1、前言 為提高鑫寶公司自動(dòng)化控制水平和設(shè)備的安全運(yùn)行周期，達(dá)到減人增效，降低運(yùn)行人員勞動(dòng)強(qiáng)度，確保機(jī)組保持穩(wěn)發(fā)、滿供、安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行， 2004年6月～9月，在機(jī)組低負(fù)荷運(yùn)行及熱網(wǎng)全停期間進(jìn)行了除氧給水和熱網(wǎng)系統(tǒng)DCS（集散型控制系統(tǒng)）改造。改造后，新老給泵控制室、新老熱網(wǎng)控制室和二工區(qū)熱水泵站合并為一個(gè)集中控制室。除氧給水和熱網(wǎng)系統(tǒng)DCS系統(tǒng)改造的成功，徹底解決了公司多年來(lái)汽機(jī)零米工作環(huán)境差、控制室零散、值班員工作效率低、自動(dòng)化程度低和運(yùn)行參數(shù)監(jiān)測(cè)控制不完備等諸多問(wèn)題。 2、除氧給水和熱網(wǎng)系統(tǒng)DCS改造的主要特點(diǎn) a.采用一套DCS系統(tǒng)在一個(gè)集控室實(shí)現(xiàn)母管制給水系統(tǒng)八臺(tái)給水泵、11臺(tái)除氧器及熱網(wǎng)系統(tǒng)的一體化全微機(jī)集中監(jiān)控。最大限度地滿足了八爐九機(jī)的母管制運(yùn)行方式。 b.最大限度地利用了DCS系統(tǒng)資源，采用一體化設(shè)計(jì)，將原傳統(tǒng)的新老除氧給水、新老熱網(wǎng)獨(dú)立監(jiān)護(hù)變?yōu)榭扇苤蛋嗟囊惑w化全微機(jī)監(jiān)控。 c.將電氣傳統(tǒng)的強(qiáng)電手動(dòng)一對(duì)一監(jiān)控變?yōu)槲C(jī)畫面集中監(jiān)控。 d.最大限度地取消了常規(guī)顯示儀表，硬手操，硬開關(guān)，只留最低限為后備，是以往的單功能控制系統(tǒng)無(wú)法比擬的。 e.將DKJ、DKZ系列執(zhí)行器的伺服放大器取消，而使用DDS模塊利用DO卡件的輸出開關(guān)量控制方式，從而使此類執(zhí)行器的調(diào)節(jié)回路和遠(yuǎn)方控制回路外部接線完全一致，且簡(jiǎn)捷，所以只需在DCS中組態(tài)調(diào)節(jié)器及軟手操，即可將現(xiàn)有遠(yuǎn)方控制執(zhí)行器改為自動(dòng)調(diào)節(jié)方式。也避免了傳統(tǒng)外加伺服放大器不可靠所帶來(lái)的隱患及維護(hù)量，又減少了投資。 f.將事故音響、機(jī)爐給水聯(lián)絡(luò)信號(hào)、熱工信號(hào)按紐都納入DCS中，增加了DCS的監(jiān)控范圍，也減少了盤面布置，降低了監(jiān)盤強(qiáng)度。 g.對(duì)機(jī)、爐不太重要的金屬溫度熱電偶測(cè)量采用就地設(shè)補(bǔ)償接線箱，用普通電纜引入DCS進(jìn)行軟補(bǔ)償，節(jié)省了補(bǔ)償電纜的投資。 h.將傳統(tǒng)的人工抄報(bào)表變?yōu)槲C(jī)自動(dòng)存儲(chǔ)定時(shí)或召喚打印報(bào)表。實(shí)現(xiàn)了所有輔機(jī)系統(tǒng)性能參數(shù)的在線計(jì)算，指導(dǎo)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。 i.采用電氣交流采樣信號(hào)板，直接進(jìn)行電氣量電流測(cè)量，取消了電流變送器，在提高測(cè)量精度和可靠性的同時(shí)，減少了電流變送器備品的投資。 j.取消了原設(shè)計(jì)的DCS系統(tǒng)傳用接地網(wǎng)，將DCS系統(tǒng)接地改接主廠房電氣公用接地網(wǎng)上，節(jié)省了傳用接地網(wǎng)投資。 k.將五個(gè)集控室的15面立盤取消，改為5面立盤含有所有給水泵、線路水泵的后備手操和電流指示操作盤。 l.將原熱網(wǎng)采集系統(tǒng)的配電器取消，利用DCS系統(tǒng)的24V電源對(duì)熱網(wǎng)112臺(tái)變送器進(jìn)行供電，在提高測(cè)量精度和可靠性的同時(shí)，減少了配電器備品的投資 。 