一、引言
　　
　　近幾年隨著國家自動化工業(yè)控制系統(tǒng)應(yīng)用技術(shù)的迅速發(fā)展，國產(chǎn)DCS的技術(shù)水平在某些功能和技術(shù)指標上已超過*水平。通過工程積累，控制策略也已經(jīng)達到或接近了*水平。為更好推廣高科技國產(chǎn)化設(shè)備，臺山電廠在經(jīng)過多方調(diào)研考證后，zui終決定選用杭州和利時自動化有限公司生產(chǎn)的MACSV6系統(tǒng)做為二期擴建工程*1000MW機組的DCS控制系統(tǒng)。
　　
　　二、概述
　　
　　2.1工程概況
　　
　　廣東臺山發(fā)電廠工程分兩期建設(shè)，一期工程5×600MW亞臨界機組，五臺機組分別于2003年12月9日、2004年4月9日、2006年01月21日、27日、2006年11月28日全部建成投產(chǎn)；二期工程建設(shè)4×1000MW超超臨界機組，并預(yù)留2臺1000MW超超臨界機組場地，zui終容量可達9000MW。
　　
　　本文所述對象為二期擴建工程的6、7號機，即2×1000MW國產(chǎn)超超臨界燃煤機組。
　　
　　2.2MACSV6介紹
　　
　　MACSV6控制系統(tǒng)是HOLLIASMACS系統(tǒng)的一代版本，由以太網(wǎng)和基于現(xiàn)場總線技術(shù)的控制網(wǎng)絡(luò)連接的各工程師站、操作員站、現(xiàn)場控制站（包括主控單元設(shè)備和I/O單元設(shè)備）、通訊控制站、數(shù)據(jù)服務(wù)器組成。主要完成數(shù)據(jù)采集、運算與處理，邏輯組態(tài)與下裝，畫面監(jiān)視與控制等多項功能。
　　
　　系統(tǒng)硬件由工程師站、操作站、現(xiàn)場控制站（包括主控單元設(shè)備和I/O單元設(shè)備）、通訊控制站、打印服務(wù)站、系統(tǒng)服務(wù)器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)等組成。系統(tǒng)軟件包括：工程師站組態(tài)軟件、操作員站在線軟件、現(xiàn)場控制器運行軟件、服務(wù)器軟件等。MACSV6系統(tǒng)除可以完成傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集、處理，進行設(shè)備狀態(tài)顯示、記錄、報警、歷史數(shù)據(jù)存儲與檢索、事故追憶、性能計算、操作指導(dǎo)等功能外，還增加了具有和利時特色的畫面回放功能，該功能可以有效記錄整個過程中設(shè)備運行狀態(tài)與操作記錄和參數(shù)的變化情況，對事故分析的正確性和及時性帶來了很大幫助。
　　
　　2.3系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　
　　本工程DCS系統(tǒng)采用Client/Server體系結(jié)構(gòu)，控制管理網(wǎng)絡(luò)采用兩層結(jié)構(gòu)，星型連接，雙冗余配置?？刂凭W(wǎng)絡(luò)和管理網(wǎng)絡(luò)的分離有利于將交換機設(shè)備故障風(fēng)險分散，同時大大減少了數(shù)據(jù)處理量和網(wǎng)絡(luò)上的擁塞。遠程控制站采用1000M以太光纖連入系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。
　　
　　6號機組和公用系統(tǒng)共設(shè)3個域，分別為：#0域，包含機組公用和脫硫公用設(shè)備，共11個控制站；#1域，包含鍋爐、汽機、電氣系統(tǒng)的I/O設(shè)備及遠程控制站，共49個控制站；#3域，包含脫硫系統(tǒng)設(shè)備，共5個控制站。每個域均設(shè)6個服務(wù)器，分別為4個I/O服務(wù)器和2個歷史/實時服務(wù)器。操作員站和工程師站集中布置，共設(shè)為9個操作員站和3個工程師站。
　　
　　三、控制系統(tǒng)實現(xiàn)功能及設(shè)計特點
　　
　　3.1功能
　　
　　國華臺電2×1000MW發(fā)電機組DCS控制系統(tǒng)實現(xiàn)功能包括：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、旁路控制系統(tǒng)（BPC）、給水泵控制系統(tǒng)（MEH）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）等各項控制功能，是集軟硬件于一體的能夠完成全套機組啟、停、正常運行、變工況等各項功能的控制系統(tǒng)。DCS公用系統(tǒng)分別接入兩臺單元機組的DCS網(wǎng)絡(luò)。
　　
