摘要：介紹了FOXBORO分司生產(chǎn)的I/A系列分散控制系統(tǒng)的特點、基本功能、硬件結(jié)構(gòu)、軟件結(jié)構(gòu)及其在雙遼發(fā)電廠一期新建工程2×300MW汽輪發(fā)電機組上的應(yīng)用情況。
　　
　　雙遼發(fā)電廠一期新建工程2X300MW汽輪發(fā)電機組為哈爾濱三大動力集團(tuán)制造的引進(jìn)型汽輪發(fā)電機組，單元機組控制系統(tǒng)采用美國FOXBORO公司生產(chǎn)的I／A系列分散控制系統(tǒng)（DCS）。進(jìn)入DCS系統(tǒng)的控制包括：（1）數(shù)據(jù)采集和處理監(jiān)視系統(tǒng)（DAS）；（2）模擬量控制系統(tǒng)（MCS）；（3）機爐協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（CCS）；（4）輔機順序控制系統(tǒng)（SCS）；（5）鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）；（6）給水泵汽輪機控制系統(tǒng)（MEH）；（7）汽輪機旁路控制系統(tǒng)（TBC）；（8）電氣量控制系統(tǒng)（EMS）；（9）定時排污系統(tǒng)程序控制和吹灰系統(tǒng)程序控制等。其中，電氣控制納入DCS系統(tǒng)為國產(chǎn)300MW機組中應(yīng)用。
　　
　　1系統(tǒng)硬件配置
　　
　　整個DCS系統(tǒng)由2臺工程師站、5臺操作員站、17對過程控制站（CP）、27個模件柜及繼電器柜組成（圖1）,總設(shè)計I／O點數(shù)約5000點，系統(tǒng)實際提供容量5936點。　　
　　1．1工程師站AW51B處理機（2臺）
　　
　　AW51B處理機為32位CPU、64MB內(nèi)存、2．1GB硬盤，支持X—Windows和OpenLook功能，Ethernet接口可與NECnet、TCP／IP、Novell等網(wǎng)絡(luò)連接，可運行歷史數(shù)據(jù)庫管理軟件和報表軟件等應(yīng)用軟件。AW51B具有應(yīng)用處理機和操作站處理機的雙重功能，既可作為應(yīng)用處理機承擔(dān)網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器功能，又可同時作為人機接口，執(zhí)行與顯示生產(chǎn)控制、用戶應(yīng)用程序、診斷和組態(tài)等有關(guān)的應(yīng)用功能。
　　
　　1.2操作員站W(wǎng)P51B（5臺）
　　
　　WP51B處理機為32位CPU、48MB內(nèi)存、2．1GB硬盤，支持X—Windows和OpenLook功能。它與連接的外部設(shè)備一起在用戶和所有系統(tǒng)功能之間提供一個界面，作為系統(tǒng)站和操作員之間的接口。
　　
　　1．3控制處理機CP40（17對）
　　
　　CP40控制處理機為80486DX4CPU100MHz、4MB內(nèi)存，zui快掃描周期0．05s，每秒zui多可處理2000個控制功能塊。控制處理機均為雙冗余容錯站，可與它相連的現(xiàn)場總線組件（FBM）一起，按組態(tài)好的控制方案對過程進(jìn)行控制；可實現(xiàn)連續(xù)控制、梯型邏輯控制和順序控制等功能以及數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測、報警和信息傳送功能。
　　
　　1.4I／O卡件—現(xiàn)場總線組件FBM
　　
　　I／A系列的現(xiàn)場總線組件FBM連接在系統(tǒng)控制處理機上，可執(zhí)行諸如事件序列監(jiān)視、梯型邏輯控制和脈沖計數(shù)等多種功能。所有現(xiàn)場信號與控制電子線路隔離，對模擬量輸入／輸出信號采用變壓器耦合與光電雙重隔離；每一點與其它所有點都是隔離的。
　　
　　FBM01卡：0—20mA，DC輸入模件，8路隔離的獨立通道。
　　
　　FBM02卡：熱電偶／mV輸入模件，8路隔離的獨立通道，1路隔離的冷端補償通道。
　　
　　FBM03卡：RTD熱電阻輸入模件，8路隔離的獨立通道。