m.加裝了熱網(wǎng)3臺(tái)補(bǔ)水電動(dòng)執(zhí)行器，并投入自動(dòng)調(diào)節(jié)。加裝了除氧器軟水電動(dòng)執(zhí)行器，并投入自動(dòng)調(diào)節(jié)。所有除氧器壓力水位調(diào)節(jié)全部投入自動(dòng)。這樣，減輕了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，電廠的經(jīng)濟(jì)性得到了提高。 3、XDPS—400系統(tǒng)概述 XDPS—400是一種緊跟當(dāng)代先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、過(guò)程控制技術(shù)和CRT顯示技術(shù)發(fā)展的、廣泛采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)、符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）提出的開放系統(tǒng)互連（OSI）參考模型的主流系統(tǒng)，是一種集過(guò)程控制、順序控制、數(shù)據(jù)采集、監(jiān)視、記錄于一體的標(biāo)準(zhǔn)的、開放的工業(yè)控制系統(tǒng)。 3.1 系統(tǒng)通信 XDPS—400由高速數(shù)據(jù)網(wǎng)和連接在網(wǎng)上的MMI（人機(jī)接口）與DPU（分散處理單元，又稱現(xiàn)場(chǎng)控制器）三大部分組成，通過(guò)符合IEC-1131-3的DPU圖形組態(tài)軟件，圖形顯示，報(bào)表、控制、記錄統(tǒng)計(jì)的生成工具軟件，可以完成實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程控制、順序控制、高級(jí)控制，報(bào)警檢測(cè)、監(jiān)視和操作，并可完成記錄、統(tǒng)計(jì)、顯示、打印等工作。 XDPS—400的人機(jī)接口站（MMI）從功能上分成操作員站（OPU），工程師站（ENG），歷史記錄站（HSU）三種類型，它們和分散處理單元DPU間通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)完成數(shù)據(jù)傳輸，也可通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的信息數(shù)據(jù)網(wǎng)相互快速高效傳遞信息，用于操作系統(tǒng)支持的文件及打印共享，也可以通過(guò)信息數(shù)據(jù)網(wǎng)完成與廠級(jí)MIS網(wǎng)的通訊。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)具有很高的可靠性和擴(kuò)展性。 XDPS-400的系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)與信息數(shù)據(jù)網(wǎng)兩部分，均采用以太網(wǎng)，通訊速率10Mbps，實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)（A，B）采用1：1冗余的總線式結(jié)構(gòu)，通訊協(xié)議IEEE802.3廣播方式，可支持250個(gè)節(jié)點(diǎn)。信息數(shù)據(jù)網(wǎng)為單網(wǎng)，通訊協(xié)議TCP/IP。 DPU是系統(tǒng)的核心，通常由電源、兩臺(tái)相互備用的工業(yè)微機(jī)、I/O卡件、端子板等組成。工業(yè)微機(jī)采用通用的PC結(jié)構(gòu)，PII233/32MBRAM，模擬量最快掃描周期100ms，開關(guān)量最快掃描周期50ms，支持高速事件順序記錄分辨率＜1ms，可帶4～8個(gè)I/O站，每站可插12塊I/O卡件，即可帶各類I/O點(diǎn)達(dá)1000點(diǎn)；DPU軟件運(yùn)行新華基于windows NT 4.0的RMX-X實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。