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    工業控制從早期的就地控制、集中控制，已經發展到現在的集散控制(DCS)，在過去的20年中，過程工業對DCS系統及相關的儀表裝置進行了大量的投入，DCS系統的應用結果得到了用戶的肯定。在近十年投入使用的火電廠中，無論機組大小怎樣，系統的復雜程度如何，DCS以其特有的魅力成為電廠控制中必不可少的一部分，其在火電廠中的應用也早已為人們所熟知。但近年來，一種新能源的電廠越來越引起了各DCS廠家的注意，那就是垃圾焚燒電廠。
    隨著我國國民經濟的高速發展，城市建設規模的迅速擴大，人民群眾的生活水平有了很大提高，城市化進程明顯加速。與此同時，城市的生活垃圾也在迅猛地增加。與日俱增的垃圾所帶來的垃圾處理問題，隨著經濟可持續發展戰略的推進，環保力度的加強，已成為嚴重制約國民經濟繼續發展的瓶頸。采用填埋法一方面造成土地資源的浪費（1t垃圾的容積約為2.3m3），另一方面垃圾中的有機成份長年堆放腐爛，又嚴重污染城市空氣和地下水資源，并存在著沼氣爆炸的隱患。因此城市垃圾的無害化、減容化、資源化處理已成為各級政府迫在眉睫的任務。成立垃圾焚燒電廠則正是解決日益增長的城市生活垃圾問題的一個好辦法。因此垃圾焚燒電廠已越來越受各市的關注和歡迎。垃圾焚燒電廠建立的同時，為DCS的發展提供了更廣的空間。
    下面以杭州濱江垃圾焚燒電廠（杭州綠能環保發電有限公司）為例，談談DCS在垃圾焚燒電廠的應用。
    杭州綠能環保發電有限公司的一期工程已于2004年9月底全部投運，共配置了3臺150t/d垃圾焚燒爐、3臺15t/h余熱鍋爐及3套尾氣處理系統。并配置了1套杭州汽輪機廠生產的7.5MW凝汽式汽輪發電機組。垃圾焚燒爐采用了杭州鍋爐廠引進的日本三菱重工技術制造的馬丁式垃圾焚燒爐。
    在項目籌建之初，杭州綠能環保發電有限公司（簡稱綠能公司）就對今后公司生產運行的自動化程度提出了較高的要求，最終公司選中了北京和利時公司推出的MACSII系統，因為穩定可靠和極強的擴展性是該系統最為突出的特點。系統經過近一年的安裝調試之后，達到了公司最初提出的DCS作為總的控制系統，實現全廠機、爐、電和現場各輔機系統的一體化控制，為電廠運行提供可靠保障的同時也在最大程度上為公司節省了人力、物力和財力。
    綠能公司DCS的配置：DCS與電氣網控系統共用一個主控室和機柜室。在主控室內設置1個工程師站；8個操作員站。其中6個是鍋爐操作員站（每臺爐2個）；1個汽機操作員站；1個公用系統操作員站（除氧給水等系統用）；配置了1臺A3激光黑白網絡打印機以及1臺A3彩色噴墨網絡打印機。操作員站和工程師站全部采用DELL公司的產品；CRT采用54cm彩顯。此外還配置了冗余服務器2 臺，也采用DELL公司的產品。通過密碼和權限的設置，工程師站與所有的操作員站，可以方便地相互切換和操作，以保證實現在任何一臺操作員站及工程師站上均能對全廠的熱力系統和廠用電系統完成全部的監控功能。為了保持操作數據（特別是歷史數據）的一致性和保持系統數據的安全性與大容量的要求，MACS系統的操作層采用真正的客戶機/服務器方式（即C/S結構）。系統采用了冗余的服務器，通過服務器實現全局數據庫共享。雙冗余的系統服務器用來存儲系統所有的實時數據、歷史數據、操作記錄、事件記錄、日志記錄等。而各種功能的單元如操作員站、工程師站、現場控制站等構成不同功能的客戶機，真正實現了功能分散，危險分散，集中管理。
    MACSII系統采用了先進的現場總線技術，各部分的遠程I/O均通過Profibus-DP現場總線引入MACS系統。例如成套供貨的減溫減壓控制系統和空壓站控制系統由制造廠帶來，通過Profibus-DP現場總線與MACS系統相連。通過現場總線接入MACS的還有WOODWARD505、吹灰系統、汽機旁路系統、地磅、垃圾吊、電氣綜合自動化系統、布袋除塵及尾氣處理系統、通風系統。還有除氧器系統、循環水泵房、綜合水泵房、岸邊取水泵房等。從而節省了大量控制電纜。此外，點火部分是以硬接線方式接入MACSII系統的。
    MACSII系統配置了4對冗余的主控制器，安放在機房內的標準機柜內；電源分配柜配置了1個；而放在鍋爐汽機現場還放置了4個遠程I/O機柜。系統總點數為2328點。