　　
　　FBM04卡：0-20mA，DC輸入／輸出模件；4輸入／4輸出，隔離的獨立通道。
　　
　　FBM06：脈沖輸入，0-20mA輸出模件；4輸入／4輸出，隔離的獨立通道。
　　
　　FBM07卡（擴(kuò)展卡FBMl2）：觸點／DC輸入模件，16路隔離的獨立通道。
　　
　　FBM09卡（擴(kuò)展卡FBMl4）：觸點／DC輸入／輸出模件，8輸入／8輸出，隔離的獨立通道。
　　
　　2各控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及功能
　　
　　為現(xiàn)場的施工以及接線和調(diào)試方便，該DCS系統(tǒng)硬件按熱力系統(tǒng)進(jìn)行分區(qū)分配。
　　
　　2．1MCS系統(tǒng)
　　
　　模擬量控制系統(tǒng)（MCS）擔(dān)負(fù)著電廠的水、汽、煤、油、風(fēng)煙等諸系統(tǒng)主要過程變量的閉環(huán)自動調(diào)節(jié)及整個單元機組的負(fù)荷控制任務(wù)，共有40個自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)。其中爐側(cè)25個，機側(cè)15個。
　　
　　MCS系統(tǒng)有手動和自動2種運行方式。手動方式時，控制輸出由運行人員直接設(shè)定。自動方式時，控制輸出由被控量的設(shè)定值與實際值的偏差經(jīng)控制運算得出。運行人員通過操作員站對MCS系統(tǒng)進(jìn)行操作，無后備手操。系統(tǒng)故障時，MCS系統(tǒng)將自動切換到手動方式。系統(tǒng)出現(xiàn)報警或條件不滿足時，不能投入自動。
　　
　　2．2SCS系統(tǒng)
　　
　　輔機順序控制系統(tǒng)（S田）包括電動機、電動門、氣動門、風(fēng)煙擋板等功能組操作和輔機聯(lián)鎖等。各功能組間可具有聯(lián)鎖關(guān)系。各設(shè)備啟停控制有聯(lián)鎖關(guān)系的，設(shè)計有程序啟動、程序停止邏輯和單獨操作，可在運行操作中選擇自動程序啟、停控制方式，也可選擇手動各個設(shè)備單獨啟、停控制方式。沒有聯(lián)鎖關(guān)系的，設(shè)計為單獨操作。運行人員對順序控制設(shè)備的操作在操作員站上進(jìn)行，不設(shè)常規(guī)的后備硬手操。操作員站上可顯示被控設(shè)備啟停及其過程中的狀態(tài)、啟動條件和故障報警等信息，在自動程序啟、停過程中，可顯示相應(yīng)的正在執(zhí)行的程序步；若相關(guān)步序條件不滿足，則發(fā)出報警信息，并自動終止程序啟停過程，經(jīng)復(fù)位后若條件滿足可繼續(xù)操作；自動程序啟停過程中，運行人員也可手動終止自動啟停過程。
　　
　　2．3FSSS區(qū)
　　
　　鍋爐爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（FSSS）由2對控制處理機（CP）、3個模件柜（4號、5號、6號柜）和29塊FBM09卡、29塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。FSSS完成對燃油速斷閥、蒸汽速斷閥、液化氣速斷閥、清掃閥、油槍、點火器和MFT等的繼電器控制，以及給煤機、磨煤機啟停的SCS功能組。MFT繼電器為失電動作型，所有進(jìn)入FSSS的信號都采用三取二形式，MFT采用三取二部分動作電路。為了保證保護(hù)系統(tǒng)的可靠性，F(xiàn)SSS設(shè)計有定期自檢功能，定期對系統(tǒng)中的傳感器、輔助電源、輸入和輸出卡件、處理模件、跳閘電路及數(shù)據(jù)傳輸進(jìn)行自檢。
　　
　　2．4MEH區(qū)
　　
