摘　要：介紹石景山熱電廠2號(hào)機(jī)組DCS控制系統(tǒng)改造情況，論述改造方案的設(shè)計(jì)及特點(diǎn)，通過分析改造中出現(xiàn)的問題，闡明了產(chǎn)生問題的原因及解決方法。 石景山熱電廠2號(hào)機(jī)組DCS改造采用和利時(shí)公司的HS－2000CAS分散控制系統(tǒng)，改造范圍包括MCS、SCS、DAS、DEH系統(tǒng)。1999年1月完成系統(tǒng)整體方案設(shè)計(jì)，包括硬件配置、DEH、CCS、MCS、SCS方案。2月完成系統(tǒng)硬件成套及軟件組態(tài)。3月完成系統(tǒng)聯(lián)調(diào)及全面測(cè)試。4月中旬至6月中旬進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)各系統(tǒng)的靜態(tài)調(diào)試。6月26日，機(jī)組正式運(yùn)行，開始MCS、DEH的動(dòng)態(tài)調(diào)試，其余各系統(tǒng)投入使用并做局部調(diào)整。7月下旬系統(tǒng)投運(yùn)基本完成，所有系統(tǒng)投入使用，工作正常。 系統(tǒng)硬件配置為：共設(shè)5個(gè)操作員站，2個(gè)工程師站，10個(gè)控制站（10號(hào)～19號(hào)），其中控制站機(jī)柜20個(gè)單柜，繼電器柜2個(gè)單柜，主機(jī)柜2個(gè)單柜，擴(kuò)展柜1個(gè)單柜，配電柜1個(gè)單柜?？刂普荆?0～12號(hào)）為MCS系統(tǒng)，控制站（13～16號(hào)）為SCS系統(tǒng)，DAS系統(tǒng)由兩個(gè)控制站（17號(hào)、18號(hào)）組成，DEH系統(tǒng)占一個(gè)控制站（19號(hào)）。 1　HS－2000CAS系統(tǒng)介紹 該系統(tǒng)是和利時(shí)公司最新開發(fā)的系統(tǒng)，其基本結(jié)構(gòu)由4部分組成，即系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、操作員站、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站。操作員站、工程師站、現(xiàn)場(chǎng)控制站作為邏輯意義相同的節(jié)點(diǎn)掛接在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)上。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)為和利時(shí)公司開發(fā)的ARCNET雙冗余工業(yè)實(shí)時(shí)網(wǎng)，雙令牌總線（TOKEN BUS），網(wǎng)絡(luò)速率為5 M。操作員站和工程師站利用網(wǎng)絡(luò)控制板與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接，而現(xiàn)場(chǎng)控制站利用主控模件與系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)連接。 現(xiàn)場(chǎng)控制站由主控模塊、智能輸入／輸出模件、電源模件和專用機(jī)柜組成，系統(tǒng)由UPS實(shí)現(xiàn)雙路供電，主控模塊、電源模件、模出模件全部采用雙冗余配置，有模件在線自診斷功能，診斷結(jié)果可由操作員站或工程師站的系統(tǒng)畫面顯示。在主控模塊、智能輸入／輸出模件上分別固化實(shí)時(shí)控制軟件和智能輸入／輸出處理軟件。每個(gè)控制站機(jī)柜附帶一個(gè)端子柜，便于信號(hào)電纜接線。