摘要：介绍了FOXBORO分司生产的I/A系列分散控制系统的特点、基本功能、硬件结构、软件结构及其在双辽发电厂一期新建工程2×300MW汽轮发电机组上的应用情况。
双辽发电厂一期新建工程2X300MW汽轮发电机组为哈尔滨三大动力集团制造的引进型汽轮发电机组，单元机组控制系统采用美国FOXBORO公司生产的I／A系列分散控制系统（DCS）。进入DCS系统的控制包括：（1）数据采集和处理监视系统（DAS）；（2）模拟量控制系统（MCS）；（3）机炉协调控制系统（CCS）；（4）辅机顺序控制系统（SCS）；（5）锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）；（6）给水泵汽轮机控制系统（MEH）；（7）汽轮机旁路控制系统（TBC）；（8）电气量控制系统（EMS）；（9）定时排污系统程序控制和吹灰系统程序控制等。其中，电气控制纳入DCS系统为国产300MW机组中应用。
1系统硬件配置
整个DCS系统由2台工程师站、5台操作员站、17对过程控制站（CP）、27个模件柜及继电器柜组成（图1）,总设计I／O点数约5000点，系统实际提供容量5936点。
1．1工程师站AW51B处理机（2台）
AW51B处理机为32位CPU、64MB内存、2．1GB硬盘，支持X—Windows和OpenLook功能，Ethernet接口可与NECnet、TCP／IP、Novell等网络连接，可运行历史数据库管理软件和报表软件等应用软件。AW51B具有应用处理机和操作站处理机的双重功能，既可作为应用处理机承担网络上的服务器功能，又可同时作为人机接口，执行与显示生产控制、用户应用程序、诊断和组态等有关的应用功能。
1.2操作员站WP51B（5台）
WP51B处理机为32位CPU、48MB内存、2．1GB硬盘，支持X—Windows和OpenLook功能。它与连接的外部设备一起在用户和所有系统功能之间提供一个界面，作为系统站和操作员之间的接口。
1．3控制处理机CP40（17对）
CP40控制处理机为80486DX4CPU100MHz、4MB内存，zui快扫描周期0．05s，每秒zui多可处理2000个控制功能块。控制处理机均为双冗余容错站，可与它相连的现场总线组件（FBM）一起，按组态好的控制方案对过程进行控制；可实现连续控制、梯型逻辑控制和顺序控制等功能以及数据采集、监测、报警和信息传送功能。
1.4I／O卡件—现场总线组件FBM
I／A系列的现场总线组件FBM连接在系统控制处理机上，可执行诸如事件序列监视、梯型逻辑控制和脉冲计数等多种功能。所有现场信号与控制电子线路隔离，对模拟量输入／输出信号采用变压器耦合与光电双重隔离；每一点与其它所有点都是隔离的。
FBM01卡：0—20mA，DC输入模件，8路隔离的独立通道。
FBM02卡：热电偶／mV输入模件，8路隔离的独立通道，1路隔离的冷端补偿通道。
FBM03卡：RTD热电阻输入模件，8路隔离的独立通道。
FBM04卡：0-20mA，DC输入／输出模件；4输入／4输出，隔离的独立通道。
FBM06：脉冲输入，0-20mA输出模件；4输入／4输出，隔离的独立通道。
FBM07卡（扩展卡FBMl2）：触点／DC输入模件，16路隔离的独立通道。
FBM09卡（扩展卡FBMl4）：触点／DC输入／输出模件，8输入／8输出，隔离的独立通道。
2各控制系统的结构及功能
为现场的施工以及接线和调试方便，该DCS系统硬件按热力系统进行分区分配。
2．1MCS系统
模拟量控制系统（MCS）担负着电厂的水、汽、煤、油、风烟等诸系统主要过程变量的闭环自动调节及整个单元机组的负荷控制任务，共有40个自动调节系统。其中炉侧25个，机侧15个。
MCS系统有手动和自动2种运行方式。手动方式时，控制输出由运行人员直接设定。自动方式时，控制输出由被控量的设定值与实际值的偏差经控制运算得出。运行人员通过操作员站对MCS系统进行操作，无后备手操。系统故障时，MCS系统将自动切换到手动方式。系统出现报警或条件不满足时，不能投入自动。
2．2SCS系统
辅机顺序控制系统（S田）包括电动机、电动门、气动门、风烟挡板等功能组操作和辅机联锁等。各功能组间可具有联锁关系。各设备启停控制有联锁关系的，设计有程序启动、程序停止逻辑和单独操作，可在运行操作中选择自动程序启、停控制方式，也可选择手动各个设备单独启、停控制方式。没有联锁关系的，设计为单独操作。运行人员对顺序控制设备的操作在操作员站上进行，不设常规的后备硬手操。操作员站上可显示被控设备启停及其过程中的状态、启动条件和故障报警等信息，在自动程序启、停过程中，可显示相应的正在执行的程序步；若相关步序条件不满足，则发出报警信息，并自动终止程序启停过程，经复位后若条件满足可继续操作；自动程序启停过程中，运行人员也可手动终止自动启停过程。
2．3FSSS区
