Schkopau電廠*的過程可視化系統(tǒng)

　　德國的Sehkopau電廠是一座以褐煤為燃料的900MW電廠，其*的過程可視化管理系統(tǒng)使工作人員僅通過大屏幕顯示終端及鼠標控制的交互式通訊即可對電廠進行操控。利用這套世界*的可視化管理系統(tǒng)，大型雙機組電廠的監(jiān)視和運行只須兩名操作員在中央控制室就可完成。使用該系統(tǒng)，每臺機組只須配備三臺操作員屏幕和兩臺總貌屏幕——數(shù)量如此之少的終端能處理容量巨大的過程信息，要歸功于所采用的恰當?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)節(jié)措施以及特別設(shè)計的人機界面。
　　
　　Schkopau電廠由VEBAKraftwerkeRuhrAG（VKR）公司和SaaleEnergieGmbH公司合資設(shè)立的KraftwerkeSehkopauGbR公司建設(shè)，位于德國東部Halle和Merseburg之間的Korbetha。
　　
　　這家雙機組電廠所采用的燃料是本地出產(chǎn)的褐煤，凈效率約為40％（如圖1）。該電廠向BSL（BUNA）所屬的化工廠供應(yīng)電力和熱能，同時也向德國鐵路公司和國家電網(wǎng)輸送電力。
　　
　　Sehkopau電廠在以競爭力的價格滿足本地區(qū)電力及熱能需求的同時，又能達到zui苛刻的安全性、可靠性和環(huán)境標準。其900MW的總輸出功率由兩臺機組發(fā)出，每臺機組都可獨立運行（表1）。

　　
　　操作概念和控制系統(tǒng)功能
　　
　　每臺機組都可以按照德國監(jiān)督國內(nèi)互連系統(tǒng)的主管部門的要求向工廠提供生產(chǎn)用汽、向德國鐵路公司提供電力、向國家電網(wǎng)提供中等負荷的電能。Schkopau電廠是基于以下原則選用操作概念的：兩臺機組能夠*獨立運行并互為備用。即使其中的一臺機組出現(xiàn)故障，牽引電力和生產(chǎn)用汽仍能得到可靠供應(yīng)。
　　
　　這一概念使電廠的運行具有高度的靈活性，同時也對控制系統(tǒng)提出了以下特殊要求：
　　
　　●機組控制概念
　　
　　●自動化程度
　　
　　●可用性
　　
　　只須對電廠的統(tǒng)計數(shù)據(jù)稍加注意，便可對控制系統(tǒng)必須處理的過程數(shù)據(jù)的容量有所了解：
　　
　　6，300個模擬量
　　
　　7，700個開關(guān)量
　　
　　3，500個單回路開關(guān)量控制
　　
　　600個功能組
　　
　　440個模擬量控制
　　
　　160個電子設(shè)備柜
　　
　　安裝的控制系統(tǒng)為ABB的PROCONTROL—P，由兩條冗余配置的電廠內(nèi)部總線，將分布在電廠各處的控制設(shè)備連接起來，可確保在任何地方都能訪問電廠的全部數(shù)據(jù)。
　　
　　電廠的所有設(shè)備都以全自動方式運行，從而保證了整個電廠實現(xiàn)自動化。為此，電廠還選用了分布式的分層體系結(jié)構(gòu)的單元控制系統(tǒng)MODAKOND。
　　
　　Schkopau選用的控制室概念
　　
　　Sehkopau電廠的控制室由VKR設(shè)計，依據(jù)的是雙機組概念，由兩名操作員操作。原則上，每名操作員負責監(jiān)控一臺機組以及與之相關(guān)的公用設(shè)備。由于過程控制系統(tǒng)可實現(xiàn)信息在各機組的通訊網(wǎng)絡(luò)間交換，所以，必要時一名操作員可為另一名操作員提供支持。為此，兩名操作員均可對兩臺機組的信息系統(tǒng)和過程進行訪問。
　　
