現(xiàn)場測量儀表和執(zhí)行機(jī)構(gòu)多數(shù)為鍋爐和汽機(jī)制造廠和分包商配套。部分輔機(jī)設(shè)備配置了就地小程控，外圍除灰系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)等均配置了獨(dú)立的監(jiān)視和控制系統(tǒng)。
一、日立HIACS－5000M 分散控制系統(tǒng)
HIACS5000M分散控制系統(tǒng)是日立公司的新一代分布式過程控制系統(tǒng)，由過程控制單元CPU 、遠(yuǎn)程終端站RTB、多種I/O 模件、操作員接口站OIS、計(jì)算機(jī)接口單元GATWAY（用于與SIS接口）、工程師工作站（EWS）、通信網(wǎng)絡(luò)等構(gòu)成，其控制功能是通過大宏及由合成的大宏所組成的控制回路來實(shí)現(xiàn)。
整個(gè)儀控島由5號(hào)機(jī)組DCS、6號(hào)機(jī)組DCS、公用系統(tǒng) DCS 、實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS）、管理信息系統(tǒng)（MIS）、仿真這 6部分組成，其中SIS接口與網(wǎng)控連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，5號(hào)機(jī)組DCS、6號(hào)機(jī)組DCS、公用系統(tǒng)DCS與SIS進(jìn)行通信連接。
HIACS－5000M采用環(huán)狀通信方式，可靠性較高。外高橋電廠二期（2×90OMW）機(jī)組設(shè)計(jì)有3個(gè)環(huán)狀的控制網(wǎng)絡(luò)，分別是 5號(hào)機(jī)組控制網(wǎng)絡(luò)、6號(hào)機(jī)組控制網(wǎng)絡(luò)以及公用系統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)。每個(gè)環(huán)網(wǎng)是由μΣNETW0RK－100。雙路光纜進(jìn)行連接，每個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)之間通過藕合器進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?？刂凭W(wǎng)絡(luò)連接簡圖如圖l所示。每個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)通過GATWAY與SIS進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)全廠的DCS總網(wǎng)絡(luò)。總網(wǎng)絡(luò)連接簡圖見圖2。
HIACS－5000M通過操作員站，為過程控制及監(jiān)視和管理提供服務(wù)。它具有標(biāo)簽顯示、趨勢(shì)圖、軟操作站（M/A）、動(dòng)態(tài)流程、報(bào)替管理、報(bào)表及記錄、存檔等監(jiān)控功能。通過EWS可以進(jìn)行系統(tǒng)組態(tài)，形成系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫和操作員接口顯示點(diǎn)，同時(shí)EWS可以用于實(shí)時(shí)現(xiàn)場過程調(diào)試、參數(shù)整定等功能，大大縮短現(xiàn)場的調(diào)試時(shí)間。