　　3.2設(shè)計特點
　　
　　3.2.1多重冗余配置，全面提高系統(tǒng)穩(wěn)定性、可靠性在本工程中設(shè)計了多重冗余配置結(jié)構(gòu)，主要體現(xiàn)在：
　　
　?。?）管理網(wǎng)、控制網(wǎng)兩級網(wǎng)絡(luò)均實現(xiàn)雙冗余。采用兩層網(wǎng)絡(luò)均冗余的方法可以保證在任一網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題的情況下，整個DCS控制系統(tǒng)能正常工作；
　　
　?。?）主控單元實現(xiàn)雙冗余，正常工作時一主一從。當主主控單元故障時自動切換到從主控單元，兩個主控單元間程序使用ProfiBusDP總線保持同步；
　　
　?。?）控制系統(tǒng)電源及電源模塊均實現(xiàn)雙冗余?？刂普?、各服務(wù)器直接雙路電源接入，有任一路接通即可正常工作；工程師站、操作員站等采用兩路電源通過切換裝置后接入的方式實現(xiàn)有任一路接通即可正常工作；
　　
　?。?）I/O服務(wù)器實現(xiàn)四冗余。可以在MACSV6系統(tǒng)中對四臺I/O服務(wù)器分別進行配置，使其在正常狀態(tài)下各自優(yōu)先處理分配的控制站信號，當有任一臺出現(xiàn)故障時，均可由其它服務(wù)器接管其工作，zui惡劣的情況下只要有一臺I/O服務(wù)器能正常工作也可完成全部的I/O處理功能；
　　
　?。?）歷史/實時服務(wù)器實現(xiàn)雙冗余，正常工作時一主一從。當主歷史/實時服務(wù)器故障時自動切換到從歷史/實時服務(wù)器，兩個歷史/實時服務(wù)器間程序使用TCP/IP協(xié)議保持數(shù)據(jù)同步；
　　
　　3.2.2分站分域管理，提高系統(tǒng)可用率，zui大程度分散風(fēng)險本著風(fēng)險zui小化的理念，本工程在設(shè)計初期就確定了分站分域管理的方法，提高系統(tǒng)可用率，zui大程度分散風(fēng)險。主要體現(xiàn)在：
　　
　?。?將整個工程分為3個域（公用、單元機組、脫硫），每個域相互獨立，各自使用自有的服務(wù)器、控制站、網(wǎng)絡(luò)等；
　　
　　（2將同一系統(tǒng)的多個設(shè)備劃分到不同的控制站，如制粉系統(tǒng)，A～F給煤機、磨煤機等分別劃分在#11～16號控制站；
　　
　　（3將重要保護、跳閘信號劃分到不同控制站內(nèi)的不同卡件上，保證信號采集的準確性。
　　
　　3.3系統(tǒng)特點
　　
　?。?）MACSV6考慮了現(xiàn)代電力企業(yè)的發(fā)展需求，按大型系統(tǒng)進行設(shè)計創(chuàng)新，在體系結(jié)構(gòu)上引入域的概念，從根本上解決了大型裝置既可實現(xiàn)幾個分裝置的信息聯(lián)合，又可以保持各分裝置的相對獨立運行和操作，系統(tǒng)支持16個域，每個域可以支持6萬5千個物理點。
　　
　　（2）過去我們區(qū)分DCS和PLC主要通過被控對象的特點（過程控制和邏輯控制）來進行劃分。MACSV6系統(tǒng)包容了過程控制、邏輯控制和批處理控制，實現(xiàn)了混合控制。
　　
　?。?）在現(xiàn)代化電廠有兩個趨勢，一個是控制范圍的不斷擴大，設(shè)備廠家眾多；另一個是管理和控制上的一體化需求不斷加強，為實現(xiàn)數(shù)字化工廠打下一個好的基礎(chǔ)。和利時公司MACSV6正是這樣一個系統(tǒng)平臺，它除了自身控制功能非常強大之外，其開發(fā)性非常好，可用連接300多種不同的通訊方式的設(shè)備，從而可以把不同的設(shè)備廠家整合到一個統(tǒng)一監(jiān)控平臺之上，為下一步數(shù)字化工廠提供了一種實現(xiàn)模式。
　　
　?。?）MACSV6采用了海量實時數(shù)據(jù)訪問的技術(shù)：大容量DTDB，單域65535點×16個域，近105萬點自主研制的改進型HASH算法，大幅度提高RTDB訪問速度，并具備全歷史庫功能，所有的物理點、中間量點和通訊點，都可以以zui小1秒的分別率記錄儲存（SOE是小于1毫秒），可以實現(xiàn)工藝畫面的回放功能，為設(shè)備故障原因的分析、查找?guī)砗艽蠓奖恪?br />　　
　?。?）國內(nèi)提出了“確定性DCS系統(tǒng)”技術(shù)，并在1000MW機組的DCS系統(tǒng)中應(yīng)用，即：實現(xiàn)了高可靠、高精度、快速的控制作用系統(tǒng)。主要包括三方面：
　　
　　機組級網(wǎng)絡(luò)的確定性通訊技術(shù)：國內(nèi)研究、開發(fā)完成了基于Ethernet網(wǎng)絡(luò)硬件平臺環(huán)境，具有“令牌網(wǎng)絡(luò)”規(guī)則的實時以太網(wǎng)通訊協(xié)議（DNet）技術(shù)的大型DCS，并應(yīng)用于1000MW火電機組控制中。