　　操作員和設(shè)備之間的通訊是通過大屏幕顯示終端和PC鼠標進行的（如圖2）。確定終端數(shù)量時——每臺機組配備三臺操作員屏幕和兩臺總貌屏幕—zui大程度地考慮到了用戶友好性。Sehkopau這樣大容量的電廠所傳輸?shù)拇罅窟^程信息能由數(shù)目如此之少的終端處理，要歸功于所采用的恰當?shù)臄?shù)據(jù)調(diào)節(jié)措施以及特別設(shè)計的交互式人機通訊方式。
　　
　　控制室的一個*之處是*沒有桌面式的顯示器，取而代之的是由大屏幕終端組成的一面墻大小的圖形顯示屏，其下半部分可由用戶自行使用，而上半部分則固定為顯示電廠總貌（如圖3）。
　　
　　反映過程特性的主要信息始終在屏幕的同一個位置上顯示。顯示的設(shè)計采用了的人機工程學原理，確保操作員迅速了解當前的電廠過程狀態(tài)和運行情況。此外，操作員可對事件發(fā)生順序的正確性進行評估，從而始終保持對過程有“清醒”的認識。
　　
　　過程管理系統(tǒng)
　　
　　過程管理系統(tǒng)包含一個安裝有冗余配置部件的網(wǎng)絡(luò)（如圖4）。主要系統(tǒng)部件包括數(shù)據(jù)服務(wù)器、總線耦合模塊、局域網(wǎng)（LAN）以及監(jiān)視控制單元。冗余配置的采用使單個部件的故障不會對控制整體造成影響。
　　
　　網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和特定用戶*形式相結(jié)合，形成了具有高度靈活性的過程管理概念，可輕松滿足不同應(yīng)用的需求。在Sehkopau，整個電廠都由中央控制室的過程管理控制臺操控和監(jiān)視。而另一方面，無固定人員值班的就地控制站只能訪問有限的幾個區(qū)域，例如燃料供應(yīng)和灰處理系統(tǒng)以及水處理站。值長工程師崗位處的設(shè)備只能接收信息，而無法對實際過程進行干預(yù)。
　　
　　過程管理系統(tǒng)的核心是具有*用戶界面的交互式人機通訊，其主要特性包括：
　　
　　●鼠標控制的交互式通訊，可用于過程顯示畫面的選擇并進行干預(yù)。
　　
　　●在屏幕上顯示貼近所選目標的面向?qū)ο蟮娘@示窗口（如圖5）。這類目標包括測量電路，驅(qū)動裝置和控制器。
　　
　　●根據(jù)目標而定的圖標和工具，僅包含選定目標所需的功能。
　　
　　通過操作員打開的窗口可顯示附加信息。按規(guī)定，屬于該目標的所有顯示類型均可被選定。除特殊情況外，這一選項及其它一些用于選擇顯示圖形的選項可確保操作員始終能夠直接得到所需信息，而不必在菜單中或在不同層次的顯示畫面中費力進行搜索。一旦出現(xiàn)干擾，一條特殊的搜索途徑可使操作員獲得有關(guān)干擾產(chǎn)生原因的信息，或為其提供一份詳細的模擬圖，使操作員能夠迅速采取補救措施。操作員還可在某一操作階段（啟動、帶負荷等）設(shè)計、修改“自己的”標準屏幕配置。其設(shè)計方法有利于用戶使用；只是新配置必須由操作員輸入一次，以便“輸出”到屬于他的工作站的怕有屏幕。對于設(shè)置操作員喜愛的顯示，該方法亦適用。
　　
　　這樣，所用的方法在圖形顯示系統(tǒng)中充分利用了核心的人機工程學，通過選用恰當?shù)娘@示選擇策略，操作員就能在任何狀態(tài)下盡可能快速、直接地（即：通過zui少的步驟）獲得所需的信息。
　　
　　Schdopau的信息和操作概念
　　
　　電廠中的機組及其輔助設(shè)備均已實現(xiàn)高度自動化，而這又是實現(xiàn)機組單人操控的先決條件。操作員只須通過電廠總貌發(fā)出少數(shù)幾條指令就可啟動機組。在同一終端上還能對啟動順序和機組帶負荷進行監(jiān)視。．
　　