　　給水泵汽輪機控制系統(tǒng)（MEH）由1對控制處理機（CP）、1個模件柜（7號柜）和3塊FBM01卡、8塊FBM03卡、1塊FBM04卡、2塊FBM06卡、1塊FBM07卡、1塊FBMl2卡、1塊FBM09卡以及中間繼電器柜組成。MEH系統(tǒng)主要完成對2臺驅(qū)動給水泵的小汽輪機轉(zhuǎn)速的閉環(huán)控制以及對有關(guān)過程參數(shù)的監(jiān)視。根據(jù)轉(zhuǎn)速設(shè)定形式不同，分為3種控制方式，即手動控制、自動控制和遙控給水控制。在不同的控制方式下，有不同的轉(zhuǎn)數(shù)控制范圍。手動控制時，轉(zhuǎn)數(shù)設(shè)定由運行人員在操作員站上手動設(shè)定給出，控制范圍0—5600r／min，連續(xù)運行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍3600-5411r／min。自動控制時，分為3種不同的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)：900r／min、3400r／min、3600r／min。MEH根據(jù)小汽輪機的實際運行情況，選擇不同的升速率，zui終將轉(zhuǎn)數(shù)控制在所選定的目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)上。小汽輪機轉(zhuǎn)數(shù)達(dá)到3600r／min時，可投入遙控給水控制，其目標(biāo)轉(zhuǎn)數(shù)由CCS系統(tǒng)給出，連續(xù)運行轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍3600—5411r／min。
　　
　　2．5CCS及燃料控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由2對控制處理機（CP）、2個模件柜（8號、9號柜）和12塊FBMOI卡、1塊FBM02卡、13塊FBM03卡、4塊FBM04卡、1塊FBM07卡、1塊FBMl2卡、4塊FBM09卡、4塊FBMl4卡、1塊FBMl7卡以及中間繼電器柜組成。主要完成對單元機組的負(fù)荷控制和機組的機爐協(xié)調(diào)控制，以及對相關(guān)過程參數(shù)的監(jiān)視。
　　
　　2．6引風(fēng)及爐膛壓力控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、2個模件柜（A號、B號柜）和12塊FBM01卡、2塊FBM02卡、4塊FBM03卡、12塊FBM04卡、2塊FBM07卡、1塊FBMl2卡、4塊FBM09卡、4塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成對風(fēng)煙系統(tǒng)等主要過程變量的自動調(diào)節(jié)（MCS）和相關(guān)過程參數(shù)的監(jiān)視（DAS），以及包括引風(fēng)機的程序啟、停等的SCS功能組。2．7給水減溫控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、2個模件柜（C號、D號柜）和3塊FBM01卡、4塊FBM02卡、6塊FBM03卡、3塊FBM04卡、4塊FBM09卡、4塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成鍋爐給水和主汽溫度系統(tǒng)等的主要過程變量的自動調(diào)節(jié)（MCS）和相關(guān)過程參數(shù)的監(jiān)視（DAS），以及包括電動給水泵的程序啟停功能組等的SCS控制操作。
　　
　　2.8主汽、再熱、抽汽及旁路控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、3個模件柜（D號、E號、F號柜）和4塊FBM01卡、3塊FBM02卡、2塊FBM03卡、3塊FBM04卡、1塊FBM07卡、1塊FBMl2卡、6塊FBM09卡、6塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成對高低壓旁路、除氧器等系統(tǒng)的MCS功能，以及主汽、再熱汽、抽汽、旁路等系統(tǒng)的DAS和電動門、氣動門的SCS控制功能。
　　