　　
　　控制器I/O總線的確定性數(shù)據(jù)交換技術(shù)：國內(nèi)*具有自主知識產(chǎn)權(quán)的Profibus-DP現(xiàn)場總線技術(shù)，采用雙重化單位的DP總線技術(shù)，實現(xiàn)現(xiàn)場總線冗余，并成功應(yīng)用于1000MW火電機組的大型DCS。
　　
　　控制器內(nèi)應(yīng)用層受控任務(wù)的確定性調(diào)度技術(shù)。
　　
　?。?）為了更好地控制超超臨界機組，和利時原在DCS焓熵計算模塊上做了改進
　　
　　開發(fā)模塊采用IAPWS-IF97公式代替原有IFC-67公式模塊：IAPWS-IF97是水和蒸汽性質(zhì)學(xué)會1997年發(fā)布，并取代了IFC-67公式，相比IFC-67，前者公式模型的適用范圍擴大、分區(qū)更趨于簡化、計算結(jié)果更具有一致性，同時計算精度速度都得到了提高。
　　
　　密度計算優(yōu)化和指數(shù)優(yōu)化：3區(qū)密度計算一般采用牛頓法和弦截法計算得到，兩種方法均為迭代法，需要大量迭代計算，并且在臨界區(qū)附近計算誤差較大。優(yōu)化后，采用26子區(qū)法代替上述兩種方法并采用系統(tǒng)指數(shù)代替自開發(fā)指數(shù)。
　　
　　根據(jù)現(xiàn)場需求，修改輸出模式：功能塊作了優(yōu)化，避免水/汽焓值切換時對系統(tǒng)造成擾動。
　　
　?。?）系統(tǒng)既可以實現(xiàn)全漢化，也可以實現(xiàn)全英文，并提供快速一鍵切換。
　　
　?。?）提供了虛擬DPU技術(shù)，從而使仿真和控制*一致并同步更新，可以在仿真上實現(xiàn)邏輯驗證。
　　
　　四、對國產(chǎn)DCS在大型火電機組應(yīng)用的經(jīng)驗建議
　　
　　隨著國產(chǎn)DCS系統(tǒng)控制技術(shù)的不斷發(fā)展，國產(chǎn)DCS系統(tǒng)在國內(nèi)大型火電機組的應(yīng)用已經(jīng)占有了一定的份額，本文根據(jù)國華臺電2×1000MW發(fā)電機組DCS控制系統(tǒng)項目實施過程中的一些問題，總結(jié)出以下幾點經(jīng)驗建議，供大家參考：
　　
　?。?）為了保證DCS系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性，在合同實施前，盡量去相同系統(tǒng)使用的單位進行針對性調(diào)研，了解系統(tǒng)在安裝、調(diào)試和運行中出現(xiàn)的問題和解決方法，借鑒兄弟電廠的成功經(jīng)驗，為我所用。
　　
　?。?）為了保證邏輯的正確性，針對主機相同的單位和有相關(guān)經(jīng)驗的調(diào)試單位進行考察，收集以往工程實施的技術(shù)方案和工程經(jīng)驗文獻，縮短調(diào)試期由于邏輯問題影響設(shè)備安全穩(wěn)定運行。
　　
　?。?）做好設(shè)計院、調(diào)試所、監(jiān)理、施工單位、廠家之間的協(xié)調(diào)工作；另外同時強調(diào)廠家及時提交設(shè)計院資料，業(yè)主負有督促作用；zui后每項監(jiān)督檢查工作必須到位，樹立業(yè)主服務(wù)意識，每位職工必須要有高度責(zé)任感，發(fā)揚團隊精神，遇到困難大家必須齊心協(xié)力，共同完成。
　　
　?。?）根據(jù)進度的需要在不同階段，召開由業(yè)主、設(shè)計院、調(diào)試單位、主設(shè)備廠、DCS廠家等相關(guān)單位共同參加的設(shè)計聯(lián)絡(luò)會，對進行的系統(tǒng)組態(tài)進行全過程分階段總結(jié)和解決期間出現(xiàn)的問題。
　　
　?。?）根據(jù)DCS系統(tǒng)工作現(xiàn)場的使用環(huán)境，合理選擇適合的計算機種類與型號，建議各計算機選用工業(yè)用的產(chǎn)品型號，避免因長周期運行或環(huán)境因素導(dǎo)致出現(xiàn)硬件故障。
　　
　　五、結(jié)束語
　　
　　國產(chǎn)DCS在1000MW超超臨界大型燃煤機組的成功應(yīng)用將會是國產(chǎn)DCS品牌全面發(fā)展歷史中具有劃時代意義的里程碑，展示了國產(chǎn)DCS在大型火電機組行業(yè)的優(yōu)勢和實力，該項目的實施對國產(chǎn)DCS控制系統(tǒng)進入火電機組領(lǐng)域具有重大意義，對我國自主知識產(chǎn)權(quán)DCS系統(tǒng)在大型火電機組的推廣應(yīng)用具有重要的示范意義和推動作用。