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　　1、前言
　　
　　為提高鑫寶公司自動化控制水平和設備的安全運行周期，達到減人增效，降低運行人員勞動強度，確保機組保持穩發、滿供、安全、經濟運行， 2004年6月~9月，在機組低負荷運行及熱網全停期間進行了除氧給水和熱網系統DCS（集散型控制系統）改造。改造后，新老給泵控制室、新老熱網控制室和二工區熱水泵站合并為一個集中控制室。除氧給水和熱網系統DCS系統改造的成功，徹底解決了公司多年來汽機零米工作環境差、控制室零散、值班員工作效率低、自動化程度低和運行參數監測控制不完備等諸多問題。
　　
　　2、除氧給水和熱網系統DCS改造的主要特點
　　
　　　　a.采用一套DCS系統在一個集控室實現母管制給水系統八臺給水泵、11臺除氧器及熱網系統的一體化全微機集中監控。最大限度地滿足了八爐九機的母管制運行方式。

　　　　b.最大限度地利用了DCS系統資源，采用一體化設計，將原傳統的新老除氧給水、新老熱網獨立監護變為可全能值班的一體化全微機監控。

　　　　c.將電氣傳統的強電手動一對一監控變為微機畫面集中監控。

　　　　d.最大限度地取消了常規顯示儀表，硬手操，硬開關，只留最低限為后備，是以往的單功能控制系統無法比擬的。

　　　　e.將DKJ、DKZ系列執行器的伺服放大器取消，而使用DDS模塊利用DO卡件的輸出開關量控制方式，從而使此類執行器的調節回路和遠方控制回路外部接線完全一致，且簡捷，所以只需在DCS中組態調節器及軟手操，即可將現有遠方控制執行器改為自動調節方式。也避免了傳統外加伺服放大器不可靠所帶來的隱患及維護量，又減少了投資。

　　　　f.將事故音響、機爐給水聯絡信號、熱工信號按紐都納入DCS中，增加了DCS的監控范圍，也減少了盤面布置，降低了監盤強度。

　　　　g.對機、爐不太重要的金屬溫度熱電偶測量采用就地設補償接線箱，用普通電纜引入DCS進行軟補償，節省了補償電纜的投資。

　　h.將傳統的人工抄報表變為微機自動存儲定時或召喚打印報表。實現了所有輔機系統性能參數的在線計算，指導經濟運行。

　　　　i.采用電氣交流采樣信號板，直接進行電氣量電流測量，取消了電流變送器，在提高測量精度和可靠性的同時，減少了電流變送器備品的投資。

　　　　j.取消了原設計的DCS系統傳用接地網，將DCS系統接地改接主廠房電氣公用接地網上，節省了傳用接地網投資。

　　　　k.將五個集控室的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.將原熱網采集系統的配電器取消，利用DCS系統的24V電源對熱網112臺變送器進行供電，在提高測量精度和可靠性的同時，減少了配電器備品的投資 。

　　　　m.加裝了熱網3臺補水電動執行器，并投入自動調節。加裝了除氧器軟水電動執行器，并投入自動調節。所有除氧器壓力水位調節全部投入自動。這樣，減輕了運行人員的勞動強度，電廠的經濟性得到了提高。
　　
　　3、XDPS―400系統概述

　　XDPS―400是一種緊跟當代先進的網絡通訊技術、計算機技術、過程控制技術和CRT顯示技術發展的、廣泛采用國際標準、符合國際標準化組織（ISO）提出的開放系統互連（OSI）參考模型的主流系統，是一種集過程控制、順序控制、數據采集、監視、記錄于一體的標準的、開放的工業控制系統。
　　
　　3．1系統通信

　　XDPS―400由高速數據網和連接在網上的MMI（人機接口）與DPU（分散處理單元，又稱現場控制器）三大部分組成，通過符合IEC-1131-3的DPU圖形組態軟件，圖形顯示，報表、控制、記錄統計的生成工具軟件，可以完成實時數據采集、過程控制、順序控制、高級控制，報警檢測、監視和操作，并可完成記錄、統計、顯示、打印等工作。

　　XDPS―400的人機接口站（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間通過系統網絡的實時數據網完成數據傳輸，也可通過系統網絡中的信息數據網相互快速高效傳遞信息，用于操作系統支持的文件及打印共享，也可以通過信息數據網完成與廠級MIS網的通訊。系統網絡具有很高的可靠性和擴展性。