锅炉炉膛安全监视系统（FSSS）由2对控制处理机（CP）、3个模件柜（4号、5号、6号柜）和29块FBM09卡、29块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。FSSS完成对燃油速断阀、蒸汽速断阀、液化气速断阀、清扫阀、油枪、点火器和MFT等的继电器控制，以及给煤机、磨煤机启停的SCS功能组。MFT继电器为失电动作型，所有进入FSSS的信号都采用三取二形式，MFT采用三取二部分动作电路。为了保证保护系统的可靠性，FSSS设计有定期自检功能，定期对系统中的传感器、辅助电源、输入和输出卡件、处理模件、跳闸电路及数据传输进行自检。
2．4MEH区
给水泵汽轮机控制系统（MEH）由1对控制处理机（CP）、1个模件柜（7号柜）和3块FBM01卡、8块FBM03卡、1块FBM04卡、2块FBM06卡、1块FBM07卡、1块FBMl2卡、1块FBM09卡以及中间继电器柜组成。MEH系统主要完成对2台驱动给水泵的小汽轮机转速的闭环控制以及对有关过程参数的监视。根据转速设定形式不同，分为3种控制方式，即手动控制、自动控制和遥控给水控制。在不同的控制方式下，有不同的转数控制范围。手动控制时，转数设定由运行人员在操作员站上手动设定给出，控制范围0—5600r／min，连续运行转速调节范围3600-5411r／min。自动控制时，分为3种不同的目标转数：900r／min、3400r／min、3600r／min。MEH根据小汽轮机的实际运行情况，选择不同的升速率，zui终将转数控制在所选定的目标转数上。小汽轮机转数达到3600r／min时，可投入遥控给水控制，其目标转数由CCS系统给出，连续运行转速调节范围3600—5411r／min。
2．5CCS及燃料控制区
该区由2对控制处理机（CP）、2个模件柜（8号、9号柜）和12块FBMOI卡、1块FBM02卡、13块FBM03卡、4块FBM04卡、1块FBM07卡、1块FBMl2卡、4块FBM09卡、4块FBMl4卡、1块FBMl7卡以及中间继电器柜组成。主要完成对单元机组的负荷控制和机组的机炉协调控制，以及对相关过程参数的监视。
2．6引风及炉膛压力控制区
该区由1对控制处理机（CP）、2个模件柜（A号、B号柜）和12块FBM01卡、2块FBM02卡、4块FBM03卡、12块FBM04卡、2块FBM07卡、1块FBMl2卡、4块FBM09卡、4块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成对风烟系统等主要过程变量的自动调节（MCS）和相关过程参数的监视（DAS），以及包括引风机的程序启、停等的SCS功能组。2．7给水减温控制区
该区由1对控制处理机（CP）、2个模件柜（C号、D号柜）和3块FBM01卡、4块FBM02卡、6块FBM03卡、3块FBM04卡、4块FBM09卡、4块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成锅炉给水和主汽温度系统等的主要过程变量的自动调节（MCS）和相关过程参数的监视（DAS），以及包括电动给水泵的程序启停功能组等的SCS控制操作。
2.8主汽、再热、抽汽及旁路控制区
该区由1对控制处理机（CP）、3个模件柜（D号、E号、F号柜）和4块FBM01卡、3块FBM02卡、2块FBM03卡、3块FBM04卡、1块FBM07卡、1块FBMl2卡、6块FBM09卡、6块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成对高低压旁路、除氧器等系统的MCS功能，以及主汽、再热汽、抽汽、旁路等系统的DAS和电动门、气动门的SCS控制功能。
2．9送风、吹灰及定排控制区
该区由1对控制处理机（CP）、4个模件柜（F号、C号、H号、I号柜）和4块FBM01卡、2块FBM02卡、4块FBM03卡、7块FBM07卡、6块FBMl2卡、16块FBM09卡、15块FBMl4卡以及中间继电08柜组成。主要完成对风烟系统等主要过程变量的自动调节（MCS）和相关过程参数的监视（DAS），以及包括送风机程序启、停等的SCS功能组，并完成吹灰系统和定排系统的程序控制。吹灰程控可实现对过热器和炉膛的全过程全自动吹扫，也可实现跳步或由运行人员组态选择吹灰器进行半自动吹扫，还可手动对单台吹灰器进行操作控制。吹灰操作在操作员站上进行，操作员站可显示各设备的动作状态及报警信息，不设后备手操。
2．10锅炉金属壁温区
该区由1对控制处理机（CP）、2个模件柜（S号、T号柜）和29块FBM02卡组成。主要完成对锅炉汽包金属温度、过热器和再热器金属壁温的监视。
2．11回热系统控制区
该区由1对控制处理机（CP）、2个模件柜（1号、J号柜）和2块FBM01卡、2块FBM03卡、3块FBM07卡、2块FBMl2卡、7块FBM09卡、6块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成回热系统等的DAS和加热器的SCS控制功能。