實(shí)時(shí)控制軟件運(yùn)行在一個(gè)嵌入式多任務(wù)處理系統(tǒng)中，完成信號(hào)轉(zhuǎn)換與處理、控制運(yùn)算（石熱項(xiàng)目控制運(yùn)算周期MCS和SCS為250 ms，DAS為1 s，DEH為100ms）、通信、自診斷、雙主控模塊切換時(shí)保持?jǐn)?shù)據(jù)一致等功能。智能輸入／輸出處理軟件完成采樣、濾波、模／數(shù)轉(zhuǎn)換、小信號(hào)非線性補(bǔ)償、冷端補(bǔ)償、工程單位換算、過程點(diǎn)質(zhì)量判斷等功能。 操作員站和工程師站由高可靠工業(yè)微機(jī)配以外設(shè)組成（石熱項(xiàng)目采用研華工業(yè)控制微機(jī)）。操作員站運(yùn)行HS－2000CAS系統(tǒng)專用實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件，該軟件完成圖形顯示與會(huì)話、控制調(diào)節(jié)、趨勢(shì)顯示、報(bào)警管理和顯示、報(bào)表打印及事故追憶等。工程師站運(yùn)行HS－2000CAS系統(tǒng)組態(tài)軟件包，軟件運(yùn)行環(huán)境為PWIN32。軟件包有10個(gè)漢字工具軟件，具有方便的人機(jī)界面，主要功能為：系統(tǒng)管理、數(shù)據(jù)庫生成、功能塊圖生成、梯形圖生成、計(jì)算公式生成、引用生成、歷史庫生成、追憶庫生成、圖形生成、報(bào)表生成。操作員站和工程師站都有分級(jí)別保護(hù)措施，只有以正確口令登錄，才能執(zhí)行相應(yīng)操作。 2　系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案 （1）MCS系統(tǒng)共設(shè)計(jì)31套自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)，包括： ·協(xié)調(diào)控制系統(tǒng) ·燃燒控制系統(tǒng) ·送風(fēng)控制系統(tǒng) ·引風(fēng)控制系統(tǒng) ·全程給水控制（單、三沖量）系統(tǒng) ·1～5號(hào)磨風(fēng)量控制系統(tǒng) ·1～5號(hào)磨出口溫度控制系統(tǒng) ·左右側(cè)一級(jí)減溫控制系統(tǒng) ·左右側(cè)二級(jí)減溫控制系統(tǒng) ·左右側(cè)再熱汽溫控制系統(tǒng) ·除氧器水位控制系統(tǒng) ·軸封供汽壓力控制系統(tǒng) ·氫溫控制系統(tǒng) ·冷油器控制系統(tǒng) ·熱網(wǎng)加熱器溫度控制系統(tǒng) MCS在立盤保留13個(gè)后備手操，包括： ·1號(hào)給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) ·2號(hào)給水泵轉(zhuǎn)速控制系統(tǒng) ·給水調(diào)節(jié)閥控制系統(tǒng) ·左側(cè)送風(fēng)控制系統(tǒng) ·右側(cè)送風(fēng)控制系統(tǒng) ·左側(cè)引風(fēng)控制系統(tǒng) ·右側(cè)引風(fēng)控制系統(tǒng) ·左側(cè)一級(jí)減溫控制系統(tǒng) ·右側(cè)一級(jí)減溫控制系統(tǒng) ·左側(cè)二級(jí)減溫控制系統(tǒng) ·右側(cè)二級(jí)減溫控制系統(tǒng) ·左側(cè)再熱汽溫控制系統(tǒng) ·右側(cè)再熱汽溫控制系統(tǒng) （2）設(shè)計(jì)SCS邏輯時(shí)盡量采用電廠實(shí)際使用中的邏輯，參照原運(yùn)行規(guī)程，并聽取運(yùn)行人員的意見。這樣做，一方面吸取原有控制邏輯的優(yōu)點(diǎn)，一方面使運(yùn)行人員不必改變或較少改變?cè)械牟僮髁?xí)慣。