第1章熱工自動(dòng)化概論(高15萬(wàn)字)

1、第一章 熱工自動(dòng)化概論電力是現(xiàn)代生產(chǎn)與生活中的主要?jiǎng)恿Α?它是促進(jìn)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)推動(dòng)科學(xué)技術(shù)發(fā)展實(shí)現(xiàn) 國(guó)防現(xiàn)代化的重要物質(zhì)基礎(chǔ), 也是提高和改善人們物質(zhì)文化生活的重要條件。 當(dāng)今, 電力的 生產(chǎn)和耗費(fèi)已成為衡量一個(gè)國(guó)家技術(shù)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平高低的重要標(biāo)志之一。 因此, 電力工業(yè) 是先行工業(yè),它在整個(gè)國(guó)民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域中占據(jù)著極其重要的地位。在電力工業(yè)中, 火力發(fā)電是現(xiàn)代電力生產(chǎn)中的一種主要生產(chǎn)形式, 隨著全球能源形勢(shì)的 發(fā)展, 煤電的基礎(chǔ)地位越來(lái)越重要, 對(duì)煤電生產(chǎn)的節(jié)能、 環(huán)保要求也越來(lái)越高。其中火力發(fā) 電廠實(shí)行有效的控制, 即是電力工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中的一項(xiàng)基本任務(wù), 也是節(jié)能, 環(huán)保的迫切要 求。第一節(jié) 火

2、電廠生產(chǎn)過(guò)程的特點(diǎn)與控制要求火電廠實(shí)質(zhì)上是一個(gè)能源轉(zhuǎn)化工廠, 它把一次能源 (煤油天然氣等 轉(zhuǎn)化為通用性 廣效率高傳輸和使用方便的二次能源 (電能 的過(guò)程工業(yè)。 這一過(guò)程工業(yè)所具有的特點(diǎn) 及其相應(yīng)的過(guò)程控制要求,反映在以下幾個(gè)方面:(1電廠的產(chǎn)品(電能現(xiàn)階段尚不能大量地貯存。發(fā)電廠任一時(shí)刻所發(fā)出的功率和 用戶所需求的功率(包括廠用電和各種功率損耗在內(nèi) ,始終維持著平衡。即發(fā)電送電和 用電的過(guò)程是同時(shí)完成的。倘若電廠生產(chǎn)故障或中止,將即刻影響各電力用戶的正常用電, 或造成設(shè)備人身傷亡事故, 或使產(chǎn)品報(bào)廢, 嚴(yán)重的會(huì)導(dǎo)致全電網(wǎng)的瓦解, 給國(guó)民經(jīng)濟(jì)帶來(lái) 巨大的損失。因此, 電廠的生產(chǎn)過(guò)程不能隨意中斷

3、,且應(yīng)隨時(shí)適應(yīng)用戶的電能需求。這就要 求:火電廠的生產(chǎn)過(guò)程必須是連續(xù)的, 應(yīng)對(duì)負(fù)荷的變化具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力。 電力生產(chǎn)不同 于其它工業(yè), 其生產(chǎn)的連續(xù)性和負(fù)荷的適應(yīng)性要求極為嚴(yán)格, 必須通過(guò)有效的控制手段予以 保證。(2 火電廠是一個(gè)能源轉(zhuǎn)換大戶。 火電生產(chǎn)中要消耗大量的一次能源, 需經(jīng)化學(xué)能 熱能 勢(shì)能 動(dòng)能 機(jī)械能 電能的多層次能量轉(zhuǎn)換, 完成其生產(chǎn)過(guò)程。 在各層次 的能量轉(zhuǎn)換過(guò)程中, 能量的損耗是不可避免的。 因此, 在努力降低廠用電和電網(wǎng)能損的同時(shí), 盡力減少生產(chǎn)過(guò)程中的能損, 降低單位電量的一次能源消耗, 是節(jié)約能源降低發(fā)電成本 提高電力生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的根本途徑, 是電力生產(chǎn)中一項(xiàng)十分重

