摘要：介紹了FOXBORO分司生產的I/A系列分散控制系統的特點、基本功能、硬件結構、軟件結構及其在雙遼發電廠一期新建工程2×300MW汽輪發電機組上的應用情況。
　　
　　雙遼發電廠一期新建工程2X300MW汽輪發電機組為哈爾濱三大動力集團制造的引進型汽輪發電機組，單元機組控制系統采用美國FOXBORO公司生產的I／A系列分散控制系統（DCS）。進入DCS系統的控制包括：（1）數據采集和處理監視系統（DAS）；（2）模擬量控制系統（MCS）；（3）機爐協調控制系統（CCS）；（4）輔機順序控制系統（SCS）；（5）鍋爐爐膛安全監視系統（FSSS）；（6）給水泵汽輪機控制系統（MEH）；（7）汽輪機旁路控制系統（TBC）；（8）電氣量控制系統（EMS）；（9）定時排污系統程序控制和吹灰系統程序控制等。其中，電氣控制納入DCS系統為國產300MW機組中應用。
　　
　　1系統硬件配置
　　
　　整個DCS系統由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）,總設計I／O點數約5000點，系統實際提供容量5936點。　　
　　1．1工程師站AW51B處理機（2臺）
　　
　　AW51B處理機為32位CPU、64MB內存、2．1GB硬盤，支持X—Windows和OpenLook功能，Ethernet接口可與NECnet、TCP／IP、Novell等網絡連接，可運行歷史數據庫管理軟件和報表軟件等應用軟件。AW51B具有應用處理機和操作站處理機的雙重功能，既可作為應用處理機承擔網絡上的服務器功能，又可同時作為人機接口，執行與顯示生產控制、用戶應用程序、診斷和組態等有關的應用功能。
　　
　　1.2操作員站WP51B（5臺）
　　
　　WP51B處理機為32位CPU、48MB內存、2．1GB硬盤，支持X—Windows和OpenLook功能。它與連接的外部設備一起在用戶和所有系統功能之間提供一個界面，作為系統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，可與它相連的現場總線組件（FBM）一起，按組態好的控制方案對過程進行控制；可實現連續控制、梯型邏輯控制和順序控制等功能以及數據采集、監測、報警和信息傳送功能。
　　
　　1.4I／O卡件—現場總線組件FBM
　　
　　I／A系列的現場總線組件FBM連接在系統控制處理機上，可執行諸如事件序列監視、梯型邏輯控制和脈沖計數等多種功能。所有現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（擴展卡FBMl2）：觸點／DC輸入模件，16路隔離的獨立通道。
　　
　　FBM09卡（擴展卡FBMl4）：觸點／DC輸入／輸出模件，8輸入／8輸出，隔離的獨立通道。
　　
　　2各控制系統的結構及功能
　　
　　為現場的施工以及接線和調試方便，該DCS系統硬件按熱力系統進行分區分配。
　　
　　2．1MCS系統
　　
　　模擬量控制系統（MCS）擔負著電廠的水、汽、煤、油、風煙等諸系統主要過程變量的閉環自動調節及整個單元機組的負荷控制任務，共有40個自動調節系統。其中爐側25個，機側15個。
　　
　　MCS系統有手動和自動2種運行方式。手動方式時，控制輸出由運行人員直接設定。自動方式時，控制輸出由被控量的設定值與實際值的偏差經控制運算得出。運行人員通過操作員站對MCS系統進行操作，無后備手操。系統故障時，MCS系統將自動切換到手動方式。系統出現報警或條件不滿足時，不能投入自動。
　　
　　2．2SCS系統
　　
　　輔機順序控制系統（S田）包括電動機、電動門、氣動門、風煙擋板等功能組操作和輔機聯鎖等。各功能組間可具有聯鎖關系。各設備啟停控制有聯鎖關系的，設計有程序啟動、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備單獨啟、停控制方式。沒有聯鎖關系的，設計為單獨操作。運行人員對順序控制設備的操作在操作員站上進行，不設常規的后備硬手操。操作員站上可顯示被控設備啟停及其過程中的狀態、啟動條件和故障報警等信息，在自動程序啟、停過程中，可顯示相應的正在執行的程序步；若相關步序條件不滿足，則發出報警信息，并自動終止程序啟停過程，經復位后若條件滿足可繼續操作；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
　　
　　鍋爐爐膛安全監視系統（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。為了保證保護系統的可靠性，FSSS設計有定期自檢功能，定期對系統中的傳感器、輔助電源、輸入和輸出卡件、處理模件、跳閘電路及數據傳輸進行自檢。
　　
　　2．4MEH區
　　
　　給水泵汽輪機控制系統（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系統主要完成對2臺驅動給水泵的小汽輪機轉速的閉環控制以及對有關過程參數的監視。根據轉速設定形式不同，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，有不同的轉數控制范圍。手動控制時，轉數設定由運行人員在操作員站上手動設定給出，控制范圍0—5600r／min，連續運行轉速調節范圍3600-5411r／min。自動控制時，分為3種不同的目標轉數：900r／min、3400r／min、3600r／min。MEH根據小汽輪機的實際運行情況，選擇不同的升速率，zui終將轉數控制在所選定的目標轉數上。小汽輪機轉數達到3600r／min時，可投入遙控給水控制，其目標轉數由CCS系統給出，連續運行轉速調節范圍3600—5411r／min。
　　
　　2．5CCS及燃料控制區
　　
　　該區由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荷控制和機組的機爐協調控制，以及對相關過程參數的監視。
　　
　　2．6引風及爐膛壓力控制區
　　