冗余的DPU中，處于主控狀態(tài)的微機(jī)在每一個(gè)周期內(nèi)向跟蹤機(jī)拷貝必要的數(shù)據(jù)，跟蹤機(jī)可以在一個(gè)周期內(nèi)實(shí)現(xiàn)向主控機(jī)的切換。DPU的組態(tài)數(shù)據(jù)和中間執(zhí)行數(shù)據(jù)存放于其24MB的電子盤上，斷電或重新啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)均無(wú)須人為干預(yù)。 分散處理單元DPU的I/O站，通過(guò)I/O網(wǎng)絡(luò)與DPU相連，I/O網(wǎng)絡(luò)采用冗余或單高速串行總線Bitbus工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)傳遞實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)及控制操作指令，軟件檢錯(cuò)與糾錯(cuò)，I/O網(wǎng)絡(luò)通訊率375-2Mbps，EIARS—485規(guī)范，命令/響應(yīng)方式，主從結(jié)構(gòu)。節(jié)點(diǎn)可達(dá)250個(gè)，最大分布距離1.2km，支持遠(yuǎn)程I/O。 3.2 系統(tǒng)算法 XDPS具有多種標(biāo)準(zhǔn)算法模塊，包括各種PID，自整定控制模塊，算術(shù)邏輯運(yùn)算，手操器，開關(guān)操作器，超前滯后，數(shù)字邏輯等。SOE分辨率＜1ms，提供C語(yǔ)言接口，用戶可生成其它特殊算法，如狀態(tài)變量，模糊算法等。 3.3 系統(tǒng)接口 通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)總線（ISA，PCI）和串口（RS-232，-485，Profibus,Hart等）使用不同的I/O驅(qū)動(dòng)，可與不同廠商的I/O卡件或智能儀表相連，而其軟、硬件無(wú)需作任何變動(dòng)，即無(wú)需另加網(wǎng)關(guān)。 人機(jī)接口站MMI（操作員站，工程師站，歷史數(shù)據(jù)站）采用高性能的Windows NT 4.0為平臺(tái)的通用工業(yè)PC機(jī)，配以19寸或21寸CRT監(jiān)視器，標(biāo)準(zhǔn)鍵盤或觸摸式鍵盤，鼠標(biāo)/跟蹤球。 主機(jī)：PⅣ 1.8G/256M DDRAM/40G； 顯示分辨率：1280×1024/1600×1200； 圖像刷新頻率＜1s 即XDPS-400的操作員站，工程師站，歷史數(shù)據(jù)站可采用開放結(jié)構(gòu)的相同的硬件平臺(tái)。 XDPS-400的I/O卡件是帶CPU的智能型輸入/輸出卡件，輸入/輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換與處理均在卡件內(nèi)完成。卡件為標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，類型主要有：AI、AO、DI（SOE）、DO，脈沖量輸入卡PI，回路控制卡LC，伺服控制卡LC-S轉(zhuǎn)速測(cè)量卡MCP，伺服閥控制卡VCC，I/O通訊卡BC等10種卡件。MMI站通過(guò)自檢窗口可以有效地診斷與檢測(cè)卡件及每個(gè)通道的狀態(tài)。實(shí)現(xiàn)I/O卡件的故障自診斷與帶電插撥。 現(xiàn)場(chǎng)的各種I/O信號(hào)通過(guò)端子柜內(nèi)的端子板用予制電纜和DPU機(jī)柜內(nèi)的　　對(duì)應(yīng)I/O卡件連接，實(shí)現(xiàn)I/O信號(hào)輸入/輸出的適配調(diào)理。XDPS-400的端子板主要有：AI-TC（熱電偶）輸入，AI-RTD（熱電阻）輸入，AI-MA/V（電流/電壓輸入），DI輸入，PI（脈沖量）輸入，AO輸出，DO輸出，LC雙回路控制，Lc-s伺服控制，VCC閥門控制，電氣電壓/電流交流采樣等12種。 