4、要的任務(wù)。 這就要求:火電廠的 各生產(chǎn)設(shè)備必須具有較高的運(yùn)行效率。 實(shí)踐證明, 火電機(jī)組的運(yùn)行效率不僅與單臺(tái)機(jī)組的容 量參數(shù)以及輸電電壓等級(jí)有關(guān),而且很大程度上決定于機(jī)組運(yùn)行的自動(dòng)化水平。因此, 在增大機(jī)組容量提高機(jī)組參數(shù)采用超高壓輸電的同時(shí), 采用先進(jìn)的自動(dòng)化裝置, 構(gòu)成功 能齊全的自動(dòng)化系統(tǒng), 充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)在機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測(cè)控制和管理上的作用, 控制發(fā)電機(jī) 組及其輔助設(shè)備在優(yōu)良的狀態(tài)下運(yùn)行, 是最大限度地發(fā)揮機(jī)組設(shè)計(jì)效率, 提高電力生產(chǎn)經(jīng)濟(jì) 性的必然趨勢(shì)。(3火電廠的熱力設(shè)備眾多熱力系統(tǒng)龐大生產(chǎn)過(guò)程復(fù)雜。發(fā)電機(jī)組(特別是單元 制機(jī)組 的各生產(chǎn)環(huán)節(jié)之間有著密切的聯(lián)系, 各局部生產(chǎn)過(guò)程之間的狀態(tài)

5、相互影響較大, 而 且各主要生產(chǎn)設(shè)備的動(dòng)態(tài)特性之間存在著很大的差異, 它們對(duì)負(fù)荷請(qǐng)求指令的響應(yīng)速度是不 一致的, 。 在如此條件下, 保證各生產(chǎn)設(shè)備在運(yùn)行中有機(jī)結(jié)合協(xié)調(diào)工作、可靠運(yùn)轉(zhuǎn)顯 得尤為重要。 這就要求:發(fā)電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)控制, 必須具備協(xié)調(diào)不同運(yùn)行設(shè)備工作的功能。 因此,現(xiàn)代火電廠中,協(xié)調(diào)控制是不可缺少的一項(xiàng)自動(dòng)化內(nèi)容。(4火電廠的大多數(shù)生產(chǎn)設(shè)備長(zhǎng)期處于高溫高壓高速易燃易爆或易損等惡劣 的工作條件或某種極限狀態(tài)下運(yùn)行, 一旦設(shè)備運(yùn)行有誤, 很容易引起人身設(shè)備事故, 同時(shí)會(huì)影響機(jī)組的發(fā)電能力導(dǎo)致供電不足或中斷, 直接影響國(guó)民經(jīng)濟(jì)各部門的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和人民 群眾的正常生活。因此,火電廠生產(chǎn)的安

6、全性和發(fā)供電的可靠性是非常重要的。這就要求:對(duì)火電廠的各運(yùn)行設(shè)備必須進(jìn)行經(jīng)常性的在線狀態(tài)監(jiān)測(cè); 而且火電廠的自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)具備一 定的故障預(yù)測(cè)判斷保護(hù)處理追憶與分析等功能。 除此之外, 嚴(yán)格規(guī)章制度, 提高操 作人員的運(yùn)行水平; 經(jīng)常對(duì)運(yùn)行設(shè)備進(jìn)行預(yù)防性的試驗(yàn)和檢修, 保證設(shè)備始終處于完好的運(yùn) 行狀態(tài); 迅速分析事故原因和妥善處理已發(fā)生的事故, 防止事故的擴(kuò)大和再發(fā)生也是保證安 全生產(chǎn)的必要措施。只有安全生產(chǎn),才能保證可靠地發(fā)供電。第二節(jié) 火電廠熱工自動(dòng)化簡(jiǎn)介火電廠熱工自動(dòng)化, 簡(jiǎn)稱 “ 熱控 ” , 是指在無(wú)人直接參與情況下,通過(guò)自動(dòng)化儀表和自動(dòng) 控制裝置 (包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò) 組成的檢測(cè)

7、與控制系統(tǒng), 完成火電廠熱力過(guò)程參數(shù)測(cè) 量、信息處理、 自動(dòng)控制、 自動(dòng)報(bào)警和自動(dòng)保護(hù) 等生產(chǎn)作業(yè)。在歐美及日本等地區(qū)和國(guó)家中 也稱之為 “ 儀表與控制 ” (I&C,Instrument&Control 。 它隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通信技 術(shù)和屏幕顯示技術(shù)的迅速發(fā)展, 不斷地促使火力發(fā)電廠自動(dòng)化控制水平和運(yùn)行管理水平的提 高。一、火電廠熱工自動(dòng)化的內(nèi)容(1自動(dòng)檢測(cè) 指熱力過(guò)程中溫度、壓力、流量、液位、成分等熱工參數(shù)的測(cè)量由自動(dòng) 化儀表來(lái)完成。 自動(dòng)檢測(cè)的熱工參數(shù)是監(jiān)督火電廠機(jī)組是否正常運(yùn)行的依據(jù), 是隨時(shí)調(diào)整自 動(dòng)控制作用的根據(jù),也是機(jī)組進(jìn)行經(jīng)濟(jì)核算、事故分析、自動(dòng)報(bào)警等