2．12润滑油、Ell油控制区
该区由1对控制处理机（CP）、1个模件柜（J号柜）和2块FBM01卡、1块FBM03卡、3块FBM07卡、3块FBMl2卡、2块FBM09卡、1块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成润滑油和EH油系统等的DAS和油泵的SCS控制功能。
2.13凝结水、冷却水控制区
该区由1对控制处理机（CP）、1个模件柜（K号柜）和4块FBM01卡、2块FBM03卡、3块FBM07卡、2块FBMl2卡、6块FBM09卡、5块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成凝结水、开式循环水、闭式循环水和发电机的氢、油、冷却水等系统的DAS和水泵的SCS控制功能。
2．14汽轮机和发电机本体控制区
该区由1对控制处理机（CP）、2个模件柜（L号、M号柜）和2块FBM01卡、6块FBM02卡、Z7块FBM03卡、2块FBM07卡、1块FBMl2卡、1块FBM09卡、1块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成汽轮机和发电机本体系统的DAS和发电机密封油泵的SCS控制功能。
2．15电气和SOE控制区
该区由2对控制处理机（CP）、5个模件柜（N号、O号、P号、Q号、R号柜）和15块FBM01卡、3块FBM06卡、23块FBM07卡、23块FBMl2卡、5块FBM09卡、5块FBMl4卡以及中间继电器柜组成。主要完成电气系统过程参数的监视（DAS）和对电气开关的SCS控制操作，以及单元机组的SOE等功能。
双辽发电厂一期新建工程在国产300MW机组中将电气控制纳入DCS系统。纳入DCS范围的主要有发电机系统和主厂房内的厂用电系统，包括发电机变压器线路组、发电机励磁系统、高压启动／备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及检修、照明、除尘变压器等的控制和信号测量，以及UPS系统、110V直流系统、220V直流系统和保安电源系统。可实现对500kV开关、220kV开关、6kV开关、380V开关、励磁操作、同期操作、有载调压操作、厂用电快速切换等的控制操作和保护闭锁，使得单元机组的机、炉、电控制形成了一个有机的整体。
3系统软件结构
I／A50系列DCS工作站（AW51／WP51）使用的操作系统是SunSoft公司基于UNIX操作系统的Solaris2．2，是一种32位的多任务实时操作系统。该操作系统在对称多进程、实时扩展、增强安全性、提高网络性能以及改进系统管理机构等方面具有广泛的功能，使DCS系统真正成为开放的计算机系统。50系列工作站允许信息在不同制造商提供的计算机系统间进行无缝隙的传递，用户可以随意地选择的工业标准解决方法，而不必限制于的硬件、操作系统或网络结构。
I／ASeries软件充分利用了分布式结构的特点，提供了有关智能信息管理和过程自动化的多种功能。软件系统提供了用于整体控制分解的智能控制工具软件、使用菜单和窗口来支持和协调的人机接口、用相关数据库进行全系统的信息管理、容易使用的系统组态程序、数据存取安全的支持工厂结构等，其庞大的应用软件包有：系统组态软件、综合控制组态软件、系统监视软件、设备监视软件、功能块汇总访问软件、操作员信息接口软件、系统管理显示处理软件、人机接口软件、电子表格软件（Lotus123）、历史数据库管理软件、生产模型软件、数学库、物理库、批量工厂管理软件、数据验证软件、过程*化软件、应用程序接口软件（AIS）、信息网络接口软件等。软件具有可移植性、可连接性，可操作性强，数据访问安全，以及友好的人机界面，开放的开发环境和容纳第三方软件能力等特点，充分利用了I／ASeries客户机／服务器结构的全部优势，是建立在开放系统互连模型（OSl）上的以对象为基础的通讯结构。
4系统运行情况
该DCS系统于2000年3月1日开始受电试运行，整个系统运行稳定可靠。2台机组共用一个主控室，单元机组有1台工程师站和5台操作员站置于主控室内供操作员进行运行操作，其中锅炉运行用3台、汽机2台、电气1台。整个DCS系统的任何一台工作站均可对机、炉、电各系统进行监视和控制操作，另一台工程师站置于电子间内用于组态和调试，整个系统实现了机、炉、电集中监控的目的。
5结语
双辽发电厂一期新建工程2X300MW汽轮发电机组的受电*采用DCS操作，效果良好。实践证明电气控制纳入DCS系统操作既简单方便，又节省人力，使得单元机组的机、炉、电控制形成了一个有机的整体。
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