　　機組的參數(shù)和性能特性在相應(yīng)的總貌屏幕的左上角，以條形圖的形式顯示（如圖6）。這樣一來，操作員就能很容易、迅速地發(fā)現(xiàn)異常的情況。同時顯示在總貌屏幕上的還有有關(guān)電廠主要區(qū)域的一般錯誤信息等。干擾顯示區(qū)可用于選定相應(yīng)區(qū)域的總貌，以便該區(qū)域在顯示屏下半部的三臺由用戶自行使用的屏幕中的一臺上顯示出來。此外，還可通過自動故障檢查程序以及附帶專門信息的詳細模擬圖輸入所有欲獲得的信息。
　　
　　除兩臺固定的總貌顯示屏外，每臺機組均配有30個區(qū)域模擬圖和200個詳細的模擬圖。操作員可利用這些模擬圖對過程進行干預(yù)。同時，操作員還可直接調(diào)用趨勢曲線（220）、特性曲線（7）和輪廓圖（10）等形式的附加信息。
　　
　　操作員只須使用鼠標就可選擇顯示屏并對過程實施干預(yù)。鼠標可zui大程度協(xié)調(diào)手和眼的動作，*符合人機工程學原理。也正由于此，鼠標廣泛用于此類工作。有了鼠標，操作員再也無須為在鍵盤上尋找按鍵而將目光移出屏幕。對于Schkopau電廠這套功能強大的過程管理系統(tǒng)而言，這項特性就顯得尤為重要——因為若采用鍵盤，會需要很多按鍵。
　　
　　所有開關(guān)量和模推擬過程變量都被記錄并儲存起來，以便對故障進行分析，對電廠總體性能進行評估。所有信息都可在顯示器上顯示，并可在需要時打印出硬拷貝。
　　
　　控制室布置
　　
　　圓形控制室里，醒目地立著大屏幕顯示終端墻，寬約7米，高約2米，位于控制室中央（如圖7）。墻的前面是過程控制臺，也呈圓形。由于沒有桌面式的顯示器，下排終端可放在zui便于觀看的位置—這一點十分重要，因為它們是可自由分配使用的顯示屏，經(jīng)常用來執(zhí)行需要很長時間才能完成的過程和程序。
　　
　　必須始終處于可見狀態(tài)的電廠總貌和可自由分配的工作區(qū)域在新的過程可視化概念中就被結(jié)合在了同一平面內(nèi)。這種安排方式具有出色的用戶友好性，特別是操作員只須使用鼠標就可在不同的屏幕間移動。
　　
　　能夠在大屏幕終端上顯示所有類型的過程信息也有利于組內(nèi)討論，這是因為相同的信息可被參加討論的人同時看到。此外，在大屏幕終端上顯示過程信息還有利于演示新系統(tǒng)的功能。在這種情況下，可以在正常、穩(wěn)定的運行中使用可自由分配的顯示器中的一個，而不會干擾電廠的實際運行。
　　
　　控制室和通訊設(shè)備的布置均基于久經(jīng)考驗的人機工程學原理。例如，所選用的概念具有如下特性：
　　
　　●可靠的過程控制功能，這要歸功于針對圖形的內(nèi)容、圖形選擇和操作過程等不同任務(wù)而采用的設(shè)計方針。
　　
　　●用色碼表示信息，符合人的自然感官反應(yīng)。
　　
　　●符合人體測量學的工作區(qū)
　　
　　在控制室的一般設(shè)計上也運用了人機工程學原理。例如，窗戶大大擴展了操作員的視野，聲學、空調(diào)和照明系統(tǒng)的設(shè)計使操作員工作時的心情和舒適程度在到*。這些特點與其它設(shè)計特點相結(jié)合，能夠營造出一個令人愉悅、可大大激發(fā)工作熱情的工作環(huán)境。
　　
　　1.的國的900MWSchkopau電廠。電廠的兩臺機組以褐煤為燃料，相互獨立運行，為國家電網(wǎng)和德國鐵路公司生產(chǎn)電能，并向附近的化工廠供應(yīng)熱能。
　　
　　2.僅通過大屏幕顯示終端及利用鼠標控制的交互式通訊對Schkopau電廠進行操作。
　　
　　3.整面墻的大屏幕顯示終端，用于控制和監(jiān)控過程。
　　
　　4.冗余配置的全網(wǎng)絡(luò)化的過程管理系統(tǒng)。
　　
　　5.帶窗口的模擬圖，用于過程控制。
　　
　　6.機組B的總貌顯示。參數(shù)和性能特性在顯示屏的左上角以條形圖方式顯示。
　　
　　7.900MW雙機組Schkopau電廠的控制室。