8、的數(shù)據(jù)來(lái)源。(2自動(dòng)控制 指應(yīng)用自動(dòng)控制裝置實(shí)現(xiàn)火電廠機(jī)組中的某些生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備的自動(dòng)運(yùn) 行和調(diào)節(jié),確保機(jī)組運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 分為自動(dòng)調(diào)節(jié)、順序控制和遠(yuǎn)方控制。(3自動(dòng)報(bào)警 指在自動(dòng)檢測(cè)的熱工參數(shù)偏離正常值時(shí),通過(guò)燈光、聲響等報(bào)警信號(hào)提 示運(yùn)行人員注意,以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)和處理異常的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備。(4自動(dòng)保護(hù) 指在熱工參數(shù)超過(guò)限定值時(shí)或相關(guān)設(shè)備運(yùn)行條件不滿足要求時(shí)投入相應(yīng) 裝置暫?；蚪K止異常的生產(chǎn)過(guò)程和設(shè)備,以免事故擴(kuò)大損傷人員和設(shè)備。二、熱工自動(dòng)化裝置的發(fā)展(1自動(dòng)檢測(cè)儀表(熱工儀表熱工儀表發(fā)展經(jīng)歷了機(jī)械式、電子管式、晶體管式、 集成電路式、微機(jī)型等階段。隨著電子技術(shù)特別是微處理機(jī)的飛速進(jìn)

9、步,微小化、集成化、 智能化的熱工儀表如雨后春筍般地涌現(xiàn)。 同時(shí)隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、 通訊技術(shù)、 圖形顯示技術(shù)和 信息管理技術(shù)的發(fā)展,基于熱工儀表和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的熱工參數(shù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)(DAS 于 20世紀(jì) 90 年代開(kāi)始大量進(jìn)入火電廠。通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)了參數(shù)采集與顯示,性能補(bǔ)償計(jì)算,數(shù)據(jù)保存 與處理, 報(bào)表打印, 事故分析等常規(guī)儀表所具有或不具有的功能。 后來(lái)分散控制系統(tǒng) (DCS 和現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS 都將 DAS 納入作為自身功能的一部分?，F(xiàn)代火電廠都建立了 全廠性能的計(jì)算機(jī)信息管理系統(tǒng) (MIS ,容易與 DAS 相連, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)數(shù)據(jù)的共享,此時(shí)管 理人員無(wú)須到現(xiàn)場(chǎng)觀看儀表就可以了解當(dāng)前火電廠運(yùn)

10、行情況,并做出合理的決策。(2自動(dòng)控制裝置(熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置其發(fā)展也經(jīng)歷了電子管型、晶體管型、集 成電路組裝型、微機(jī)型、網(wǎng)絡(luò)型等階段。電子管型以 20世紀(jì) 50年代 型電子控制儀表 和 DDZ-型電動(dòng)單元組合儀表為典型代表。 晶體管型以 60年代的 DDZ-型電動(dòng)單元組合 儀表為典型代表。 集成電路組裝型以 70年代我國(guó)自行設(shè)計(jì)的 MZ-型、 TF-900型組裝式控 制儀表和引進(jìn)生產(chǎn) SPEC200型控制裝置為典型代表。微機(jī)型以 80 年代引進(jìn)生產(chǎn)的單回路 數(shù)字調(diào)節(jié)器(即可編程控制器 PLC 為典型代表。 20世紀(jì) 90年代以來(lái),為了適應(yīng)自動(dòng)控制 裝置的更高要求, 既要集中管理生產(chǎn)過(guò)程又要將控

11、制系統(tǒng)的危險(xiǎn)盡量分散, 我國(guó)規(guī)定 300MW 及以上火電機(jī)組必須引進(jìn)基于 4C 技術(shù)(計(jì)算機(jī),網(wǎng)絡(luò)通訊,控制, CRT 顯示的 DCS 。 迄今已有 INFI-90 、 WDPF 、 TELEPERM 、 MAX1000 、 MOD-300等 DCS 系統(tǒng)應(yīng)用于我國(guó)的諸多火電,同時(shí)我國(guó)也自行開(kāi)發(fā)了一些 DCS 產(chǎn)品,并成功應(yīng)用于老機(jī)組的熱工自動(dòng)化 改造。與其它自動(dòng)控制裝置相比 DCS 具有控制室尺寸或控制表盤長(zhǎng)度大大縮小;控制 電量大量縮減; 控制系統(tǒng)所需的備品備件大量減少控制功能完善; 顯示操作集中, 故 障分散; 組態(tài)便利, 擴(kuò)展靈活; 可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。 但也存在采集和控制模塊相對(duì)集中,