　　2．9送風(fēng)、吹灰及定排控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、4個模件柜（F號、C號、H號、I號柜）和4塊FBM01卡、2塊FBM02卡、4塊FBM03卡、7塊FBM07卡、6塊FBMl2卡、16塊FBM09卡、15塊FBMl4卡以及中間繼電08柜組成。主要完成對風(fēng)煙系統(tǒng)等主要過程變量的自動調(diào)節(jié)（MCS）和相關(guān)過程參數(shù)的監(jiān)視（DAS），以及包括送風(fēng)機程序啟、停等的SCS功能組，并完成吹灰系統(tǒng)和定排系統(tǒng)的程序控制。吹灰程控可實現(xiàn)對過熱器和爐膛的全過程全自動吹掃，也可實現(xiàn)跳步或由運行人員組態(tài)選擇吹灰器進(jìn)行半自動吹掃，還可手動對單臺吹灰器進(jìn)行操作控制。吹灰操作在操作員站上進(jìn)行，操作員站可顯示各設(shè)備的動作狀態(tài)及報警信息，不設(shè)后備手操。
　　
　　2．10鍋爐金屬壁溫區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、2個模件柜（S號、T號柜）和29塊FBM02卡組成。主要完成對鍋爐汽包金屬溫度、過熱器和再熱器金屬壁溫的監(jiān)視。
　　
　　2．11回?zé)嵯到y(tǒng)控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、2個模件柜（1號、J號柜）和2塊FBM01卡、2塊FBM03卡、3塊FBM07卡、2塊FBMl2卡、7塊FBM09卡、6塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成回?zé)嵯到y(tǒng)等的DAS和加熱器的SCS控制功能。
　　
　　2．12潤滑油、Ell油控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、1個模件柜（J號柜）和2塊FBM01卡、1塊FBM03卡、3塊FBM07卡、3塊FBMl2卡、2塊FBM09卡、1塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成潤滑油和EH油系統(tǒng)等的DAS和油泵的SCS控制功能。
　　
　　2.13凝結(jié)水、冷卻水控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、1個模件柜（K號柜）和4塊FBM01卡、2塊FBM03卡、3塊FBM07卡、2塊FBMl2卡、6塊FBM09卡、5塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成凝結(jié)水、開式循環(huán)水、閉式循環(huán)水和發(fā)電機的氫、油、冷卻水等系統(tǒng)的DAS和水泵的SCS控制功能。
　　
　　2．14汽輪機和發(fā)電機本體控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由1對控制處理機（CP）、2個模件柜（L號、M號柜）和2塊FBM01卡、6塊FBM02卡、Z7塊FBM03卡、2塊FBM07卡、1塊FBMl2卡、1塊FBM09卡、1塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成汽輪機和發(fā)電機本體系統(tǒng)的DAS和發(fā)電機密封油泵的SCS控制功能。
　　
　　2．15電氣和SOE控制區(qū)
　　
　　該區(qū)由2對控制處理機（CP）、5個模件柜（N號、O號、P號、Q號、R號柜）和15塊FBM01卡、3塊FBM06卡、23塊FBM07卡、23塊FBMl2卡、5塊FBM09卡、5塊FBMl4卡以及中間繼電器柜組成。主要完成電氣系統(tǒng)過程參數(shù)的監(jiān)視（DAS）和對電氣開關(guān)的SCS控制操作，以及單元機組的SOE等功能。
　　