5號(hào)機(jī)組DCS及公用DCS配有26對(duì)冗余的控制器，每對(duì)控制器配有相應(yīng)的I/0終端柜，另外配有4個(gè)遠(yuǎn)程I/O站。整個(gè)DCS主要包括熱控的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、燃燒器管理系統(tǒng)和爐膛安全監(jiān)視系統(tǒng)（BMS+FSSS）、順序控制系統(tǒng)（SCS)，另外電氣控制系統(tǒng)(ECS）亦在DCS中實(shí)現(xiàn)控制，DCS各子系統(tǒng)在控制中按控制功能分類，通過控制、調(diào)節(jié)、計(jì)算和監(jiān)視等自動(dòng)功能，實(shí)現(xiàn)機(jī)組整體自動(dòng)化。日立分散控制系統(tǒng)的控制邏輯分別根據(jù)鍋爐島與汽機(jī)島提供的控制邏輯和控制策略組態(tài)生成，機(jī)組協(xié)調(diào)控制的控制方案由日立公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)。鍋爐部分的控制涉及的控制系統(tǒng)有鍋爐風(fēng)煙系統(tǒng)、鍋爐汽水系統(tǒng)、鍋爐燃油系統(tǒng)和鍋爐嫩煤系統(tǒng)。汽機(jī)部分的控制涉及的控制系統(tǒng)有汽機(jī)冷卻水系統(tǒng)、汽機(jī)凝結(jié)水系統(tǒng)、汽機(jī)輔汽系統(tǒng)和汽機(jī)給水／蒸汽系統(tǒng)。上述系統(tǒng)的控制根據(jù)閉環(huán)和開環(huán)控制及控制功能的不同，分別在DAS、MCS、SCS、BMS和FSSS中實(shí)現(xiàn)。
?。?）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS)
DAS 承擔(dān)整個(gè)機(jī)組的有關(guān)參數(shù)的采集處理，其主要功能為機(jī)組過程變量的采集和處理、顯示報(bào)替記錄、打印事故追憶、日常報(bào)表打印、數(shù)據(jù)趨勢(shì)圖和打印、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及檢索、程序的開發(fā)診斷數(shù)據(jù)庫和圖形編輯等功能。
另外，DAS還提供分辨率為lms的事故順序記錄（SOE)，用于在事故發(fā)生時(shí)，按事件的先后發(fā)生順序進(jìn)行追憶。
與其他電廠機(jī)組不同的是，很多操作員站的顯示信號(hào)不是為顯示而配備的專用信號(hào)，而是與其他SCS、BMS、CCS系統(tǒng)公用的現(xiàn)場信號(hào)，如水位變送器。翰出信號(hào)既用于 CCS 中的調(diào)節(jié)，又用于 SCS 有關(guān)閥門的保護(hù)，同時(shí)又是 DAS 中的顯示信號(hào)。另外，本機(jī)組的大部分聯(lián)鎖保護(hù)信號(hào)的定值，亦來自于所采集的模擬量信號(hào)的導(dǎo)出值，沒有配備專用的水位、壓力和溫度開關(guān)用于聯(lián)鎖保護(hù)信號(hào)。
(2）協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)（MCS)
MCS在整個(gè)分散控制系統(tǒng)中承擔(dān)著最重要的閉環(huán)控制任務(wù)，能對(duì)整個(gè)熱力過程中的汽、水、油、煤、風(fēng)等主要過程變量進(jìn)行調(diào)節(jié)。
MCS共設(shè)計(jì)有146套控制回路，本臺(tái)900MW超臨界機(jī)組，在鍋爐32％的燃燒率以上，設(shè)計(jì)為滑壓運(yùn)行方式，根據(jù)滑壓運(yùn)行的控制要求，機(jī)組的協(xié)調(diào)控制方式設(shè)計(jì)有：汽機(jī)跟隨、機(jī)跟爐協(xié)調(diào)、爐跟機(jī)協(xié)調(diào)，主汽壓力根據(jù)修正的滑壓控制曲線進(jìn)行調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)過程穩(wěn)態(tài)時(shí)保持主汽門前后的壓差為當(dāng)前壓力定值下的5％的裕度，用于保證機(jī)組的調(diào)頻裕度。
運(yùn)行人員可通過操作員站在CRT畫面上進(jìn)行自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的投入和切除，另外機(jī)組設(shè)計(jì)的順序控制步驟中能對(duì)大部分的MCS回路進(jìn)行自動(dòng)投入和切除，確保機(jī)組的全自動(dòng)一鍵式啟動(dòng)。