杭州綠能環保發電有限公司DCS的兩大特點：

一．操作簡單，系統穩定可靠。
    DCS操作界面友好，簡單易學。為了使操作員能最輕松地掌握對系統的控制，和利時工程人員和DCS工程師對系統組態進行了反復的修改，現在操作員已能方便地對各系統運行參數進行監視并對現場設備進行控制。DCS在操作員對運行參數進行監視的同時，還為電廠的安全運行提供了雙保險―DCS的報警系統和熱工保護。DCS的報警系統包括模擬量報警和開關量報警，很大程度上為電廠運行提供了可靠的安全保障。DCS還可以通過鍵盤和CRT顯示畫面，完成所有被控對象的操作和獲取系統手動、自動運行的各種信息。提供在各種運行方式（即高一級自動方式、次一級自動方式及就地手操方式）下完善的監視和連鎖功能。所供的連鎖功能有最大的安全性，可在組件失靈或有關設備故障而出現危險時，減少所需的控制操作。連鎖控制可作解聯與否；故障及保護控制的投入與否的選擇。在DCS中，除了簡單的泵與泵之間的電氣連鎖和通過儀表接點信號對泵的保護外，MACSII系統熱工大聯鎖保護項目有（均在冗余控制站中實現）：

1．在鍋爐方面，引風機跳閘時，以及手動停爐時，停密封風機、全部送風和給料。

送風機跳閘時，停燃料供應。
啟動順序：引風機―密封風機―鼓風機―爐排―給料器
停止順序：給料器－爐排―鼓風機―密封風機―引風機
系統的連鎖主要表現在：
（1） 焚燒爐緊急停爐保護。
（2） 焚燒爐與余熱鍋爐的連鎖控制。
（3） 余熱鍋爐汽包水位過高、過低停爐。

2．汽機方面，汽輪機遇到以下任何一種狀態時，DCS將直接發送停機指令給WOODWARD505，關閉汽機主汽門。

    （1）電動主汽門前蒸汽溫度過高停機
    （2） 汽機潤滑油壓力過低停機
    （3） 汽機軸承回油溫度過高停機
    （4）發電機定子線圈鐵芯溫度過高停機
    （5） 汽機排氣壓力過高停機
    （6） 汽機軸向位移過大停機
    （7） 汽機相對脹差過大停機
    （8） 汽機轉速過高停機
    （9） 發電機內部故障停機
    （10） 汽機跳閘蒸汽大旁路自動投入塊I/O卡即冗余配置輸出。

二.系統高度的自動化程度和極強的兼容性

    在綠能公司，DCS作為總的控制系統，實現了全廠機、爐、電和現場各輔機系統的一體化控制。

1．綠能公司DCS全廠控制內容如下：

    （1）3臺150t/d馬丁式垃圾焚燒爐的爐排系統（包括給料和排渣）液壓站配置的三菱公司PLC，要求可以和全廠的DCS監控系統通信和交換信息；并且在DCS系統的CRT上實現畫面顯示和監控；3臺垃圾焚燒爐的送、引風機直接由DCS系統控制。
    （2）鍋爐的點火、吹灰、布袋除塵及尾氣處理控制系統為成套供應設備。點火部分要求以硬接線方式接入DCS，吹灰、布袋除塵及尾氣處理控制系統以通訊方式進入DCS系統。
    （3）3臺15t/h蒸發量的余熱鍋爐汽水系統全部由DCS系統來控制；包括3臺余熱鍋爐的汽包水位控制和主蒸汽溫度控制；此外還包括對余熱鍋爐外圍設備的監控。
    （4）1臺7.5MW汽輪發電機組及蒸汽旁路系統全部由DCS系統來控制；其中包括凝結器熱井水位控制；軸封抽汽壓力控制；蒸汽旁路系統溫度壓力控制；汽輪發電機組油系統、軸系統的監控等。
    （5）全廠輔助系統的DCS控制：其中包括除氧器壓力和水位的控制；循環水系統的監控；岸邊取水泵房的監控；凝結水系統的監控；工業水及生活水系統等的監控。
    （6）污水處理系統的監控。所有一次儀表由環保專業開列，控制用PLC通過以太網與DCS系統相連。
    （7）空壓站控制系統，由主設備制造廠帶來，以太網接口由主設備廠家提供。
    （8）地磅房稱重和垃圾進料吊車的控制設備由廠家帶來，以太網接口由設備廠家提供。
    （9）廠用電氣系統如上所述也納入DCS系統監控范疇。其中包括：MCC的監控、廠用電的監控；并且可以通過以太網與全廠電氣綜合保護系統實現數據通訊。
    （10）煙氣監測系統通過RS485通訊將現場采集數據發送至DCS，操作員可以很方便了解到當前煙氣的排放情況，以便及時對爐膛燃燒狀況進行調整。
    （11）全廠MIS系統通過網關對DCS進行訪問，公司領導可以在辦公室甚至在遠在外地就可以了解公司的運行情況，進行遙控指導。

