分散控制系統(tǒng)（DCS，DistributedControlSystem）在20世紀(jì)80年代末隨引進(jìn)機(jī)組進(jìn)入我國火電廠控制領(lǐng)域，并且隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，其控制功能也在不斷增強(qiáng)。如今，DCS的體系結(jié)構(gòu)已從邏輯分散、功能分散發(fā)展到了物理分散。雖然現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)（FCS）能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的物理分散，但從目前FCS的成熟程度和相應(yīng)的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的品種和價(jià)格來看，目前它還很難取代DCS，所以如何有效設(shè)計(jì)和采納物理分散是有效發(fā)揮DCS潛能的zui重要課題。在日立的HIACS-5000M（HITACHIIntegratedAutonomousControlSystem）系統(tǒng)中設(shè)有裝置級(jí)網(wǎng)絡(luò)PCM和遠(yuǎn)程RTB網(wǎng)絡(luò)，這是日立分散控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)物理分散的有效方法。
　　
　　一、裝置級(jí)網(wǎng)絡(luò)PCM和遠(yuǎn)程RTB簡(jiǎn)介
　　
　　1.1裝置級(jí)網(wǎng)絡(luò)
　　
　　在HIACS一5000M系統(tǒng)中，每個(gè)智能化網(wǎng)絡(luò)模板PCM模板能引出一套裝置級(jí)網(wǎng)絡(luò)，其連接方法如圖1所示。　　
　　HIACS—5000M系統(tǒng)采用雙重化光纖環(huán)網(wǎng)μ∑一Network100作為骨干網(wǎng)絡(luò)，各個(gè)主控制站R600C都直接掛在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)上，R600C可以插入常規(guī)I/O模板，完成控制、保護(hù)等功能。PCM也是直接插在R600C的機(jī)柜中，通過總線轉(zhuǎn)換電路和R600C的HSC-4000,總線連接。PCM的另一端通過串行數(shù)據(jù)線與遠(yuǎn)程I/O模板RTB相連，它從RTB中讀取控制對(duì)象的信息并且通過RTB輸出控制信號(hào)。為適應(yīng)遠(yuǎn)程控制的需要，PCM和RTB之間采用雙重化冗余網(wǎng)絡(luò)傳輸線（光纖、雙絞線兩種）連接以提高可靠性。其傳輸方式為半雙工串行傳輸，網(wǎng)絡(luò)zui大傳輸速率可達(dá)3Mbps。PCM模板中包含獨(dú)立的RISC（reducedinstructionsetcomputer）CPU和非易失性存貯器ROM，這使得PCM有獨(dú)立于R600C的組態(tài)能力，組態(tài)邏輯（組態(tài)方法與R600C相同）通過工程師站下裝到ROM中，PCM根據(jù)邏輯進(jìn)行運(yùn)算輸出控制信號(hào)。這樣，即使主控制器失靈時(shí)PCM仍可以獨(dú)立完成調(diào)節(jié)、ON-OFF控制和連鎖保護(hù)功能。
　　
　　不難看出，在HIACS一5000M系統(tǒng)中使用PCM模板相當(dāng)于在的主控制R600C下又延伸出了一個(gè)小的裝置級(jí)控制系統(tǒng)，由于它與現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備之間通過遠(yuǎn)程I／O相連，所以它適用于對(duì)那些功能相對(duì)獨(dú)立或測(cè)點(diǎn)分布集中的被控對(duì)象（如循環(huán)水泵房、油槍等）進(jìn)行遠(yuǎn)方分散控制。
　　
　　PCM模板有嚴(yán)格的可靠性措施和足夠長(zhǎng)的傳輸距離，*可以滿足裝置級(jí)分散控制的需要，其主要技術(shù)特性如表1所示。　　
　　1.2遠(yuǎn)程RTB模板
　　
　　RTB（remoteterminalblock）是一種帶有終端塊的I／O模板，通過遠(yuǎn)程I／O電纜與PCM模板相連，完成就地信號(hào)采集以及向就地設(shè)備輸出控制信號(hào)的功能。IACS-5000M系統(tǒng)包含功能齊全的RTB模板，可以處理從現(xiàn)場(chǎng)傳來的各種信號(hào)，如變送器、熱電偶、熱電阻等。RTB的主要技術(shù)特點(diǎn)如下：
　　
　　（1）與PCM板相同，RTB模板也配置了雙重化網(wǎng)絡(luò)接口，RTB從一套網(wǎng)絡(luò)線上接受數(shù)據(jù)，此網(wǎng)絡(luò)故障時(shí)自動(dòng)切換到另一個(gè)網(wǎng)絡(luò)上接受數(shù)據(jù)，保證了傳輸?shù)目煽啃浴＊?br />　　
　　（2）RTB與串行網(wǎng)絡(luò)之間采用變壓器耦合隔離，某個(gè)RTB故障并不影響其他RTB模板，而且這樣可以有效的隔離噪聲源對(duì)低壓電子回路的影響。