(3）燃燒器管理系統(tǒng)和爐臉安全監(jiān)視系統(tǒng)(BMS + FSSS)
鍋爐保護(hù)控制系統(tǒng)在FSSS中實(shí)現(xiàn)，主要實(shí)現(xiàn)鍋爐主燃料跳閘（MFT）、送風(fēng)機(jī)保護(hù)、引風(fēng)機(jī)保護(hù)以及實(shí)現(xiàn)鍋爐的吹掃、泄漏試驗(yàn)及RUNBACK 等功能。保護(hù)控制系統(tǒng)采用雙重冗余的PCM控制器，同一保護(hù)的3個(gè)信號(hào)分別送入3個(gè)PCM控制器，經(jīng)每個(gè) PCM控制器3取2選擇后，再對(duì)每個(gè)PCM輸出進(jìn)行3取2處理得到保護(hù)輸出。確保保護(hù)系統(tǒng)的安全可靠。
BMS由燃油和嫩煤二大控制部分組成，燃油部分包括徽油功能組、1~4號(hào)角燃油嫩燒器控制子組；燃煤部分包括燃煤功能組、磨煤機(jī)軸頸液壓子組、磨煤機(jī)分離器子組、磨煤機(jī)一次風(fēng)子組、磨煤機(jī)子組、給煤機(jī)子組和磨煤機(jī)清潔子組。
(4）順序拉制系統(tǒng)（SCS)SCS實(shí)現(xiàn)整個(gè)機(jī)組的順序控制，SCS的使用范圍涉及到了整個(gè)機(jī)組水、汽、風(fēng)系統(tǒng)，承擔(dān)機(jī)組的輔機(jī)和兩位制閥門的啟停以及設(shè)備間的聯(lián)鎖保護(hù)。SCS的控制方式分為：設(shè)備級(jí)控制、子回路控制（SGC）、子組級(jí)控制（SGC）和組級(jí)控制（GC）。
設(shè)備級(jí)控制除對(duì)單個(gè)閥門、擋板、電動(dòng)機(jī)等設(shè)備進(jìn)行啟停、開關(guān)的控制外，還包括設(shè)備本身的聯(lián)鎖保護(hù)。 SLC 主要完成設(shè)備的切換．首選設(shè)備的選擇。SGC則是按一定的順序進(jìn)行相關(guān)設(shè)備的啟?；蜷_關(guān)，對(duì)各個(gè)設(shè)備進(jìn)行順序控制。GC 是鍋爐島或汽機(jī)島系統(tǒng)的順序控制。
二、西門子TELEPERM－XP分散控制系統(tǒng)及其子系統(tǒng)
汽輪機(jī)控制系統(tǒng)為德國西門子公司生產(chǎn)的TELEPERM－XP分散控制系統(tǒng)，主要控制對(duì)象有汽機(jī)潤滑油系統(tǒng)、控制油系統(tǒng)、軸封汽系統(tǒng)、真空系統(tǒng)、抽汽系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)水冷氫冷及汽機(jī)的自啟停等系統(tǒng)。同時(shí)，TELEPERM－XP控制裝置和SIMADYN－D 控制器相連組成汽輪機(jī)DEH。主要控制對(duì)象為汽機(jī)調(diào)門，通過改變閥門開度，改變汽機(jī)進(jìn)汽量。從而改變汽機(jī)的轉(zhuǎn)速與負(fù)荷。
MEH亦在TELEPERM－XP系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)控制。主要控制對(duì)象為主汽門、汽機(jī)調(diào)門、小機(jī)冷再進(jìn)汽調(diào)門、控制油和潤滑油系統(tǒng)。在正常情況下，MEH接受MCS來的遙控轉(zhuǎn)速指令，改變調(diào)門的開度來實(shí)現(xiàn)機(jī)組給水量的調(diào)節(jié)。
大、小機(jī)的監(jiān)視儀表為瑞士vibro－meter公司生產(chǎn)，由德國西門子公司成套提供，共配置3套VM60O 系列機(jī)械保護(hù)和監(jiān)測裝置，分別對(duì)2臺(tái)汽動(dòng)給泵和汽機(jī)的運(yùn)行進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控內(nèi)容有：軸向位移、脹差、絕對(duì)振動(dòng)、相對(duì)振動(dòng)、鑒相和偏心。 大、小機(jī)的汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）采用德國西門子公司S5可編程控制器進(jìn)行控制，由德國西門子公司成套提供。
