摘要 本文著重介紹國外的幾種DCS系統(tǒng)的構(gòu)成和其性能，同時也確定了電廠的DCS系統(tǒng)的選擇方向。 關(guān)鍵詞:DCS控制系統(tǒng) 一、前言 目前，適用于電廠的DCS控制系統(tǒng)種類繁多，由于近期國內(nèi)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展出現(xiàn)用電緊張的局面，為了保證各行各業(yè)的生產(chǎn)正常進(jìn)行，我國的火電新建項(xiàng)目不斷增加，選擇一個最佳的DCS系統(tǒng)是保證電廠安全生產(chǎn)的首要問題。 如何選擇DCS控制系統(tǒng)呢？ 第一、在選擇DCS控制系統(tǒng)時要了解DCS在其他電廠使用時是否經(jīng)常出現(xiàn)硬件損壞問題，如控制站經(jīng)常脫離網(wǎng)絡(luò)、開關(guān)量卡件經(jīng)常損壞等缺陷極容易導(dǎo)致機(jī)組出現(xiàn)跳閘的可能，所以即使軟件或系統(tǒng)功能再好，也不應(yīng)該列為首選。 第二、系統(tǒng)抗是否具有較強(qiáng)的抗干擾能力。如果一個系統(tǒng)沒有較強(qiáng)的抗干擾能力，就會在運(yùn)行維護(hù)中出現(xiàn)信號因外界干擾導(dǎo)致系統(tǒng)誤發(fā)信號，最終導(dǎo)致停機(jī)停爐事故發(fā)生。 第三、控制系統(tǒng)是否能夠在線維修?，F(xiàn)在控制系統(tǒng)一般都要采用冗余方式，采用這種方式的好處在于既保證機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行同時也便于在線檢修。冗余一般都是指控制器的單元處理器以及網(wǎng)絡(luò)通訊冗余，而且冗余的設(shè)備之間可以保證實(shí)現(xiàn)無擾切換，把機(jī)組出現(xiàn)的故障率降到最低。 第四、控制系統(tǒng)軟件功能是否強(qiáng)大?？刂葡到y(tǒng)的軟件組態(tài)的功能塊的種類是否能夠適用于DCS各種功能的需要。同時也不會因?yàn)檐浖虺霈F(xiàn)系統(tǒng)死機(jī)問題，如果我們選擇的DCS系統(tǒng)滿足了上述四個基本要求，那樣DCS系統(tǒng)基本可以列入考慮使用范圍之內(nèi)。下面就各個公司的DCS系統(tǒng)情況來分析和選擇DCS系統(tǒng). 二、國外各分散控制系統(tǒng)功能 1、成本高但功能強(qiáng)大、運(yùn)行可靠性高的TXP控制系統(tǒng) 說到可靠性高、功能強(qiáng)大的系統(tǒng)我認(rèn)為是西門子公司的TXP系統(tǒng)（Teleperm-XP分散控制系統(tǒng)），這種控制系統(tǒng)可以應(yīng)用在多種形式，各種大小的電廠中。而此控制系統(tǒng)采用模塊化的結(jié)構(gòu)，使該系統(tǒng)可以適用各種規(guī)模機(jī)組的不同性能需要。 a、TXP系統(tǒng)組成 TXP系統(tǒng)提供了處理和控制生產(chǎn)過程所必需的自動處理、操作、監(jiān)視和記錄功能。整個控制系統(tǒng)的功能分散于獨(dú)立的子系統(tǒng)之間，TXP分散控制系統(tǒng)一般由六個子系統(tǒng)組成：AS620過程自動控制系統(tǒng)、OM650操作和監(jiān)視系統(tǒng)、LAN總線系統(tǒng)、ES680工程管理系統(tǒng)、PG740調(diào)試工具及DS診斷系統(tǒng)。其硬件結(jié)構(gòu)如下： b、TXP系統(tǒng)特征 TXP分散系統(tǒng)的硬件布置是開放性的、模塊化的，用戶根據(jù)需要可以進(jìn)行靈活配置，以達(dá)到自身最佳的性能價格化，對于安全要求特別高的電廠或其他重要的系統(tǒng)從控制總線、中央處理器、功能處理卡件、甚至信號采集設(shè)備都要求冗余布置，對于一般設(shè)備則一套控制設(shè)備就可以，但是最基本控制要素，象AS、ES、OM控制總線是必需的。 TXP最大的優(yōu)越性在于此系統(tǒng)不象其他DCS系統(tǒng)將機(jī)組控制分為：DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、旁路控制等，這些系統(tǒng)都有自己獨(dú)立的硬件和軟件，相互之間通信少，因此這些分系統(tǒng)的運(yùn)行維護(hù)也是相對獨(dú)立的，并且有相當(dāng)?shù)牟顒e，但TXP、的分散控制系統(tǒng)是不一樣的，首先這些分系統(tǒng)界限不十分明確，有的甚至沒有界限。DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、旁路控制功能實(shí)現(xiàn)都是用相同的軟硬件實(shí)現(xiàn)，這樣便于檢修需要和日常維護(hù)需要。 c、系統(tǒng)評價 此系統(tǒng)安全性能非常好，系統(tǒng)可靠性能高，DCS控制部分可以根據(jù)用戶的需要配置硬件，所以是電廠首選的控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的通訊符合國際標(biāo)準(zhǔn)，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)軟癱的事故較少，并且可以采用冗余控制線路控制方式，硬件出現(xiàn)的較少。 