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1  MARK Ⅴ控制系統(tǒng)概述

    濟(jì)鋼燃?xì)猕D蒸汽聯(lián)合發(fā)電工程引入了2套燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組（以下簡(jiǎn)稱燃機(jī)），單機(jī)裝機(jī)容量50MW。其中燃機(jī)主機(jī)、輔機(jī)及發(fā)電機(jī)的幾乎全部自動(dòng)化控制由美國GE公司提供的SPEEDTRONIC MARK Ⅴ系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。
    美國GE公司生產(chǎn)的SPEEDTRONIC燃機(jī)控制系統(tǒng)由60年代的MARK I發(fā)展而來，經(jīng)歷了MARKⅠ、MARK Ⅱ、MARK Ⅱ＋I(xiàn)TS、MARK Ⅳ、MARK Ⅴ等幾個(gè)發(fā)展階段。1991年投入使用的MARK Ⅴ進(jìn)一步完善了三重冗余的微機(jī)系統(tǒng)，采用彩色圖形顯示及標(biāo)準(zhǔn)鍵盤的人機(jī)接口，對(duì)容錯(cuò)系統(tǒng)由MARK Ⅳ的硬件方式改用SIFT的軟件容錯(cuò)。提高了運(yùn)行可靠性以及為在線維修提供了更多的方便，還改進(jìn)了控制柜的保護(hù)系統(tǒng)，提高了安全性。

(1)  MARK Ⅴ的主要功能
    MARK Ⅴ的主要功能是實(shí)現(xiàn)燃機(jī)的控制及保護(hù)，包括機(jī)組的起停機(jī)、運(yùn)行中的監(jiān)控、自動(dòng)同期及超溫、超速、超振等保護(hù)。另外，通過增加附屬系統(tǒng)，還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)滅火、氮?dú)馇宕导暗獨(dú)饷芊獾裙δ堋?BR>
(2)  MARK Ⅴ的組成部分
    MARK Ⅴ的組成部分包括硬件和軟件部分。硬件部分主要有<R>、<S>、<T>三臺(tái)控制處理機(jī)，<C>公用數(shù)據(jù)處理機(jī)，<I>主操作接口，<P>保護(hù)處理機(jī)和<CD>、<QD>數(shù)字輸入輸出模塊。軟件部分主要指系統(tǒng)軟件與完成各種特定功能的應(yīng)用軟件。

2  MARK Ⅴ的硬件結(jié)構(gòu)及功能

2.1  總結(jié)構(gòu)圖
MARK Ⅴ控制系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。

2.4  主操作接口<I>和備用操作<BOI>
    主操作接口<I>的主要功能有：提供人機(jī)界面；管理報(bào)警信號(hào)；傳輸操作員指令；系統(tǒng)配置和加載；就地維修工作站；與DCS接口。
    在由燃機(jī)組成的聯(lián)合循環(huán)電廠中，MARK Ⅴ系統(tǒng)只是全廠DCS的一個(gè)子控制系統(tǒng)，故MARK Ⅴ必須與DCS進(jìn)行通訊聯(lián)系。MARK Ⅴ提供了RS232和Ethernet兩種接口作為選擇。RS232遵循MODBUS通訊協(xié)議的從屬結(jié)構(gòu)及RTU傳輸方式，如果距離超過50英尺，系統(tǒng)提供兩只近距離調(diào)制解調(diào)器。由于Ethernet采用目前在世界被廣泛采用TCP/IP技術(shù)協(xié)議，因此，在大型聯(lián)合循環(huán)電廠中，Ethernet這種接口方式被廣泛采用。

MARK Ⅴ與DCS之間的交換信息主要有：

(1)  管理信息，主要是MARK Ⅴ向DCS報(bào)告網(wǎng)絡(luò)通訊狀況；
(2)  事故驅(qū)動(dòng)信息，主要是MARK Ⅴ向DCS提供報(bào)警、系統(tǒng)事故和SOE信息；
(3)  周期數(shù)據(jù)信息，主要是MARK Ⅴ向DCS提供由DCS定義的數(shù)據(jù)組；
(4)  命令需求信息，主要是DCS向MARK Ⅴ提供控制指令和報(bào)警序列。