12、故障危險(xiǎn)并沒(méi)有徹底分散; 現(xiàn)場(chǎng)條件惡劣仍需將測(cè)點(diǎn)通過(guò)大量電纜以電流信號(hào)輸入控制室 DCS 的 I/O模塊;無(wú)法監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng)儀表;各種 DCS 的組件和通訊協(xié)議互不相通等缺點(diǎn)。 而現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)(FCS 只有工作站,現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備兩層結(jié)構(gòu)。 FCS 具有以下突出優(yōu) 點(diǎn)全數(shù)字化、全開(kāi)放式通訊有利于減少大量信號(hào)電纜 ;現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化程度提高,具 有自診斷自維護(hù)和控制能力, 使得故障徹底分散; 維護(hù)人員在工作站就可以有效監(jiān)控現(xiàn)場(chǎng) 設(shè)備, 完成現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備狀態(tài)查詢、 控制軟件下載、運(yùn)行狀態(tài)調(diào)整等工作; 相對(duì)統(tǒng)一的技術(shù)標(biāo) 準(zhǔn)提高了現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備互操作性, 使不同廠家的產(chǎn)品可互連互換。 從英特爾公司于 1984 年發(fā)表 位總

13、線以來(lái), 世界各國(guó), 各大公司紛紛開(kāi)始研究制訂現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。 現(xiàn)在比較流行的現(xiàn)場(chǎng)總 線標(biāo)準(zhǔn)有 FF 、 PROFIBUS 、 World FIP、 LONWORKS 、 CAN 等。 PROFIBUS 在我國(guó)火 電廠有應(yīng)用實(shí)例,主要用于連接遠(yuǎn)程 I/O 和火電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)中的 PLC ,這只是 FCS 在 我國(guó)火電廠中的起步,尚需繼續(xù)發(fā)展。(3自動(dòng)報(bào)警裝置。自動(dòng)報(bào)警裝置和技術(shù)跟隨計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展已從單一的光字牌 或聲響報(bào)警發(fā)展到語(yǔ)音。多媒體報(bào)警(數(shù)字、圖象、語(yǔ)音等并逐步納入 DAS 或 DCS 中。 (4自動(dòng)保護(hù)裝置。它經(jīng)歷了機(jī)械式(氣動(dòng)或液動(dòng),繼電器式,微機(jī)型等發(fā)展階 段,也逐步納入 DC

14、S 中。三、熱工自動(dòng)化理論的發(fā)展(1 熱工儀表測(cè)量理論計(jì)算機(jī)的發(fā)展和應(yīng)用, 實(shí)現(xiàn)了熱工儀表測(cè)量和顯示的數(shù)字化、 軟件化、 網(wǎng)絡(luò)化和虛擬化, 也使得自動(dòng)控制理論可以很方便地引入到熱工儀表測(cè)量中的特性辯識(shí)和校正問(wèn)題, 形成新的 理論和方法。熱工儀表測(cè)量的輸入輸出信號(hào)之間關(guān)系 (熱工儀表輸出特性 通常是非線性函數(shù), 比如 測(cè)溫傳感器熱電偶中熱電勢(shì)和溫度的關(guān)系。 為了減小誤差, 必須進(jìn)行非線性校正:如果輸 出特性函數(shù)形式已知, 或者函數(shù)形式未知但采用曲線擬合來(lái)近似輸出特性, 那么自動(dòng)控制理 論的系統(tǒng)辯識(shí)方法就可用來(lái)辯識(shí)函數(shù)或擬合曲線中的參數(shù), 從而完成非線性校正, 最常用的 系統(tǒng)辯識(shí)方法是最小二乘法

15、如果輸出特性函數(shù)形式未知,而且不采用曲線擬合方式,那 么不依賴模型的智能控制理論是否可以引入進(jìn)行輸出特性智能辯識(shí)和非線性校正呢?答案 是肯定的。 因?yàn)橹悄芸刂评碚搶?duì)非線性函數(shù)有很強(qiáng)的處理能力。 近年來(lái)不少學(xué)者用 BP 神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了有益的嘗試,取得了較好效果。(2熱工自動(dòng)調(diào)節(jié)理論目前在火電廠中應(yīng)用最多的仍然是以 PID 調(diào)節(jié)器為基礎(chǔ)的各種控制策略,包括單回路 調(diào)節(jié)串級(jí)調(diào)節(jié)等。自 1990年以來(lái),隨著智能控制理論研究熱潮的興起、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速 進(jìn)步、自動(dòng)控制裝置性能的極大改善特別是 DCS 投入運(yùn)行,現(xiàn)代控制理論和智能控制理論 的一些成果被學(xué)者和專家引進(jìn)到火電廠熱工自動(dòng)化中,提出區(qū)分于傳統(tǒng)單

