行客观的比较,评价其可靠性水平,及时发现故障率高,稳定性差的运行设备,结合机组检修进行整改,确保设备健康水平。
(2)通过同类设备的横向对比,点检人员能通过常发性故障的集中点,综合设备运行环境、在役年限、运行要求、检修环境等多项因素,快速分析设
备劣化趋势、故障原因、应用环境匹配水平等,及时策划检修,提高设备管理水平;
(3)通过同类设备月度纵向对比,点检人员能根据故障对比数据,准确分析设备劣化情况,故障治理情况,评估设备健康状态,对该类型设备做出经济性、实用性做出评价。
图2-4FDMS故障月统计

得益于FCS系统强大的信号传输功能,DCS系统可不受传输硬线电缆的限制,最大限度的采集设备状态信号,FDMS可通过DCS系统实时采集设备故障,按时间顺序进行事件记录,并计算次数累积,热工点检不需要进入生产现场,可远程查看设备故障,判断设备的运行状态、运行记录等,指导进行设备检修。同时还具备事件记录“查找”功能,提高目标设备检索的便利性。
图2-5FDMS事件记录
热工数据管理系统(FDMS)具有高度整合各类智能设备状态信息的能力,为实现设备的状态检修提供了更多的途径和方法,同时配合FCS系统非循环数据远程调整和校正设备参数的功能,可大幅降低电厂运行成本、减少设备检修维护成本、缩短维护周期,FDMS是实现热工设备全面管理最为理想、高效、科学的解决方案。

通过建立设备管理系统“云端”服务器,该服务器单向访问FDMS系统,获取设备管理信息,并将获取信息储存云端服务器,该服务器可被互联网访问,从而改变热工设备点检方式,使“云端”点检成为现实。
“云端”数据管理系统由OPC接口机、天御6000隔离网闸,FDMS数据管理服务器(FTP协议)、访问客户端四部分组成。DCS系统采集的设备信息,通过OPC接口机,传输至FDMS数据管理服务器,FDMS对设备信息进行进行分类、统计、归纳、整合,实现数据管理的各项功能,供客户端访问,服务器出口经天御6000隔离网闸后连接至互联网,互联网任一台电脑安装FDMS客户端,即可访问服务器。网络结构如图所示:
图2-6FDMS云端服务器搭建网络图
3技术竞争力分析

(1)设备状态信号采集量受限,无法实现全面设备管理:同类主流技术由传统DCS系统采集信号,受限于硬件结构,从多个厂应用经验来看,传统DCS仅采集设备状态信号(如阀门开关状态、阀位开度)、综合故障信号等,获取的信息量无法实现设备的远程诊断,缺乏实用意义。
(2)数据管理系统应用延伸范围较窄:同类主流技术数据管理系统仅应用于DCS系统内网,设备点检需进入生产现场查看状态信息,便捷性不高。
(3)数据管理系统开发功能不全面:同类主流技术缺少必要的统计分析功能,无法指导点检人员进行状态检修。
:
(1)依托FCS强大的数据采集功能,数据管理系统能最大限度的收集设备运行状态信号,点检人员通过采集的信号进行远程诊断、故障判断、状态检修等工作,能实现全面的设备全力,实用意义明显。
(2)本项目通过建立设备管理系统“云端”服务器,改变热工设备点检方式,使“云端”点检成为现实。点检范围从生产现场拓展至世界任何一个角落,具有良好的实用便捷性。
(3)数据管理系统深度整合各类智能设备的状态信息,为实现设备的状态检修提供了更多的途径和方法,同时配合FCS系统非循环数据远程调整和校正设备参数的功能,可大幅降低电厂运行成本、减少设备检修维护成本、缩短维护周期。是实现热工设备全面管理最为理想、高效、科学的解决方案。
4结论
本文充分利用FCS系统强大的数据通讯功能,研究并开发完善的数据管理系统(FDMS),实时采集现场智能设备的状态信息,进行分类、统计、归纳、
整合,直观呈现设备运行状态,并给予合理的维护建议,使设备管理系统化。同时发挥互联网优势,组建设备管理系统“云端”服务器,以此开启互联网点检模式的新起点,本项目对于火电厂“云端”设备点检系统的建设具有积极的推动作用。
参考文献
[1]周志敏,[M].中国电力出版社,2009:5-6。
陈小勇(1988-),男,江西省丰城市,本科,工程师,电力自动化
江西大唐国际抚州发电有限责任公司
—4—
 
-全文完-

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