本系統(tǒng)是用于對系統(tǒng)要求較高，維護(hù)人員少，就地設(shè)備性能高，維護(hù)費(fèi)用較為充裕的電廠。 2、性能可靠，功能齊全，價格合理的WDPF系統(tǒng) WDFP系統(tǒng)是美國西屋（Westing house）公司1982年推出的控制系統(tǒng)20世紀(jì)80年代后期升級為WDPFⅡ型，有數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)絡(luò)連接的一系列不同功能單元（站）集合而成，各站的速率之間可以通過WDPF高速據(jù)通道（DaTa Highway）自由和快速的進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。通信速率為2MB/S，每秒可廣播最多16000個離散點(diǎn)（摸你量或數(shù)字量）使得分散的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫總處于當(dāng)前的最新的狀態(tài)，另外16000個離散點(diǎn)（模擬量或數(shù)字量）使得分散的全局?jǐn)?shù)據(jù)庫總處于當(dāng)前的最新狀態(tài)，另外16000點(diǎn)可以提供操作進(jìn)行監(jiān)視，網(wǎng)上最多容納32000點(diǎn)，他能夠提供一系列的模擬量控制系統(tǒng)（MSC）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）等。 a、一個典型的WDFP系統(tǒng)組成： 分布處理單元DPU負(fù)責(zé)完成數(shù)據(jù)采集和控制（包括模擬和邏輯控制）功能。 操作員站OS用于信息顯示和報警，以及操作員監(jiān)控。 工程師ES用于系統(tǒng)軟件編程及調(diào)試維護(hù)等。 記錄站LOG用于對過程數(shù)據(jù)進(jìn)行收集、格式化和打印。 歷史數(shù)據(jù)站HDR用于對過程點(diǎn)數(shù)據(jù)以及手動輸入離線數(shù)據(jù)記錄和存檔，將存檔的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢索以產(chǎn)生歷史趨勢和自由格式的報告。 歷史的存儲和檢索HSR提供為以后分析之用的全部設(shè)備歷史數(shù)據(jù)智能化存儲和檢索。 VAX機(jī)接口（VXI）提供WDPF數(shù)據(jù)通道和VAX系列計(jì)算機(jī)之間的高速通道接口，通用可編程控制器接口UPLC能方便、高效地將分立可編程控制器（PLC）融入WDPF系統(tǒng)中。 MIS門路與各種管理信息系統(tǒng)（MIS）相連，并提供過程控制、優(yōu)化、性能監(jiān)視、管理報告，站接口單元SIU用作WDPF和其它計(jì)算機(jī)、設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接口，數(shù)據(jù)高速公路提供廣播全局?jǐn)?shù)據(jù)庫的高速鏈路。 b、硬件結(jié)構(gòu) WDPF系統(tǒng)由高速數(shù)據(jù)控制器、各種功能工作站和I/O卡件等設(shè)備構(gòu)成。 數(shù)據(jù)高速公路的通訊是由高速數(shù)據(jù)通道控制器子系統(tǒng)（DHC）提供的，對于所有的站DHC都是相同的。由共享內(nèi)存、調(diào)制解調(diào)器和數(shù)據(jù)庫管理器構(gòu)成。 各功能工作站完成與其所在站相關(guān)的特定任務(wù)。 過程間的通信是通過內(nèi)存映象的WDPF I/O，尤其提供了多種過程卡件用于和工程接口。 c、通信網(wǎng)絡(luò) WDPF網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為開放式總線型結(jié)構(gòu)，有兩類高速通道：數(shù)據(jù)高速公路和信息高速公路。數(shù)據(jù)高速公路的通信方式為廣播，WDPF系統(tǒng)的廣播技術(shù)不需要主控制器，一個站在某一瞬間都是主控制器，并將令牌控制權(quán)交于下一個站進(jìn)行廣播。數(shù)據(jù)高速公路一般為安全起見，都采用雙路冗于。 信息高速公路采用Ethernet，工作站通過VEM BUS與信息高速公路控制器相連。 WDPFII采用的是國際通行的UNIX系統(tǒng)，使它擁有作為開放式系統(tǒng)的基本條件。 d、系統(tǒng)評價 由于美國西屋的WDPF分散控制系統(tǒng)由于推出較早，經(jīng)過了長時間的運(yùn)行考驗(yàn)，美國西屋對其系統(tǒng)缺陷進(jìn)行修改和完善，在并且系統(tǒng)硬件方面進(jìn)行升級工作，終于推出了WDPFII的控制系統(tǒng)。 此控制系統(tǒng)容量大，適合大型機(jī)組，它雖然能夠提供一系列的模擬量或數(shù)字量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、燃燒管理系統(tǒng)系統(tǒng)（BMS）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）等控制功能，但是很多電廠都不把DEH和ETS系統(tǒng)加入其中，這樣WDPF系統(tǒng)與DEH分開控制機(jī)、爐，DEH系統(tǒng)和WDPF系統(tǒng)系統(tǒng)聯(lián)系不應(yīng)該通過網(wǎng)絡(luò)連接，主要應(yīng)該通過硬接線連接，雖然硬點(diǎn)增加，但對WDPF高容量系統(tǒng)來講獨(dú)立的系統(tǒng)不會造成任何影響。 