16、回路 PID 調(diào)節(jié)的 大量先進(jìn)控制策略,其中有些還成功應(yīng)用于火電廠實(shí)踐中。諸如用于過(guò)熱汽溫控制的 Smith 預(yù)估控制、 預(yù)測(cè)智能控制、 單神經(jīng)元控制、 模糊控制等。隨著 DCS 和 FCS 的發(fā)展,已 有許多公司將先進(jìn)控制技術(shù)的模塊加入系統(tǒng), 如德國(guó)西門子公司、 日本橫河公司都在其 DCS 產(chǎn)品中加入了模糊控制軟件模塊,供用戶直接調(diào)用。四、控制方式的發(fā)展(1 就地控制階段在二十年代至四十年代期間, 火力發(fā)電機(jī)組的容量還不是很大, 生產(chǎn)過(guò)程對(duì)自動(dòng)控制的要求以及當(dāng)時(shí)所具備的技術(shù)條件有限, 僅能對(duì)發(fā)電機(jī)組實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的自動(dòng)控制。 例如鍋爐蒸汽 壓力汽包水位汽輪機(jī)轉(zhuǎn)速等。 所有控制系統(tǒng)基本上分散在各控制

17、對(duì)象所在的車間就地安 裝, 各控制系統(tǒng)間相互獨(dú)立, 沒(méi)有任何聯(lián)系。 運(yùn)行人員在就地設(shè)置的控制表盤上進(jìn)行監(jiān)視和 操作。 那時(shí)期所應(yīng)用的控制設(shè)備大都是大尺寸的基地式儀表。 國(guó)外四十年代以前和我國(guó)五十 年代建設(shè)的火電廠基本上采用這種模式。(2 集中控制階段四十年代初期,由于中間再熱式機(jī)組的出現(xiàn),進(jìn)一步密切了鍋爐與汽輪機(jī)之間的關(guān)系, 為了協(xié)調(diào)機(jī)爐間的運(yùn)行, 加強(qiáng)機(jī)組的操作管理和事故處理, 滿足負(fù)荷變化對(duì)各熱力設(shè)備的 要求, 維持運(yùn)行參數(shù)的穩(wěn)定等, 要求對(duì)鍋爐和汽輪機(jī)實(shí)現(xiàn)集中控制, 即把鍋爐和汽輪機(jī)的控 制系統(tǒng)的表盤相對(duì)集中安裝在一起, 由運(yùn)行人員同時(shí)監(jiān)視和控制機(jī)爐的運(yùn)行, 保證機(jī)組的 正常運(yùn)行。 當(dāng)時(shí)

18、所采用的控制設(shè)備主要是氣動(dòng)或電動(dòng)單元組合儀表。 國(guó)外四十年代至五十年 代和我國(guó)六十年代至七十年代初期建設(shè)的火電廠大都采用這種控制方式 局部集中控制。 進(jìn)入五十年代后, 隨著火電機(jī)組容量的增大, 機(jī)組在正常運(yùn)行啟停調(diào)峰調(diào)頻事故 處理等過(guò)程中, 體現(xiàn)出機(jī)爐電三者的關(guān)系更為密切, 生產(chǎn)迫切需要對(duì)機(jī)爐電三者實(shí) 現(xiàn)集中控制與管理。 同時(shí), 由于儀表和控制設(shè)備的尺寸縮小, 新型巡回檢測(cè)儀表和局部程控 裝置的出現(xiàn), 使得將整個(gè)機(jī)組的監(jiān)視和控制表盤集中在一個(gè)控制室內(nèi)的要求成為現(xiàn)實(shí)。 此時(shí) 采用的控制設(shè)備有電動(dòng)單元組合儀表組件組裝式儀表, 也有以微處理機(jī)為核心的數(shù)字式儀 表。 國(guó)外五十年代至六十年代以及我國(guó)七十