SCS控制范圍包括： ·66套電動(dòng)機(jī)的開關(guān)操作 ·3套調(diào)節(jié)閥的開關(guān)操作 ·14套電磁閥的開關(guān)操作 ·98套電動(dòng)門的開關(guān)操作 ·36套二次風(fēng)門的開關(guān)操作 ·12套周界風(fēng)門的開關(guān)操作 ·相關(guān)電動(dòng)門電動(dòng)機(jī)的連鎖保護(hù)功能 ·射水泵、定排、5號(hào)磨的程控啟停功能 （3）DEH系統(tǒng)設(shè)計(jì)功能有：自動(dòng)升速、自動(dòng)暖機(jī)、自動(dòng)磨檢、自動(dòng)過臨界、自動(dòng)同期、快卸負(fù)荷、一次調(diào)頻、主汽壓力保護(hù)、過負(fù)荷切閥控保護(hù)、閥控／壓控／功控模式切換、電液無擾切換、電調(diào)故障切液調(diào)等。DEH采用HS－2000CAS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，操作員站有相關(guān)操作畫面，控制盤臺(tái)上另設(shè)DEH專用操作面板。 （4）DAS系統(tǒng)不僅包括傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集功能，還包括歷史曲線記錄、事故追憶、SOE記錄及打印等多項(xiàng)功能，利于現(xiàn)場(chǎng)事故分析。所采集的數(shù)據(jù)除熱工信號(hào)外，還包括部分電氣專業(yè)數(shù)字量、模擬量信號(hào)。此次改造拆除了立盤上的小型巡測(cè)儀，將測(cè)點(diǎn)直接送入HS－2000CAS系統(tǒng)。 （5）由于本次改造不涉及鍋爐保護(hù)系統(tǒng)、點(diǎn)火程控系統(tǒng)和汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)，為保證整臺(tái)機(jī)組系統(tǒng)的完整，利用HS－2000CAS的通訊站以串行數(shù)據(jù)通信方式將以上系統(tǒng)的信號(hào)引入HS－2000CAS，在操作員站畫面顯示。同時(shí)該通訊站向石熱廠級(jí)MIS網(wǎng)發(fā)送重要數(shù)據(jù)。 3　控制功能設(shè)計(jì)特點(diǎn) 參考在其他電廠成功應(yīng)用的設(shè)計(jì)方案，同時(shí)考慮到石景山熱電廠實(shí)際需要，MCS整體控制方案包括：汽機(jī)跟蹤、鍋爐跟蹤、機(jī)跟爐協(xié)調(diào)、爐跟機(jī)協(xié)調(diào)等多種協(xié)調(diào)控制方式；機(jī)組供熱調(diào)節(jié)方案；給水泵調(diào)節(jié)、送引風(fēng)調(diào)節(jié)等子回路控制方案；被調(diào)量測(cè)點(diǎn)選擇及處理方案；MCS與SCS之間信號(hào)傳遞及處理方案等。 當(dāng)機(jī)組需要進(jìn)入?yún)f(xié)調(diào)控制時(shí)，可根據(jù)機(jī)組實(shí)際情況，選擇進(jìn)入不同協(xié)調(diào)方式，而多種協(xié)調(diào)方式間的切換是無擾進(jìn)行的。給水控制系統(tǒng)采用三沖量調(diào)節(jié)，一、二級(jí)減溫控制系統(tǒng)采用串級(jí)調(diào)節(jié)。MCS所有重要測(cè)點(diǎn)采用雙測(cè)點(diǎn)冗余方式，可在操作畫面上人工選擇任一測(cè)點(diǎn)作為被調(diào)量。 射水泵組、定排電動(dòng)門組、5號(hào)磨系統(tǒng)設(shè)有程控啟停功能。將程控／手動(dòng)選擇按鈕置程控位，可進(jìn)行設(shè)備順序啟停操作，在程控／手動(dòng)選擇按鈕置回手動(dòng)位之前，有關(guān)設(shè)備不能進(jìn)行手動(dòng)操作。在設(shè)備本體保護(hù)信號(hào)發(fā)出時(shí)，程控指令中斷，執(zhí)行本體保護(hù)指令。