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火电厂热工控制系统的现状及展望 摘 要：介绍分散控制系统的特点、发展趋势及其在火电厂的应用现状与发展，认为DCS 仍是目前火电厂热控系统的主流；针对现 场总线控制系统的特点，分析影响FCS 的优越性在火电厂能否充分发挥的各种因素及其在火电厂的应用前景。 关键词：热工控制系统；现场总线控制系统（FCS）；分散控制系统（DCS）；火电厂 正文： 随着火力发电机组向高参数、大容量的发展，对机组自动化的要求日益提高，以“4C”（计算机、控制、通信、CRT ）技术为基础的现代火电热工自动化技术得到了相应发展。其中，最有代表性的是问世于20 世纪80 年代的微机分散控制系统（DCS），DCS 自诞生伊始，便展示出蓬勃生机，日益发展完善，并广泛应用于大机组的自动控制。目前300MW以上的火电机组，无论国产机组还是引进机组都普遍采用DCS，就连200MW、100MW 机组也使用DCS 进行改造，这主要是由于DCS 系统给电厂在安全生产与经济效益等方面带来的巨大作用，使以往任何控制系统无法与其相提并论。随着控制技术、计算机和通信技术的进一步发展和用户对生产过程控制要求的日益提高，促进了对新型控制系统的研究，一种全数字化的控制系统—现场总线控制系统（FCS）问世了，FCS 虽然有无可比拟的优越性，但在火电厂中能否充分发挥其优势，其使用前景如何是值得探讨的问题。 1 DCS 仍是目前火电厂热控系统的主流 DCS 是集中了分散仪表控制系统和集中式计算机控制系统的优点发展起来的一种系统工程技术。它采用控制功能分散、操作管理集中、信息共享的基本原则，既具有监视功能（如DAS），又具有控制功能（如CCS、SCS、FSSS、DEH），结构上采用能独立运行的工作站进行局部控制，工作站间采用局部网络进行通讯实现信息传递，在功能上，采用分层递阶控制思想，并可与更上一级计算机或网络系统进行通讯联络。火电厂DCS 的应用在不同程度上提高了火力发电机组的数据采集与处理、生产过程控制、逻辑控制、监视报警、联锁保护、操作管理的能力和水平，是目前热控系统的主流，其自身也在不断完善和发展，在火电厂热工自动化领域有广阔的应用前景。 1.1DCS 向开放化发展 火电厂自动化系统是由执行不同监控功能的计算机组成。为使多种计算机系统便于连接和通信，实现数据传递和资源共享，采用满足MAP/TOP 协议要求的开放式工业计算机系统是必然的趋势。早期的DCS 一般都采用专用控制网络将自家的工作站或可编程控制器(PLC)等产品连接起来构成，在网络中不允许连接其它厂家的产品或不同型号的产品。目前，DCS 各制造厂商纷纷将自己的专用网络进行改造，使其符合国际标准，或在自己的专用网络和普通网络之间加入网关，使其与以太网、MAP 网连接，使已有产品向开放式系统改进和完善。大多数DCS 还采用了直接容纳PC机的配置方案，使PC 机及在其上开发的软件均可在DCS上运行，并且通过PC 机也可实现不同系统间的连接，打破了DCS 自成一体的封闭局面。 1.2 软件不断丰富 大型火电机组控制对象多且复杂，具有非线性、大迟延、控制参数相互影响、干扰源多等特点，使得自动控制系统设计难度较大。在采用DCS 后，可充分利用其潜在能力，实现高级复杂控制算法，如自适应控制、模糊控制、预估控制、非线性控制、神经元控制等，以提高机组自动控制的质量。例如镇海电厂200MW 机组主汽压和主汽温的控制系统采用 模糊控制技术，调节品质明显提高；华能南通电厂将N—90分散控制系统中Smith 预估器功能应用于350MW 机组的协调控制系统，取得成功。 除控制类软件不断丰富外，一些管理类软件、报警类软件、诊断类软件也在不断优化和发展。例如汽轮机专家诊断系统已在火电厂广泛采用。软件智能化程度的提高，可进一步提高机组运行管理水平，有效提高机组可用率和经济性。 1.3 全CRT 监控模式 20 世纪90 年代，以RISC 技术为基础的Workstation 引入DCS 的人机接口（MMI）,极大地丰富了MMI 的图形功能、编程功能及人机对话功能，并满足过程监控的简捷、方便和实时性高的要求。90 年代初，国外新投运机组已实现了全 CRT 监控技术。在我国，DCS 应用初期，人们习惯和相信传统的监控设备和监控方式，因此在工程设计中仍配置了大量的传统监控设备作后备，经过近几年实践，DCS 在火电厂运行的可靠性得到了普遍肯定，目前工程设计中已取消大量传统的后备监控设备，仅保留少数几个紧急停机开关，预计不久，火电单元机组全CRT 监控技术将被广泛接受；另外，近年来大屏幕显示技术引入DCS，大大改善了人机界面。在单元机组向全CRT 监控发展的同时，火电厂其他子系统和辅助车间也在向全CRT 监控发展，这必将简化自动化系统，缩小控制室和监控面，减少监