　　
　　（3）若網(wǎng)絡(luò)連接故障，RTB模板的輸出狀態(tài)可以選擇。既可以選擇保持原有輸出不變，也可以設(shè)定某種安全狀態(tài)。
　　
　　二、火電廠應(yīng)用PCM和RTB模板的實(shí)例
　　
　　XX電廠三號(hào)機(jī)組（350MW）的DCS系統(tǒng)中，鍋爐頂部和汽輪機(jī)平臺(tái)的溫度測(cè)量以及循環(huán)水泵房的監(jiān)視和啟停控制都使用了RTB模板。由于鍋爐頂部環(huán)境惡劣，所以在這里使用的是室外型機(jī)柜（符合NEMA4標(biāo)準(zhǔn)），這種RTB機(jī)柜無需做任何額外的保護(hù)措施即可達(dá)到良好的防塵、放水和耐高溫的效果。該電廠的循環(huán)水泵房建在河邊，距電子設(shè)備間大約2公里，兩者之間使用光纜連接（如圖2），經(jīng)計(jì)算這里電纜使用量減少了大約90％。　　
　　前文曾經(jīng)說過，PCM模板中包含獨(dú)立處理器和ROM存儲(chǔ)器，具有獨(dú)立的控制功能，此外，PCM的處理速度是主控制器的十倍，所以它更適合于需要快速相應(yīng)的保護(hù)回路。在該電廠中，PCM模板被用于實(shí)現(xiàn)鍋爐的FSS保護(hù)功能，這樣既可以降低主控制器R600C的負(fù)荷率，又可以有效的將系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)分散，系統(tǒng)的可靠性大大提高。
　　
　　FSS系統(tǒng)是為了防止爆燃，保障鍋爐安全運(yùn)行的保護(hù)系統(tǒng)，它對(duì)于鍋爐的安全有直接的影響，用戶對(duì)FSS系統(tǒng)DCS硬件的可靠性有很高的要求，所以我們對(duì)用于實(shí)現(xiàn)這一功能的PCM模板進(jìn)行了三冗余配置，如圖3所示。信號(hào)通過端子板分成三路分別送給三個(gè)PCM，三個(gè)模板的輸出信號(hào)經(jīng)過三取二邏輯形成單一的跳閘指令。每個(gè)PCM模板中的組態(tài)邏輯相同，但他們的工作是相互獨(dú)立的，而且模板之間都是電氣隔離的，所以某一塊PCM板故障或誤判不會(huì)影響FSS系統(tǒng)的輸出，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。
　　
　　為了進(jìn)一步提高可靠性，九江3號(hào)機(jī)組的FSS系統(tǒng)中包含檢測(cè)與報(bào)警回路，即主控制器對(duì)PCM模板的狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)PCM狀態(tài)異常或出現(xiàn)內(nèi)部矛盾，系統(tǒng)將馬上報(bào)警。
　　
　　機(jī)組至今已安全運(yùn)行兩年，實(shí)踐證明，使用RTB和PCM實(shí)現(xiàn)電廠機(jī)組的遠(yuǎn)程控制和保護(hù)無論從經(jīng)濟(jì)性或安全性考慮都是很好的選擇。　　
　　三、PCM和RTB的優(yōu)勢(shì)
　　
　　3.1控制功能和風(fēng)險(xiǎn)更加分散
　　
　　PCM模板有獨(dú)立于主控制器的組態(tài)功能，其運(yùn)算能力不亞于日立早期的HIACS-3000系統(tǒng)的主控制器，所以我們可以將各個(gè)相對(duì)獨(dú)立的控制功能交給PCM完成，主控制器則用于復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制。工程經(jīng)驗(yàn)表明，如果PCM模板的控制功能得到充分的利用，DCS系統(tǒng)的主控制器使用量可以減少30％，而且即使主控制器失靈PCM模板仍可以獨(dú)立工作，所以說控制的風(fēng)險(xiǎn)也得到了分散。
　　
　　3.2降低電纜使用量
　　
　　RTB模板安裝在現(xiàn)場(chǎng)，通過串行傳輸線通信，可以大大減少電纜的根數(shù)和長(zhǎng)度，對(duì)于熱電偶來說，還可以節(jié)省大量昂貴的補(bǔ)償導(dǎo)線，從而降低電廠的建設(shè)成本。
　　
　　3.3縮短建設(shè)工期
　　
　　由于使用遠(yuǎn)程I/O后進(jìn)入電子設(shè)備間的電纜數(shù)量大大減少，鋪設(shè)工作難度也相應(yīng)降低；由于RTB模板安裝在就地柜而不是主控制器的機(jī)柜中，所以RTB可以先于DCS其他部分運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行接線。以上兩點(diǎn)都有助于縮短建設(shè)工期。
　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　PCM和RTB模板作為一種有效的實(shí)現(xiàn)DCS功能分散和物理分散的手段，在日本已經(jīng)得到了廣泛的應(yīng)用，然而在國內(nèi)尚處于推廣階段，相信隨著用戶對(duì)對(duì)日立遠(yuǎn)程模板認(rèn)識(shí)的不斷加深，PCM和RTB會(huì)在中國得到更廣泛的應(yīng)用。