如程序執(zhí)行時(shí)間超過規(guī)定時(shí)間，則顯示執(zhí)行超時(shí)報(bào)警，程序中斷。 所有電動(dòng)機(jī)、風(fēng)機(jī)、泵（電動(dòng)門、電磁閥除外）都設(shè)計(jì)有遠(yuǎn)方／就地操作切換功能，即如將設(shè)備置于就地操作位，被控設(shè)備不能由CRT上操作，啟／停指令不能發(fā)出，此時(shí)每個(gè)設(shè)備圖標(biāo)旁邊用紅字顯示設(shè)備在就地位。如需將設(shè)備切到遠(yuǎn)方操作位，選擇設(shè)備遠(yuǎn)方／就地切換畫面進(jìn)行操作。此種功能便于設(shè)備檢修。 考慮到操作習(xí)慣，保留設(shè)備聯(lián)鎖功能，邏輯設(shè)計(jì)中，盡量保持原聯(lián)鎖開關(guān)與現(xiàn)聯(lián)鎖按鈕功能的一致性。曾經(jīng)考慮將聯(lián)鎖功能只定義為設(shè)備間的互聯(lián)和運(yùn)行參數(shù)異常聯(lián)鎖，設(shè)備本體保護(hù)不受聯(lián)鎖投切的限制，這種設(shè)計(jì)被認(rèn)為比較安全，符合當(dāng)今要求，但因與原操作方式不一致，容易引起運(yùn)行人員誤會(huì)，最終還是按照舊的聯(lián)鎖功能進(jìn)行設(shè)計(jì)。 設(shè)備事故跳閘被定義為無DCS停指令輸出而設(shè)備停。取DCS系統(tǒng)DO輸出做為實(shí)際輸出指令，如設(shè)備啟指令已發(fā)出，在設(shè)備停反饋出現(xiàn)之前，無設(shè)備停指令發(fā)出，即判為事故跳閘。事故跳閘發(fā)生后，設(shè)計(jì)為按下操作畫面上設(shè)備停按鈕復(fù)位事故跳閘信號(hào)，這與原操作習(xí)慣是一致的。此事故跳閘與熱工保護(hù)跳閘為兩個(gè)不同概念，由此可判斷設(shè)備異常跳閘的原因，分清熱工與電氣雙方的責(zé)任。 需注意一點(diǎn)，即如設(shè)備在就地操作位啟動(dòng)后，由于SCS系統(tǒng)沒有輸出啟動(dòng)指令，當(dāng)設(shè)備停反饋出現(xiàn)，系統(tǒng)將不認(rèn)為是事故跳閘。為避免發(fā)生此種情況，所有設(shè)備正常操作均應(yīng)在CRT上進(jìn)行，就地操作只作為試驗(yàn)，試驗(yàn)完畢設(shè)備應(yīng)置于停止位?！? 事故跳閘采用常規(guī)首出項(xiàng)鎖定邏輯，將首出顯示復(fù)位功能設(shè)計(jì)為設(shè)備重新啟動(dòng)后自動(dòng)復(fù)位，也可由手動(dòng)按鈕復(fù)位。這樣設(shè)計(jì)，既方便運(yùn)行人員操作，又保證首出顯示的正確性和實(shí)時(shí)性。 在操作畫面上為運(yùn)行人員提供足夠的顯示信息，例如，在主要設(shè)備圖標(biāo)旁提供跳閘首出彈出窗口，便于查找設(shè)備跳閘原因，此窗口同時(shí)顯示設(shè)備啟動(dòng)許可條件，運(yùn)行人員可根據(jù)提示，在設(shè)備啟動(dòng)前檢查設(shè)備情況。MCS中也增加了閉環(huán)系統(tǒng)強(qiáng)制切手動(dòng)原因的首出判斷邏輯，便于事故分析。 4　改造中遇到的問題及解決方法 4．1　機(jī)柜接線問題 在系統(tǒng)測(cè)試中曾發(fā)現(xiàn)HS－2000 CAS機(jī)柜內(nèi)部連線有虛接現(xiàn)象，經(jīng)查實(shí)為和利時(shí)公司機(jī)柜出廠前配線作業(yè)不當(dāng)所致，后將所有內(nèi)部配線徹底檢查，問題解決。 4．2　固態(tài)繼電器問題 在設(shè)備傳動(dòng)中發(fā)現(xiàn)作為DO指令輸出的固態(tài)繼電器有永久開路或永久斷路的情況，懷疑為固態(tài)繼電器損壞，更換固態(tài)繼電器后回路正常。