三、其他控制系統(tǒng)
高、低壓旁路控制系統(tǒng)采用美國CCI公司提供的Modicon昆騰控制裝置，根據(jù)直流爐控制的要求，提供了定壓啟動(dòng)、滑參數(shù)運(yùn)行、超壓安全保護(hù)等功能，滿足機(jī)組冷態(tài)、溫態(tài)、熱態(tài)和極熱態(tài)啟動(dòng)的要求。
鍋爐吹灰程控系統(tǒng)其控制部分和吹灰器采用戴蒙特公司的產(chǎn)品，動(dòng)力部分也由戴蒙特公司成套。操作員可在PLC的操作面板上對(duì)吹灰器進(jìn)行操作、編輯和程序修改。正常運(yùn)行時(shí)，吹灰PLC與日立DCS通過通信連接，操作員在控制室的CRT上通過通信可直接對(duì)吹灰器進(jìn)行操作控制。
出灰系統(tǒng)設(shè)備采用德國MULLER公司的PLC程控裝置。
化學(xué)補(bǔ)水系統(tǒng)和凈水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用AB公司的PLC控制系統(tǒng)，由蘇州熱工研究所成套提供。
化學(xué)廢水系統(tǒng)的控制系統(tǒng)采用AB公司的PLC控制系統(tǒng)。由上海凱力博公司成套提供。
四、調(diào)試概況
4.1 主要調(diào)試進(jìn)度
5號(hào)機(jī)組熱控控制系統(tǒng)的主要調(diào)試進(jìn)度如表
4.2 168h 試運(yùn)的投入情況
(1)DAS共設(shè)計(jì)有如下測點(diǎn)：644點(diǎn)模擬量輸入（AI),420點(diǎn)開關(guān)量輸入（DI),124點(diǎn)開關(guān)量輸出（DO）,425點(diǎn)SOE,95點(diǎn)RTD 熱電阻輸入34點(diǎn)THC熱電偶輸入。168h試運(yùn)行期間測點(diǎn)投入率為＝100%,OAS 功能均正常投運(yùn)。
(2)MCS 共設(shè)計(jì)系統(tǒng) 146 套，在168h試運(yùn)行期間及之前均已投入。實(shí)現(xiàn)了機(jī)組負(fù)荷、燃料、給水、風(fēng)量及各子系統(tǒng)自動(dòng)控制。系統(tǒng)均能滿足運(yùn)行要求，大大緩解了運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。
(3)SCS設(shè)計(jì)有電動(dòng)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)及驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)224個(gè)。設(shè)計(jì)的子環(huán)、子組、功能組系統(tǒng)有135套，設(shè)備的聯(lián)鎖保護(hù)在子環(huán)、子組系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)，在168h試運(yùn)行中保護(hù)投入率為100%。設(shè)備投入率為100%,SCS的功能組已全部做過冷態(tài)試驗(yàn)，并進(jìn)行了熱態(tài)投運(yùn)，投入率為100％。
(4)BMS+FSSS試運(yùn)期間完成的調(diào)試功能有：MFT、鍋爐爐膛吹掃管理、點(diǎn)火器和燃燒器的啟／?？刂乒芾?，燃油泄漏試驗(yàn)以及磨煤機(jī)、給煤機(jī)的正常啟／停等功能全部投運(yùn)，制粉系統(tǒng)的組級(jí)程控亦正常投運(yùn)。