　　XDPS-400的系統網絡分為實時數據網與信息數據網兩部分，均采用以太網，通訊速率10Mbps，實時數據網（A，B）采用1：1冗余的總線式結構，通訊協議IEEE802.3廣播方式，可支持250個節點。信息數據網為單網，通訊協議TCP/IP。

　　DPU是系統的核心，通常由電源、兩臺相互備用的工業微機、I/O卡件、端子板等組成。工業微機采用通用的PC結構，PII233/32MBRAM，模擬量最快掃描周期100ms，開關量最快掃描周期50ms，支持高速事件順序記錄分辨率＜1ms，可帶4~8個I/O站，每站可插12塊I/O卡件，即可帶各類I/O點達1000點；DPU軟件運行新華基于windows NT 4.0的RMX-X實時多任務操作系統。冗余的DPU中，處于主控狀態的微機在每一個周期內向跟蹤機拷貝必要的數據，跟蹤機可以在一個周期內實現向主控機的切換。DPU的組態數據和中間執行數據存放于其24MB的電子盤上，斷電或重新啟動系統時均無須人為干預。

　　分散處理單元DPU的I/O站，通過I/O網絡與DPU相連，I/O網絡采用冗余或單高速串行總線Bitbus工業控制網絡傳遞實時數據及控制操作指令，軟件檢錯與糾錯，I/O網絡通訊率375-2Mbps，EIARS―485規范，命令/響應方式，主從結構。節點可達250個，最大分布距離1.2km，支持遠程I/O。
　　
　　3．2系統算法

　　XDPS具有多種標準算法模塊，包括各種PID，自整定控制模塊，算術邏輯運算，手操器，開關操作器，超前滯后，數字邏輯等。SOE分辨率＜1ms，提供C語言接口，用戶可生成其它特殊算法，如狀態變量，模糊算法等。
　　
　　3．3系統接口

　　通過標準總線（ISA，PCI）和串口（RS-232，-485，Profibus,Hart等）使用不同的I/O驅動，可與不同廠商的I/O卡件或智能儀表相連，而其軟、硬件無需作任何變動，即無需另加網關。

　　人機接口站MMI（操作員站，工程師站，歷史數據站）采用高性能的Windows NT 4.0為平臺的通用工業PC機，配以19寸或21寸CRT監視器，標準鍵盤或觸摸式鍵盤，鼠標/跟蹤球。

　　主機：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，歷史數據站可采用開放結構的相同的硬件平臺。

　　XDPS-400的I/O卡件是帶CPU的智能型輸入/輸出卡件，輸入/輸出信號的轉換與處理均在卡件內完成。卡件為標準化設計，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轉速測量卡MCP，伺服閥控制卡VCC，I/O通訊卡BC等10種卡件。MMI站通過自檢窗口可以有效地診斷與檢測卡件及每個通道的狀態。實現I/O卡件的故障自診斷與帶電插撥。

　　現場的各種I/O信號通過端子柜內的端子板用予制電纜和DPU機柜內的　　對應I/O卡件連接，實現I/O信號輸入/輸出的適配調理。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系統軟件

　　XDPS-400的軟件體系是通過人機接口站MMI的Windows NT 4.0平臺加載新華的XDPS2.0版/R05軟件構成。分為MMI軟件、DPU站的過程控制軟件與GTW軟件三大部分，通過系統網絡與I/O網絡的通訊軟件融為一體。為用戶提供最方便、易于調試的組態方法，采用同一方式，既能生成數據采集、回路控制、順序控制，又能完成高級控制，其特點：

　　a＝SAMA圖與組態圖一致的所見即所得的圖形組態方式。

　　b＝可離線、在線組態，并可進行DPU在線操作和下裝組態，而不會對現場產生影響，即具有在線修改和調試功能。

　　c＝全漢化顯示，支持中英文顯示界面。

　　d＝達到卡件通道級的狀態和故障自診斷。

　　e＝通過MMI站畫面可顯示被控對象狀態（斷電、上電、斷線等）。

　　f＝在線調試，功能塊可顯示實時值及開關量狀態。

　　操作員站OPU完成以下工作：

　　XDPS自檢，圖形顯示，單點顯示，數據庫一覽，報警一覽，報警歷史，實時趨勢和歷史趨勢，報表打印，條件觸發器。

　　工程師站ENG主要完成：

　　網絡設置，全局點目錄組態，DPU組態，MMI過程圖生成，報表生成，歷史數據和日志記錄組態，網絡管理，校對網上節點的時鐘等。
　　
　　4、應用XDPS-400改造后功能配置及效果