19、年代至八十年代建設(shè)的火電廠大都采用的是這種 控制方式 機(jī)組集中控制。(3 計(jì)算機(jī)控制階段隨著火力發(fā)電機(jī)組向著高參數(shù)、 大容量的方向發(fā)展, 生產(chǎn)設(shè)備走向大型化, 生產(chǎn)系統(tǒng)日 趨復(fù)雜。 系統(tǒng)的耦合性時(shí)變性非線性等特點(diǎn)顯得更加突出; 生產(chǎn)過(guò)程中需要監(jiān)視的內(nèi)容 愈來(lái)愈多, 過(guò)程控制的任務(wù)愈來(lái)愈重, 機(jī)組的運(yùn)行與操作要求更為嚴(yán)格; 世界范圍內(nèi)的能源 危機(jī)和劇烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng), 對(duì)節(jié)約能源和減少燃料消耗的要求不斷提高; 以及環(huán)境保護(hù)和提高 生產(chǎn)文明程度的需要等, 已反映出以往的生產(chǎn)自動(dòng)化方式逐漸不能適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展, 火電廠 自動(dòng)化面臨著實(shí)際生產(chǎn)發(fā)展的嚴(yán)重挑戰(zhàn)。 另一方面, 計(jì)算機(jī)的發(fā)展與普及現(xiàn)代控制理論的 產(chǎn)

20、生與應(yīng)用以及二者相結(jié)合的計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的形成與工業(yè)滲透, 為進(jìn)一步提高工業(yè)自動(dòng) 化水平創(chuàng)造了有利條件,提供了十分重要的物質(zhì)理論基礎(chǔ)和技術(shù)手段。(一集中型計(jì)算機(jī)控制計(jì)算機(jī)控制技術(shù)在電廠的應(yīng)用, 始于五十年代末六十年代初, 1958年 9月, 美國(guó) Sterling 電廠安裝了第一個(gè)電廠計(jì)算機(jī)安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 1962年,美國(guó)小吉普賽電廠進(jìn)行了第一次電 廠計(jì)算機(jī)控制的嘗試,從那時(shí)起,火電廠開(kāi)始步入了計(jì)算機(jī)應(yīng)用的發(fā)展進(jìn)程?；痣姀S計(jì)算機(jī)控制技術(shù)應(yīng)用的初始階段, 普遍采用的是集中型計(jì)算機(jī)控制方式, 即用一 臺(tái)計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)幾十甚至幾百個(gè)控制回路和若干過(guò)程變量的控制顯示以及操作管理等。 與 常規(guī)的模擬儀表控制系

21、統(tǒng)相比,集中型計(jì)算機(jī)控制的優(yōu)越性體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面: 功能齊全,而且可實(shí)現(xiàn)先進(jìn)的復(fù)雜的控制規(guī)律和聯(lián)鎖功能; 可通過(guò)修改軟件增刪控制回路改變控制方案調(diào)整系統(tǒng)參數(shù),應(yīng)用靈活; 信息集中管理,便于分析和綜合,為實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制創(chuàng)造了條件; CRT (Cathode Ray Tube顯示替代了大量的模擬儀表,改善了人機(jī)接口,縮小了 監(jiān)視面。但是,集中型計(jì)算機(jī)控制也存在著嚴(yán)重的不足,反映在: 由于當(dāng)時(shí)的計(jì)算機(jī)硬體可靠性還不夠高, 而由一臺(tái)計(jì)算機(jī)承擔(dān)所有的控制和監(jiān)視任 務(wù),使得危險(xiǎn)高度集中, 一旦計(jì)算機(jī)發(fā)生故障,將導(dǎo)致生產(chǎn)過(guò)程全面瞬間癱瘓,危及設(shè)備安 全; 軟件龐大復(fù)雜,開(kāi)發(fā)的難度大周期長(zhǎng); 一

22、臺(tái)計(jì)算機(jī)所承受的工作負(fù)荷過(guò)大, 在計(jì)算機(jī)速度和容量有限的情況下, 影響系統(tǒng) 工作的實(shí)時(shí)性與正確性。 若采用多臺(tái)計(jì)算機(jī), 不僅要解決數(shù)據(jù)和控制信息的交換問(wèn)題, 而且 將大大增加投資和維護(hù)費(fèi)用,這是當(dāng)時(shí)存在的較大的實(shí)際困難。除此之外, 由于生產(chǎn)過(guò)程內(nèi)部機(jī)理復(fù)雜, 最優(yōu)控制所必需的有關(guān)數(shù)學(xué)模型難以建立, 性 能指標(biāo)不易確定, 控制策略尚不完整等等, 使得現(xiàn)代控制理論一時(shí)難以適應(yīng)于計(jì)算機(jī)過(guò)程控 制。 歷史條件的限制和集中型計(jì)算機(jī)控制存在的缺陷, 促使計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)向著分散化發(fā)展。 (二分散型計(jì)算機(jī)控制七十年代初, 大規(guī)模集成電路的制造成功和微處理器的問(wèn)世, 使得計(jì)算機(jī)的可靠性和運(yùn) 算速度大為提高功能增