3.4 系統(tǒng)軟件 XDPS-400的軟件體系是通過(guò)人機(jī)接口站MMI的Windows NT 4.0平臺(tái)加載新華的XDPS2.0版/R05軟件構(gòu)成。分為MMI軟件、DPU站的過(guò)程控制軟件與GTW軟件三大部分，通過(guò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與I/O網(wǎng)絡(luò)的通訊軟件融為一體。為用戶提供最方便、易于調(diào)試的組態(tài)方法，采用同一方式，既能生成數(shù)據(jù)采集、回路控制、順序控制，又能完成高級(jí)控制，其特點(diǎn)： a＝SAMA圖與組態(tài)圖一致的所見(jiàn)即所得的圖形組態(tài)方式。 b＝可離線、在線組態(tài)，并可進(jìn)行DPU在線操作和下裝組態(tài)，而不會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生影響，即具有在線修改和調(diào)試功能。 c＝全漢化顯示，支持中英文顯示界面。 d＝達(dá)到卡件通道級(jí)的狀態(tài)和故障自診斷。 e＝通過(guò)MMI站畫面可顯示被控對(duì)象狀態(tài)（斷電、上電、斷線等）。 f＝在線調(diào)試，功能塊可顯示實(shí)時(shí)值及開關(guān)量狀態(tài)。 操作員站OPU完成以下工作： XDPS自檢，圖形顯示，單點(diǎn)顯示，數(shù)據(jù)庫(kù)一覽，報(bào)警一覽，報(bào)警歷史，實(shí)時(shí)趨勢(shì)和歷史趨勢(shì)，報(bào)表打印，條件觸發(fā)器。 工程師站ENG主要完成： 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置，全局點(diǎn)目錄組態(tài)，DPU組態(tài)，MMI過(guò)程圖生成，報(bào)表生成，歷史數(shù)據(jù)和日志記錄組態(tài)，網(wǎng)絡(luò)管理，校對(duì)網(wǎng)上節(jié)點(diǎn)的時(shí)鐘等。 4、應(yīng)用XDPS-400改造后功能配置及效果 我公司改建工程在建設(shè)中已將新老給水控制室、新老熱網(wǎng)控制室及熱水站控制取消，采用除氧給水系統(tǒng)、熱網(wǎng)系統(tǒng)、熱水站統(tǒng)一在一個(gè)集中控制室監(jiān)控。 4.1 DCS功能覆蓋范圍 監(jiān)控的熱力設(shè)備有：11臺(tái)除氧器、8臺(tái)給水泵及高低壓給水母管系統(tǒng)，工業(yè)水系統(tǒng)、生水系統(tǒng)，熱網(wǎng)12臺(tái)線路水泵、10臺(tái)疏水泵、20臺(tái)熱水器、20條送水回水補(bǔ)水和送汽線路。這些系統(tǒng)的壓力、水位、流量、溫度、電流，電機(jī)操作、顯示、連鎖，各個(gè)熱力系統(tǒng)的自動(dòng)調(diào)節(jié)。 功能配置：DAS（數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)）；MCS（模擬量控制系統(tǒng)）；SCS。（順序控制系統(tǒng)） 4.2 DCS系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)及硬件配置 XDPS-400網(wǎng)絡(luò)配置：實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)網(wǎng)1：1冗余。1：1冗余通訊接口卡，設(shè)計(jì)了傳輸出錯(cuò)檢測(cè)技術(shù)，任何一條網(wǎng)絡(luò)故障都不會(huì)影響通訊，增強(qiáng)了系統(tǒng)的安全性與可靠性。 　　　　硬件配置：操作員站4臺(tái)：除氧給水操作站2臺(tái)，熱網(wǎng)操作站2臺(tái)；工程師站1臺(tái)。設(shè)2對(duì)DPU；除氧給水 1對(duì)；熱網(wǎng) 1對(duì)；每臺(tái)機(jī)組設(shè)單元電源柜一面；內(nèi)設(shè)UPS電源裝置和蓄電池及控制柜電源分配。 4.3 功能分述 DAS：a.