　　我公司改建工程在建設中已將新老給水控制室、新老熱網控制室及熱水站控制取消，采用除氧給水系統、熱網系統、熱水站統一在一個集中控制室監控。
　　
　　4.1、DCS功能覆蓋范圍：

　　監控的熱力設備有：11臺除氧器、8臺給水泵及高低壓給水母管系統，工業水系統、生水系統，熱網12臺線路水泵、10臺疏水泵、20臺熱水器、20條送水回水補水和送汽線路。這些系統的壓力、水位、流量、溫度、電流，電機操作、顯示、連鎖，各個熱力系統的自動調節。

　　功能配置：DAS(數據采集系統)；MCS（模擬量控制系統）；SCS。（順序控制系統）
　　
　　4.2、DCS系統網絡及硬件配置：

　　XDPS-400網絡配置：實時數據網1：1冗余。1：1冗余通訊接口卡，設計了傳輸出錯檢測技術，任何一條網絡故障都不會影響通訊，增強了系統的安全性與可靠性。

　　硬件配置：操作員站4臺：除氧給水操作站2臺，熱網操作站2臺；工程師站1臺。設2對DPU；除氧給水 1對；熱網 1對；每臺機組設單元電源柜一面；內設UPS電源裝置和蓄電池及控制柜電源分配。
　　
　　4.3、功能分述：
　　
　　4.3.1 DAS：a.完成所有參數的當前值或狀態顯示；b.完成對參數報警的記錄、指示、打印及處理；c.完成參數實時、歷史曲線的顯示、管理和記錄；d.完成主輔系統畫面顯示，及畫面操作。e.完成對SOE點的記錄，提示及打印；f.完成對事故追憶的記錄及打印；g.完成有關參數的補償運算，累積運算；h.報表的自動計算及打印功能；i.機組有關效率，性能參數的在線運算功能；j.具備與廠級MIS網的通訊功能；
　　
　　4.3.2 MCS： a.除氧器壓力調節系統11套；b.除氧器水位調節系統8套；c.生水加熱器溫度調節系統3套；d.熱網補水調節系統3套；e.熱水站儲水箱水位調節系統1套；f.熱水站供水壓力調節系統1套；g.熱水站供水溫度調節系統1套；h.工業水箱水位調節系統2套；共計30套。
　　
　　4.3.3 SCS：a.電動門：給水系統電動門及調節門7個、除氧器事故放水門4個、熱網回水母管事故放水電動門1個。b.電動機：給水泵8臺、給水泵油泵16臺、軟化水泵7臺、工業水泵2臺、生水泵4臺、線路水泵12臺、熱網疏水泵10臺、熱水站供水泵2臺、熱水站回水泵1臺；c.聯鎖：給水泵子功能組、軟化水泵子功能組、工業水泵子功能組、熱網線路水泵子功能組、熱網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：共設置5塊立盤；5個微機站；其中2塊立盤為除氧給水控制屏；3塊立盤為熱網控制屏；共布置70塊熱工光字牌；8臺給水泵、12臺線路水泵的后備手操和電流顯示，熱工信號按鈕都已納入DCS進行軟操，正常情況無需到立盤操作。其余表計，后備開關全部取消，也不在微機臺上另設。

　　鑫寶公司除氧給水、熱網系統改造后共取消控制盤臺16面、取消24V電源箱2臺、操作器6臺、操作開關98臺、伺服放大器8臺、數字巡測儀2臺、記錄儀15臺、常規顯示儀表157塊；電氣儀表46塊；電量變送器61個和配電器10臺。
　　
　　5、結束語

　　除氧給水、熱網熱控系統DCS改造后，于2004年9月14日投入運行。改造后驗收合格。經過實踐證明，自動投入率達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濟效益和社會效益，達到了預期的效果，為同類型電廠的技術改進提供了較好的范例。
　　
　　參考文獻：

　　XDPS分散控制系統 化學工業出版社, 2001

　　上海新華控制工程有限公司XDPS-400工程師用戶手冊。

　　上海新華控制工程有限公司XDPS-400操作員用戶手冊。

　　作者簡介：張建國（1972-），男，2005年7月畢業于東北電力學院熱能與動力工程專業，取得了工學學士學位，現為華電黑龍江亞電鑫寶熱電有限公司熱工車間自動班班長。　
　　
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