23、強(qiáng)體積縮小, 而價(jià)格大幅度下降。 計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展與日益成熟 的分散化計(jì)算機(jī)控制思想相結(jié)合,促使火電廠自動(dòng)化技術(shù)進(jìn)入了分散型計(jì)算機(jī)控制的新時(shí) 代。所謂分散型計(jì)算機(jī)控制, 是指控制過(guò)程所采用的系統(tǒng), 是一種控制功能分散, 操作管理 集中, 兼顧復(fù)雜生產(chǎn)過(guò)程的局部自治與整體協(xié)調(diào)的新型分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) (又稱分散控 制系統(tǒng) 。自 1975年, 美國(guó) Honeywell 公司首先向市場(chǎng)推出了以微處理器為基礎(chǔ)的 TDC 2000分 散控制系統(tǒng)以來(lái),世界各國(guó)的一些主要儀表廠家也相繼研制出各具特色的各種分散控制系 統(tǒng)。例如,美國(guó) Foxboro 公司的 Spectrum 系統(tǒng),日本橫河公司的 CENTU

24、M 系統(tǒng),日立公司 的 UNITROL系統(tǒng),德國(guó) Siemens 公司的 Teleperm C 系統(tǒng)等等。 分散控制系統(tǒng)一經(jīng)問(wèn)世, 就以其功能強(qiáng)可靠性高靈活性好維護(hù)和使用方便以及良好的性能 /價(jià)格比等優(yōu)點(diǎn), 深受工業(yè)界的青睞。國(guó)外八十年代初和我國(guó)八十年代中期開(kāi)始在火電機(jī)組上應(yīng)用分散控制系統(tǒng)。 據(jù)不完全統(tǒng) 計(jì),僅 “ 七 . 五 ” 期間我國(guó)引進(jìn)約三十套分散控制系統(tǒng)應(yīng)用于電廠自動(dòng)化。 如今,國(guó)內(nèi)已投運(yùn) 和正在興建的火電廠中, 全部和部分采用分散控制系統(tǒng)的機(jī)組已有一百多臺(tái)套, 而且新建的 300MW 以上的機(jī)組將普遍采用分散控制系統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用及其自身的不斷完善與發(fā)展,加速了火電廠自動(dòng)化的

25、進(jìn)程。目前, 分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用方興未艾, 在此基礎(chǔ)上, 火電廠正向著更加完善更高層次的綜合自動(dòng) 化方向發(fā)展。(三綜合自動(dòng)化綜合自動(dòng)化是一種集控制管理決策為一體的全局自動(dòng)化模式。 它是在對(duì)各局部生產(chǎn) 過(guò)程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的基礎(chǔ)上,從全局最優(yōu)的觀點(diǎn)出發(fā),把火電廠的運(yùn)作體系視為一個(gè)整體, 在新的管理模式和工藝指導(dǎo)下, 綜合運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)與手段, 將各自獨(dú)立的局部自動(dòng)化子 系統(tǒng)有機(jī)地綜合成一個(gè)較完整的大系統(tǒng), 對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流管理過(guò)程的信息流決策過(guò) 程的決策流等進(jìn)行有效地控制和協(xié)調(diào), 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)系統(tǒng)的全局自動(dòng)化, 以適應(yīng)生產(chǎn)和管理過(guò)程 在社會(huì)發(fā)展的新形勢(shì)下提出的高質(zhì)量高速度高效率高性能高靈活性和低成本

26、的綜 合要求。開(kāi)放型分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用, 為綜合自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定良好的基礎(chǔ)。 目前, 綜合自動(dòng)化 的研究和應(yīng)用正向著縱深發(fā)展,已成為火電廠自動(dòng)化的重要發(fā)展方向。第三節(jié) 火電廠熱工自動(dòng)化的基本組成一、 DCS 系統(tǒng)(1 單元機(jī)組電氣發(fā)變組和高、低壓廠用電源系統(tǒng)納人 DCS 監(jiān)控。煙氣脫硝系統(tǒng)及汽 機(jī)旁路系統(tǒng)的監(jiān)控納入機(jī)組 DCS 。(2 兩臺(tái)機(jī)組的 DCS 之間設(shè)置一公用網(wǎng)絡(luò),分別與兩臺(tái)機(jī)組 DCS 的數(shù)據(jù)總線通過(guò)網(wǎng) 橋聯(lián)接 ; 廠用電公用系統(tǒng)、空壓機(jī)房、燃油泵房等公用系統(tǒng)接人 DCS 公用網(wǎng)絡(luò)。公用網(wǎng)絡(luò)可 根據(jù) DCS 供貨商的經(jīng)驗(yàn),獨(dú)立設(shè)置的操作員站 (如上海外高橋電廠二期工程 ,或通過(guò)單元