　　該區由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。主要完成對風煙系統等主要過程變量的自動調節（MCS）和相關過程參數的監視（DAS），以及包括引風機的程序啟、停等的SCS功能組。2．7給水減溫控制區
　　
　　該區由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等的主要過程變量的自動調節（MCS）和相關過程參數的監視（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
　　
　　該區由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、除氧器等系統的MCS功能，以及主汽、再熱汽、抽汽、旁路等系統的DAS和電動門、氣動門的SCS控制功能。
　　
　　2．9送風、吹灰及定排控制區
　　
　　該區由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。主要完成對風煙系統等主要過程變量的自動調節（MCS）和相關過程參數的監視（DAS），以及包括送風機程序啟、停等的SCS功能組，并完成吹灰系統和定排系統的程序控制。吹灰程控可實現對過熱器和爐膛的全過程全自動吹掃，也可實現跳步或由運行人員組態選擇吹灰器進行半自動吹掃，還可手動對單臺吹灰器進行操作控制。吹灰操作在操作員站上進行，操作員站可顯示各設備的動作狀態及報警信息，不設后備手操。
　　
　　2．10鍋爐金屬壁溫區
　　
　　該區由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視。
　　
　　2．11回熱系統控制區
　　
　　該區由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。主要完成回熱系統等的DAS和加熱器的SCS控制功能。
　　
　　2．12潤滑油、Ell油控制區
　　
　　該區由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油系統等的DAS和油泵的SCS控制功能。
　　
　　2.13凝結水、冷卻水控制區
　　
　　該區由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。主要完成凝結水、開式循環水、閉式循環水和發電機的氫、油、冷卻水等系統的DAS和水泵的SCS控制功能。
　　
　　2．14汽輪機和發電機本體控制區
　　
　　該區由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電機本體系統的DAS和發電機密封油泵的SCS控制功能。
　　
　　2．15電氣和SOE控制區
　　
　　該區由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。主要完成電氣系統過程參數的監視（DAS）和對電氣開關的SCS控制操作，以及單元機組的SOE等功能。
　　
　　雙遼發電廠一期新建工程在國產300MW機組中將電氣控制納入DCS系統。納入DCS范圍的主要有發電機系統和主廠房內的廠用電系統，包括發電機變壓器線路組、發電機勵磁系統、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、110V直流系統、220V直流系統和保安電源系統。可實現對500kV開關、220kV開關、6kV開關、380V開關、勵磁操作、同期操作、有載調壓操作、廠用電快速切換等的控制操作和保護閉鎖，使得單元機組的機、爐、電控制形成了一個有機的整體。
　　
　　3系統軟件結構
　　
　　I／A50系列DCS工作站（AW51／WP51）使用的操作系統是SunSoft公司基于UNIX操作系統的Solaris2．2，是一種32位的多任務實時操作系統。該操作系統在對稱多進程、實時擴展、增強安全性、提高網絡性能以及改進系統管理機構等方面具有廣泛的功能，使DCS系統真正成為開放的計算機系統。50系列工作站允許信息在不同制造商提供的計算機系統間進行無縫隙的傳遞，用戶可以隨意地選擇的工業標準解決方法，而不必限制于的硬件、操作系統或網絡結構。
　　
　　I／ASeries軟件充分利用了分布式結構的特點，提供了有關智能信息管理和過程自動化的多種功能。軟件系統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調的人機接口、用相關數據庫進行全系統的信息管理、容易使用的系統組態程序、數據存取安全的支持工廠結構等，其龐大的應用軟件包有：系統組態軟件、綜合控制組態軟件、系統監視軟件、設備監視軟件、功能塊匯總訪問軟件、操作員信息接口軟件、系統管理顯示處理軟件、人機接口軟件、電子表格軟件（Lotus123）、歷史數據庫管理軟件、生產模型軟件、數學庫、物理庫、批量工廠管理軟件、數據驗證軟件、過程*化軟件、應用程序接口軟件（AIS）、信息網絡接口軟件等。軟件具有可移植性、可連接性，可操作性強，數據訪問安全，以及友好的人機界面，開放的開發環境和容納第三方軟件能力等特點，充分利用了I／ASeries客戶機／服務器結構的全部優勢，是建立在開放系統互連模型（OSl）上的以對象為基礎的通訊結構。
　　
　　4系統運行情況
　　
　　該DCS系統于2000年3月1日開始受電試運行，整個系統運行穩定可靠。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供操作員進行運行操作，其中鍋爐運行用3臺、汽機2臺、電氣1臺。整個DCS系統的任何一臺工作站均可對機、爐、電各系統進行監視和控制操作，另一臺工程師站置于電子間內用于組態和調試，整個系統實現了機、爐、電集中監控的目的。
　　
　　5結語
　　
　　雙遼發電廠一期新建工程2X300MW汽輪發電機組的受電*采用DCS操作，效果良好。實踐證明電氣控制納入DCS系統操作既簡單方便，又節省人力，使得單元機組的機、爐、電控制形成了一個有機的整體。