2． 系統實現的順序控制（SCS）與模擬量控制（MCS）

    MACS系統實現的順序控制（SCS）功能主要用于輔機的順序啟停。運行人員可在CRT/鍵盤上操作每一個被控對象，手動操作將有許可條件，以防運行人員誤動作。設備的連鎖、保護指令將具有最高優先級；手動指令則比自動指令優先。被控設備的“啟動”、“停止”或“開”、“關”指令將互相閉鎖，且將使被控設備向安全方向動作。成對或成組的被控設備（如潤滑油泵、凝泵、給水泵等），控制系統的組態將考慮采用不同的分散處理單元或控制組件（如二進制卡件），以防系統故障時二個被控設備同時失去控制。綠能公司現場幾乎所有的泵與風機都采用DCS進行控制，各風、油、汽管道上重要的閥門也都采用DCS進行控制。高度自動化程度使綠能公司3爐1機只需要3個鍋爐操作員和1個汽機操作員就能輕松高效地完成運行任務。
    模擬量控制（MCS）是綠能公司高效運行的另一個條件。下面介紹一下全廠最為重要的，同時也是最讓人關心的幾個自動調節系統。
    （1）.爐排控制系統。綠能公司引進的是目前世界領先的日本三菱重工的馬丁逆推式垃圾焚燒設備，DCS與爐排系統通過硬接線連接，DCS直接給爐排PLC柜發送控制指令，經爐排PLC處理后對現場設備進行控制。由于中國城市生活垃圾的特殊情況（未進行過任何的分類且垃圾的熱值較低），爐排的自動控制在運行之初一點都不順利，其設計控制思路如下：在焚燒爐投入運行未達到穩定時采用爐膛溫度自動控制。系統要求爐膛溫度在850±10℃進行變化，控制系統根據爐溫的變化對爐排及給料的運行進行自動調整。在焚燒爐運行穩定以后則改爐溫自動控制為流量自動控制。系統要求主蒸汽流量在15±0.2t進行變化，控制系統根據流量的變化對爐排及給料的運行進行自動調整。在運行過程中幾乎不需要進行任何的人工干預。但由于我國城市垃圾的質量很難達到控制系統的要求，因此爐排系統投自動就顯得十分困難。為了能最大程度上發揮自動控制的作用，系統在不對PLC程序進行任何修改的情況下，在DCS上對控制進行了改動。在自動控制程序中添加了定時控制，通過定時控制，操作員可以根據爐膛的運行情況決定給停料時間，這樣就有效地將DCS與PLC結合在了一起，操作員也不用在頻繁去手動啟停爐排設備，大大縮小了操作員的勞動強度，目前爐排控制系統運行十分穩定。

    (2).給水自動控制系統。在垃圾電廠，使用最為廣泛也最讓DCS廠家及操作員頭疼的就是給水自動控制系統。綠能公司在調試期間也碰到了同樣的問題。爐膛燃燒狀況的不穩定給給水自動帶來了極大的挑戰。垃圾爐最大的一個特點就是燃燒不穩定，在帶來蒸汽流量巨大波動的同時也讓汽包水位變化較大。MACS系統采用三沖量汽包水位調節功能；低負荷時采用單沖量調節系統；負荷大于30％時一般采用由汽包水位、給水流量和蒸汽流量組成的三沖量串級調節系統來調節給水閥。在一般火電廠這種調節方式經過PID整定后基本能滿足運行要求，但完全按照這種方式用于垃圾電廠的效果并不好，在調試期間，往往給水調節自動一投，水位就波動很大，調節閥調節十分頻繁。經過多次對算法進行修改，最終將原先單純用給水流量和蒸汽流量作為補償的方式改為給水流量和蒸汽流量的差值作為補償的方式。并且在給水流量與蒸汽流量的差值超過5 t時采用增減閉鎖的方式來進行控制。這樣就大大緩解了給水流量與蒸汽流量相差過大的矛盾，最終實現了水位的穩定控制。目前，給水自動控制運行十分穩定，它能牢牢地穩住汽包水位，且調節閥不再頻繁動作。既讓運行人員感到輕松，又很好地保護了設備。
MACS在綠能公司實現的其他自動調節功能還有：

    (1).一、二次風自動調節。
    (2).引風機出口擋板開度自動調節。
    (3).過熱蒸汽溫度自動調節。
    (4).尾氣系統控制。
    (5).熱井水位調節。
    (6).除氧器壓力、水位調節。
    (7).減溫減壓器壓力、溫度調節。
    (8).汽輪機負荷的自動調節。

    目前，杭州綠能環保發電有限公司運行狀況良好，垃圾焚燒量超過了設計要求的450t/d，可以達到600t/d；發電量可以達到6.9―7.5MW；主控制系統DCS也在為公司實現高度自動化的同時帶來安全可靠的保障。