后又多次發(fā)生此類事情，在二次風(fēng)門回路等頻繁操作的設(shè)備中尤其突出，只得反復(fù)更換固態(tài)繼電器，最終確定為固態(tài)繼電器本身耐壓能力不夠，導(dǎo)致固態(tài)繼電器損壞。 4．3　控制反應(yīng)時(shí)間問題 調(diào)試初期，在操作畫面上操作設(shè)備時(shí)，由發(fā)出指令到看到設(shè)備反饋需很長(zhǎng)時(shí)間，經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)控制器控制周期設(shè)置過長(zhǎng)，將SCS順控站運(yùn)算周期加快至250 ms，節(jié)省了多次中間處理時(shí)間。修改后，回報(bào)總時(shí)間已縮短至2 s，滿足運(yùn)行要求。 4．4　MCS與DAS系統(tǒng)測(cè)點(diǎn)安排問題 MCS與DAS系統(tǒng)位于不同控制站中，但由于測(cè)點(diǎn)安排不盡合理，部分MCS系統(tǒng)所需的測(cè)點(diǎn)被安置于DAS控制站中，當(dāng)DAS系統(tǒng)內(nèi)的測(cè)點(diǎn)需要檢修，MCS系統(tǒng)將會(huì)受到不同程度的影響。曾經(jīng)由于此類原因，MCS系統(tǒng)的一子回路發(fā)生異常波動(dòng)并強(qiáng)切到手動(dòng)。 4．5　電磁閥運(yùn)行超時(shí)振蕩問題 所有電磁閥都為單線圈形式，單指令輸出控制。 按照HS－2000CAS控制方式，電磁閥開運(yùn)行超時(shí)后控制指令回零，電磁閥將向關(guān)方向動(dòng)作，到位后，由于開指令仍被記憶，電磁閥又將被打開，如此反復(fù)。解決方案為使用RS觸發(fā)器，排除運(yùn)行超時(shí)、命令記憶情況下的振蕩；同時(shí)適當(dāng)增大運(yùn)行時(shí)間參數(shù)。 4．6　主參數(shù)畫面動(dòng)態(tài)點(diǎn)顯示過小 HS－2000CAS操作畫面中的動(dòng)態(tài)點(diǎn)顯示偏小，不利于運(yùn)行人員監(jiān)視，為此修改圖形文件中數(shù)值型動(dòng)態(tài)點(diǎn)，增加“放大”選項(xiàng)修改漢字庫，更新HZK16文件，在線軟件做相應(yīng)處理。 4．7　電流表指示花屏現(xiàn)象 為適應(yīng)運(yùn)行人員的監(jiān)視習(xí)慣，特意在顯示畫面中加入盤裝電流表模擬畫面，由于圖形處理軟件的局部問題，導(dǎo)致顯示出現(xiàn)花屏現(xiàn)象，后經(jīng)修改在線軟件的圖形處理部分，顯示恢復(fù)正常。 4．8　順控F站故障 由于離線組態(tài)軟件在系統(tǒng)鏈接時(shí)錯(cuò)誤地將I／O站內(nèi)目標(biāo)數(shù)據(jù)文件的目標(biāo)代碼的校驗(yàn)位減少了“1”，使站內(nèi)模件不存在且通訊出錯(cuò)。為此重新修改離線編譯軟件，正確生成校驗(yàn)位，問題得到徹底解決。 4．9　操作員站死機(jī) 2號(hào)、3號(hào)操作員站CRT在調(diào)試初期曾出現(xiàn)3次死機(jī)。經(jīng)逐漸檢查發(fā)現(xiàn)2號(hào)、3號(hào)主機(jī)畫面數(shù)量由近400幅刪至160幅后，至今未發(fā)生死機(jī)，初步斷定是畫面過多所致。為此清理操作員站畫面，刪去實(shí)際運(yùn)行后不需要的測(cè)試圖。 此次改造采用分散控制系統(tǒng)，較好地實(shí)現(xiàn)了DEH、CCS、MCS、SCS、DAS多項(xiàng)功能，采用CRT／鼠標(biāo)或鍵盤操作方式，取消絕大部分常規(guī)顯示儀表和手操設(shè)備，增加了協(xié)調(diào)控制、順序控制、電調(diào)等功能，提高了機(jī)組的自動(dòng)化程度。