完成所有參數(shù)的當(dāng)前值或狀態(tài)顯示；b.完成對(duì)參數(shù)報(bào)警的記錄、指示、打印及處理；c.完成參數(shù)實(shí)時(shí)、歷史曲線的顯示、管理和記錄；d.完成主輔系統(tǒng)畫面顯示，及畫面操作。e.完成對(duì)SOE點(diǎn)的記錄，提示及打印；f.完成對(duì)事故追憶的記錄及打印；g.完成有關(guān)參數(shù)的補(bǔ)償運(yùn)算，累積運(yùn)算；h.報(bào)表的自動(dòng)計(jì)算及打印功能；i.機(jī)組有關(guān)效率，性能參數(shù)的在線運(yùn)算功能；j.具備與廠級(jí)MIS網(wǎng)的通訊功能。 MCS：a.除氧器壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)11套；b.除氧器水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)8套；c.生水加熱器溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)3套；d.熱網(wǎng)補(bǔ)水調(diào)節(jié)系統(tǒng)3套；e.熱水站儲(chǔ)水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)1套；f.熱水站供水壓力調(diào)節(jié)系統(tǒng)1套；g.熱水站供水溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)1套；h.工業(yè)水箱水位調(diào)節(jié)系統(tǒng)2套；共計(jì)30套。 SCS：a.電動(dòng)門：給水系統(tǒng)電動(dòng)門及調(diào)節(jié)門7個(gè)、除氧器事故放水門4個(gè)、熱網(wǎng)回水母管事故放水電動(dòng)門1個(gè)。b.電動(dòng)機(jī)：給水泵8臺(tái)、給水泵油泵16臺(tái)、軟化水泵7臺(tái)、工業(yè)水泵2臺(tái)、生水泵4臺(tái)、線路水泵12臺(tái)、熱網(wǎng)疏水泵10臺(tái)、熱水站供水泵2臺(tái)、熱水站回水泵1臺(tái)；c.聯(lián)鎖：給水泵子功能組、軟化水泵子功能組、工業(yè)水泵子功能組、熱網(wǎng)線路水泵子功能組、熱網(wǎng)加熱器疏水泵子功能組、生水泵子功能組、熱水站供水泵子功能組。 改造后盤面效果：共設(shè)置5塊立盤；5個(gè)微機(jī)站；其中2塊立盤為除氧給水控制屏；3塊立盤為熱網(wǎng)控制屏；共布置70塊熱工光字牌；8臺(tái)給水泵、12臺(tái)線路水泵的后備手操和電流顯示，熱工信號(hào)按鈕都已納入DCS進(jìn)行軟操，正常情況無(wú)需到立盤操作。其余表計(jì)，后備開關(guān)全部取消，也不在微機(jī)臺(tái)上另設(shè)。 鑫寶公司除氧給水、熱網(wǎng)系統(tǒng)改造后共取消控制盤臺(tái)16面、取消24V電源箱2臺(tái)、操作器6臺(tái)、操作開關(guān)98臺(tái)、伺服放大器8臺(tái)、數(shù)字巡測(cè)儀2臺(tái)、記錄儀15臺(tái)、常規(guī)顯示儀表157塊；電氣儀表46塊；電量變送器61個(gè)和配電器10臺(tái)。 5、結(jié)束語(yǔ) 除氧給水、熱網(wǎng)熱控系統(tǒng)DCS改造后，于2004年9月14日投入運(yùn)行。改造后驗(yàn)收合格。經(jīng)過(guò)實(shí)踐證明，自動(dòng)投入率達(dá)100%，效率提高0.75%，廠用電率大幅度降低，此次改造取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，達(dá)到了預(yù)期的效果，為同類型電廠的技術(shù)改進(jìn)提供了較好的范例。 參考文獻(xiàn) [1] XDPS分散控制系統(tǒng) 化學(xué)工業(yè)出版社, 2001 [2] 上海新華控制工程有限公司XDPS-400工程師用戶手冊(cè)。 [3] 上海新華控制工程有限公司XDPS-400操作員用戶手冊(cè)。