    根據(jù)需要，MARK V可配置1～2個(gè)<I>處理器，每個(gè)<I>處理器的指令對(duì)燃機(jī)均起作用，且每個(gè)<I>均可與<C>處理器或外界控制系統(tǒng)通訊，構(gòu)成冗余鏈接，此時(shí)1個(gè)<C>處理器可同時(shí)與兩個(gè)<I>鏈接，當(dāng)然也可選擇多個(gè)<C>與雙<I>構(gòu)成不同類型的冗余鏈接。這種靈活性，使MARK V的接口能力大大增強(qiáng)。
    備用操作接口<BOI>是發(fā)出指令和監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行的第2個(gè)工具。當(dāng)<I>和MARK Ⅴ控制盤間的通訊發(fā)生故障時(shí)，<BOI>就起作用了。<BOI>可用于啟動(dòng)、加/減負(fù)荷、停機(jī)。其液晶顯示器由兩行每行40個(gè)字符組成，可用于觀察報(bào)警和監(jiān)視機(jī)組運(yùn)行。
    無論<I>和<BOI>的通訊鏈接狀態(tài)如何，<BOI>隨時(shí)都可對(duì)機(jī)組發(fā)出指令。這是一個(gè)“同級(jí)－同級(jí)”控制系統(tǒng)：所有操作接口都能平等地發(fā)出指令。最新發(fā)出的指令－無論來自哪個(gè)操作接口，將決定控制系統(tǒng)的現(xiàn)行狀態(tài)。

2.5  保護(hù)模塊<P>
    保護(hù)模塊<P>包含<X>、<Y>、<Z>卡和跳閘（遮斷）卡，<X>、<Y>、<Z>是3個(gè)獨(dú)立的處理器，同樣構(gòu)成三重冗余保護(hù)硬件結(jié)構(gòu)，其主要功能有：
    (1) 超速保護(hù)功能；
    (2) 熄火保護(hù)功能；
    (3) 自動(dòng)同周期功能。
    對(duì)于轉(zhuǎn)速，<R>、<S>、<T>控制器主要完成轉(zhuǎn)速控制和基本超速保護(hù)功能，<X>、<Y>、<Z>處理器則完成危急超速保護(hù)功能。對(duì)于自動(dòng)同周期功能則由<X>、<Y>、<Z>處理器完成，<R>、<S>、<T>控制器只作檢查工作。跳閘卡中包含有獨(dú)立的繼電驅(qū)動(dòng)設(shè)備和磁性繼電器，<P>的輸出最后在跳閘卡中進(jìn)行硬件表決，以提高系統(tǒng)的可靠性。

3  MARK V的軟件結(jié)構(gòu)及功能

    SPEEDTRONIC MARK Ⅴ的軟件分操作軟件和應(yīng)用軟件兩部分，操作軟件主要有以下功能：初始化硬件；軟件數(shù)據(jù)設(shè)置初始化；系統(tǒng)日常服務(wù)；中斷管理；任務(wù)計(jì)劃表。  
    應(yīng)用軟件主要有以下功能：軟件容錯(cuò)技術(shù)(SIFT)；系統(tǒng)通訊；顯示；控制；日記；診斷。
    軟件容錯(cuò)技術(shù)(SIFT)是MARK Ⅴ的主要特點(diǎn)。該技術(shù)使主控制器<R>、<S>、<T>直接在表決鏈上交換信息，每個(gè)控制器都接收與之相聯(lián)的傳感器信號(hào)，并制成表格，然后把表格放到表決鏈上進(jìn)行信息交換，每個(gè)控制器都接收另兩個(gè)控制器的表格，從中選出中間值并用于后續(xù)的各種運(yùn)算中。這樣，當(dāng)有1只傳感器故障時(shí)，與之相聯(lián)的控制器所得到的錯(cuò)誤信息在表決后將被拋棄，在后續(xù)的各種運(yùn)算中將不再出現(xiàn)錯(cuò)誤信息。如果控制器本身出現(xiàn)故障，其算出的錯(cuò)誤指令在表決過程中同樣被拋棄，對(duì)后續(xù)的控制不造成任何影響，有故障的控制器經(jīng)診斷修復(fù)后投入運(yùn)行，并從另兩臺(tái)控制器獲取正確數(shù)據(jù)，使其控制具有正確性和連續(xù)性。
    在<R>、<S>、<T>進(jìn)行信息交換時(shí)，<C>隨時(shí)監(jiān)視它們的數(shù)據(jù)，如發(fā)現(xiàn)差異，就做出相應(yīng)的診斷，并向<I>報(bào)告所發(fā)現(xiàn)的差異及診斷結(jié)果，以提醒操作人員采取相應(yīng)的措施。

4  結(jié)語

    MARK Ⅴ控制系統(tǒng)是綜合了美國GE公司四十多年燃機(jī)控制設(shè)計(jì)與應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的新一代產(chǎn)品。由于主控制系統(tǒng)硬件采用三重冗余結(jié)構(gòu)，軟件采用容錯(cuò)技術(shù)，使該系統(tǒng)的故障容錯(cuò)性和可靠性得到大大提高。目前已在GE公司生產(chǎn)的6000/7000/9000系列燃?xì)廨啓C(jī)上得到廣泛應(yīng)用，它使燃?xì)廨啓C(jī)機(jī)組的整體壽命、可靠性、可利用率、適應(yīng)性以及維護(hù)方便性得到了很大的改善和提高。