(5）汽機(jī)電液控制系統(tǒng)完成的功能有：轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制、負(fù)荷自動(dòng)控制、主燕汽壓力控制、熱應(yīng)力計(jì)算功能、超速保護(hù)功能、手／自動(dòng)并網(wǎng)功能、自動(dòng)初負(fù)荷控制、閥門在線試驗(yàn)功能、自動(dòng)切換廠用電和大機(jī)保護(hù)功能等，在168h試運(yùn)期間設(shè)備及功能的投人率為100％。
(6）小機(jī)電液控制系統(tǒng)完成的功能有：轉(zhuǎn)速自動(dòng)控制、MCS遙控控制方式、電超速等，在168h試運(yùn)期間MEH的設(shè)備及功能均能正常投人，滿足運(yùn)行要求。
(7）BPS完成的功能有：高壓旁路系統(tǒng)的壓力、溫度控制、低壓旁路系統(tǒng)的壓力、溫度控制以及相應(yīng)的高、低壓旁路系統(tǒng)的保護(hù)，在168h期間，旁路系統(tǒng)的保護(hù)全部正常投入。
五、問題與建議
(1）接口問題
由于是國內(nèi)首臺(tái)全進(jìn)口的超臨界大容量的直流爐，鍋爐島、汽機(jī)島的熱控控制邏輯分別由德國ALSTOM公司和西門子公司提供。在前期工程準(zhǔn)備過程中，中方人員通過資料消化，發(fā)現(xiàn)了許多鍋爐島與汽機(jī)島之間以及鍋爐島、汽機(jī)島與其本身分包設(shè)備的接口問題。另外，機(jī)組協(xié)調(diào)控制的設(shè)計(jì)方案雖由日立公司負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)，但日立公司無法協(xié)調(diào)ALSTOM和西門子這2家公司，最后由業(yè)主和調(diào)試單位協(xié)調(diào)3家外方進(jìn)行反復(fù)討論修改，才明確了控制方案，確定了控制接口，最后實(shí)現(xiàn)了機(jī)組協(xié)調(diào)控制。
另外，旁路作為超臨界機(jī)組啟動(dòng)的主要輔助系統(tǒng)，起著重要的控制作用。但此旁路采用非常規(guī)的控制方式。對(duì)此，我們通過資料消化，反復(fù)與ALSTOM和西門子的專家討論提出修改方案，在調(diào)試過程中不斷優(yōu)化，才得以滿足機(jī)組的各種控制方式要求。
(2）通信問題
在整個(gè)DCS島的招標(biāo)初期，就確立了將外圍所有超過20個(gè)子系統(tǒng)需通過通信連入日立DCS島的方案，實(shí)現(xiàn)機(jī)組完全集中控制，這是一個(gè)十分理想化的設(shè)想，但實(shí)際上每個(gè) DCS 都有一定的容量限制。在調(diào)試過程中，將DCS與DEH的通信連接后，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳送速度最快為6s，無法達(dá)到操作控制要求。由于我們?cè)谡{(diào)試初期就提出了將所有用于控制和保護(hù)的通信信號(hào)改為硬接線的方案，征得業(yè)主同意后，當(dāng)機(jī)立斷責(zé)成有關(guān)外方進(jìn)行修改，才使得5號(hào)機(jī)組調(diào)試中少走彎路，并實(shí)現(xiàn)了提前并網(wǎng)發(fā)電。
另外，在DCS與其余子系統(tǒng)通信的連接過程中，出現(xiàn)了DCS工程師站和操作員站死機(jī)的現(xiàn)象，目前外圍的大部分外圍子系統(tǒng)的通信未能聯(lián)入DCS，是否有必要聯(lián)入是個(gè)值得商討的問題。
(3）宏模塊的設(shè)計(jì)問題
整個(gè)DCS由日立公司總承包，而鍋爐島、汽機(jī)島的熱控控制邏輯分別由德國ALSTOM公司和西門子公司提供，日立公司沿用的是美國的控制理念，與歐洲的設(shè)計(jì)思路有沖突，導(dǎo)致日立公司在軟件設(shè)計(jì)子環(huán)控制宏模塊（SLC模塊）、子組切換宏模塊（GCM模塊）、模擬控制及手自動(dòng)切換宏模塊的過程中，雖經(jīng)強(qiáng)拼硬湊，反復(fù)修改，仍未能完全實(shí)現(xiàn)ALSTOM公司和西門子公司的控制設(shè)計(jì)思想，值得在今后的設(shè)備設(shè)計(jì)及招標(biāo)中注意。
（轉(zhuǎn)載）