　　雙遼發(fā)電廠一期新建工程在國產(chǎn)300MW機組中將電氣控制納入DCS系統(tǒng)。納入DCS范圍的主要有發(fā)電機系統(tǒng)和主廠房內(nèi)的廠用電系統(tǒng)，包括發(fā)電機變壓器線路組、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、高壓啟動／備用變壓器、高壓廠用工作變壓器、低壓廠用工作變壓器、低壓廠用備用變壓器及檢修、照明、除塵變壓器等的控制和信號測量，以及UPS系統(tǒng)、110V直流系統(tǒng)、220V直流系統(tǒng)和保安電源系統(tǒng)。可實現(xiàn)對500kV開關(guān)、220kV開關(guān)、6kV開關(guān)、380V開關(guān)、勵磁操作、同期操作、有載調(diào)壓操作、廠用電快速切換等的控制操作和保護(hù)閉鎖，使得單元機組的機、爐、電控制形成了一個有機的整體。
　　
　　3系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)
　　
　　I／A50系列DCS工作站（AW51／WP51）使用的操作系統(tǒng)是SunSoft公司基于UNIX操作系統(tǒng)的Solaris2．2，是一種32位的多任務(wù)實時操作系統(tǒng)。該操作系統(tǒng)在對稱多進(jìn)程、實時擴(kuò)展、增強安全性、提高網(wǎng)絡(luò)性能以及改進(jìn)系統(tǒng)管理機構(gòu)等方面具有廣泛的功能，使DCS系統(tǒng)真正成為開放的計算機系統(tǒng)。50系列工作站允許信息在不同制造商提供的計算機系統(tǒng)間進(jìn)行無縫隙的傳遞，用戶可以隨意地選擇的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)解決方法，而不必限制于的硬件、操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　
　　I／ASeries軟件充分利用了分布式結(jié)構(gòu)的特點，提供了有關(guān)智能信息管理和過程自動化的多種功能。軟件系統(tǒng)提供了用于整體控制分解的智能控制工具軟件、使用菜單和窗口來支持和協(xié)調(diào)的人機接口、用相關(guān)數(shù)據(jù)庫進(jìn)行全系統(tǒng)的信息管理、容易使用的系統(tǒng)組態(tài)程序、數(shù)據(jù)存取安全的支持工廠結(jié)構(gòu)等，其龐大的應(yīng)用軟件包有：系統(tǒng)組態(tài)軟件、綜合控制組態(tài)軟件、系統(tǒng)監(jiān)視軟件、設(shè)備監(jiān)視軟件、功能塊匯總訪問軟件、操作員信息接口軟件、系統(tǒng)管理顯示處理軟件、人機接口軟件、電子表格軟件（Lotus123）、歷史數(shù)據(jù)庫管理軟件、生產(chǎn)模型軟件、數(shù)學(xué)庫、物理庫、批量工廠管理軟件、數(shù)據(jù)驗證軟件、過程*化軟件、應(yīng)用程序接口軟件（AIS）、信息網(wǎng)絡(luò)接口軟件等。軟件具有可移植性、可連接性，可操作性強，數(shù)據(jù)訪問安全，以及友好的人機界面，開放的開發(fā)環(huán)境和容納第三方軟件能力等特點，充分利用了I／ASeries客戶機／服務(wù)器結(jié)構(gòu)的全部優(yōu)勢，是建立在開放系統(tǒng)互連模型（OSl）上的以對象為基礎(chǔ)的通訊結(jié)構(gòu)。
　　
　　4系統(tǒng)運行情況
　　
　　該DCS系統(tǒng)于2000年3月1日開始受電試運行，整個系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠。2臺機組共用一個主控室，單元機組有1臺工程師站和5臺操作員站置于主控室內(nèi)供操作員進(jìn)行運行操作，其中鍋爐運行用3臺、汽機2臺、電氣1臺。整個DCS系統(tǒng)的任何一臺工作站均可對機、爐、電各系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視和控制操作，另一臺工程師站置于電子間內(nèi)用于組態(tài)和調(diào)試，整個系統(tǒng)實現(xiàn)了機、爐、電集中監(jiān)控的目的。
　　
　　5結(jié)語
　　
　　雙遼發(fā)電廠一期新建工程2X300MW汽輪發(fā)電機組的受電*采用DCS操作，效果良好。實踐證明電氣控制納入DCS系統(tǒng)操作既簡單方便，又節(jié)省人力，使得單元機組的機、爐、電控制形成了一個有機的整體。