3、系統(tǒng)穩(wěn)定性好、價格合理、可靠性高的系統(tǒng)HONEYWELL系統(tǒng) HONEYWELL系統(tǒng)是美國HONEYWELL公司生產(chǎn)的DCS系統(tǒng)。主要用于石油化工產(chǎn)業(yè)，以其優(yōu)秀的控制邏輯功能和優(yōu)良的硬件性能受到廣大用戶的好評。 a、HONEYWELL系統(tǒng)組成 HONEYWELL控制系統(tǒng)TPS系統(tǒng)主要構(gòu)成： 局部控制網(wǎng)絡(luò)LCN（LOCAL CONTROL NETWORK）是HONEYWELL系統(tǒng)主干網(wǎng)絡(luò)，它連接操作站（GUS）、應(yīng)用管理器（AM）、歷史站和通用網(wǎng)絡(luò)（UCN）。 UCN通用網(wǎng)絡(luò)主要連接就地控制器，如：高性能管理器（HPM），安全管理器（FSC）等分散控制器。 高性能管理器（HPM）主要用于模擬量控制系統(tǒng)（MSC）、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS），是DCS核心。 而安全管理器（FSC）主要用于順序控制系統(tǒng)（SCS）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）。安全管理器（FSC）不是HONEYWELL公司的產(chǎn)品，是HONEYWELL公司購買的技術(shù)，因?yàn)榘踩芾砥鳎‵SC）反應(yīng)快，安全性高，所以用于順序控制系統(tǒng)（SCS）、燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）。 GUS站的操作系統(tǒng)都是給予WINDOWS NT技術(shù)，具有很強(qiáng)的可操作性。 b、通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)是按照國際802.3協(xié)議完成，通信網(wǎng)絡(luò)采用冗于技術(shù)保證了系統(tǒng)安全性和可靠性。 c、系統(tǒng)評價 它和WDPF系統(tǒng)能夠提供一系列的模擬量或數(shù)字量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、燃燒管理系統(tǒng)系統(tǒng)（BMS）和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）等控制功能，但是很多電廠都不把DEH和ETS系統(tǒng)加入其中，但是隨HONEYWELL系統(tǒng)在電廠的廣泛應(yīng)用。DEH完全可以做入隨HONEYWELL系統(tǒng)。 HONEYWELL系統(tǒng)可以容納16000多點(diǎn)，適合大中小型電廠。 三、電廠DCS系統(tǒng)的選擇方向 1、 通信網(wǎng)絡(luò) 通信網(wǎng)絡(luò)的可通信距離盡可能的長，這樣可靠性高，通信的速率為10MB/S為佳。通信網(wǎng)絡(luò)必須采用冗余方式，保證通信網(wǎng)絡(luò)可以在線維修。 2、 容量大 電廠控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)在3500-4500多點(diǎn)，現(xiàn)在所有DCS系統(tǒng)都可以完成各種邏輯功能并容量大，所以DCS系統(tǒng)不但可以實(shí)現(xiàn)控制器冗余，為了更安全起見，重要的I/O點(diǎn)可以采用冗余，所以電廠控制系統(tǒng)的I/O點(diǎn)為6000點(diǎn)最佳。 3、 性能可靠性高 現(xiàn)在成熟的DCS系統(tǒng)其性能的都是復(fù)合要求的，一般只是硬件可能存在質(zhì)量問題，但是軟件都是很過關(guān)的，所以死機(jī)現(xiàn)象很少，性能穩(wěn)定可靠。 4、 性價比高 如果是一個規(guī)模較小的電廠，并且投資較小，選用上述的DCS系統(tǒng)未免過于奢侈，國內(nèi)的DCS系統(tǒng)日臻成熟，如新華電站的XDPS系統(tǒng)，其設(shè)計(jì)方面有很獨(dú)到的一面，新華電站的DEH系統(tǒng)在國內(nèi)使用多年，其技術(shù)人員根據(jù)多年經(jīng)驗(yàn)，所生產(chǎn)的XDPS系統(tǒng)，也受到用戶好評，有很高的性價比。 如果是大中型機(jī)組建議使用上述的TXP系統(tǒng)、WDPF系統(tǒng)、HONEYWELL控制系統(tǒng)TPS等控制系統(tǒng)。 四、結(jié)束語 我國電力事業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了對DCS系統(tǒng)的更高要求，所以我們相信在不久的將來，我國自己生產(chǎn)的DCS控制系統(tǒng)更加成熟，在我國乃至世界市場得到更廣泛應(yīng)用。