27、 機(jī)組操作員站對(duì)公用系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。(3 機(jī)組操作臺(tái)上設(shè)有 DCS 、 DEH 操作員站及安全停機(jī)、停爐、解列發(fā)電機(jī)等所必需 的操作按鈕 (如 :交、 直流潤(rùn)滑油泵、 真空破壞門、 再熱器安全門、 過(guò)熱器安全門及手動(dòng)停機(jī)、 停爐、發(fā)變組跳閘、滅磁開(kāi)關(guān)、柴油發(fā)電機(jī)啟動(dòng)等 。當(dāng) DCS 發(fā)生通信故障或操作員站全部 故障時(shí),可通過(guò)上述后備控制手段實(shí)現(xiàn)安全停機(jī)、停爐。DEH 系統(tǒng)作為汽輪機(jī)設(shè)計(jì)制造密不可分的一部分, 一直是由汽輪機(jī)制造廠開(kāi)發(fā)配套的。 以前, 這些專用系統(tǒng)在其軟硬件的開(kāi)放性上較差, 造成了大批電廠在集控室擁有 DCS 和 DEH 兩個(gè)操作平臺(tái) (通過(guò)硬接線完成必要的控制信號(hào)的傳輸 ,給運(yùn)行

28、人員帶來(lái)不便。為了做到信 息共享, DCS 廠商和 DEH 廠商在用戶的要求下開(kāi)始著手兩者之間的整合工作。對(duì)于一些既生產(chǎn)汽輪機(jī)又推出 DCS 設(shè)備的廠商而言, 其 DEH 系統(tǒng)的控制器、 人機(jī)界面 本身就采用了 DCS 設(shè)備,并開(kāi)發(fā)有既滿足 DEH 功能,又符合 DCS 系統(tǒng) I/O總線通信要求 的專用卡件, DEH 功能納人 DCS 系統(tǒng)自然是順理成章的, 如 ABB 公司 (PROCONTROL-P、 SIEMENS 公司 (TXP、 ALSTOM CEGELEC公司 (P320、 日立公司 (HIACS5000M、 EMERSON 公司 (OVATION等均可做到。也有 DCS 制造商與

29、汽輪機(jī)廠合作,采用成熟的 DCS 產(chǎn)品共同開(kāi)發(fā) DEH 。如東方汽輪 機(jī)廠與美國(guó) ETSI 公司合作, 采用 ABB 公司的 INFI-90軟硬件產(chǎn)品為該廠生產(chǎn)的汽輪機(jī)配套 DEH ,實(shí)現(xiàn)軟硬件平臺(tái)的一體化。MEH 與 DEH 的情況類似,要納人 DCS 技術(shù)上不存在難以逾越的困難,但同樣受到汽 輪機(jī)廠所引進(jìn)的技術(shù)方的影響,要實(shí)現(xiàn)與 DCS 系統(tǒng)的無(wú)縫連接,還有待時(shí)日的考驗(yàn)。 二、輔助系統(tǒng)集中監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)輔助系統(tǒng)的監(jiān)控采用可編程控制器 (PLC+交換機(jī) (HUB+人機(jī)接口 (MMI方式,為滿足 安裝、 調(diào)試和初期運(yùn)行過(guò)渡需要, 按照 “ 水 ” 、 “ 煤 ” 、 “ 灰 ” 三點(diǎn)設(shè)置調(diào)試終端兼臨

30、時(shí)操作員站, 隨著各輔助系統(tǒng)正常運(yùn)行后, 逐步由就地系統(tǒng)監(jiān)控轉(zhuǎn)移為集中控制室集中監(jiān)控, 就地將無(wú)人 值班。三、煙氣脫硫系統(tǒng)煙氣脫硫系統(tǒng)的控制點(diǎn), 視工程的具體情況和業(yè)主管理模式的喜好, 可與除灰系統(tǒng)合并 設(shè)置在電除塵控制室或除灰控制室,或與輸煤系統(tǒng)合并設(shè)置控制室。煙氣脫硫控制系統(tǒng)采用 FGD-DCS 或 PLC 實(shí)現(xiàn)。通過(guò) FGD-DCS/PLC的 LCD 及其鍵盤 并輔以少量的就地監(jiān)視和控制實(shí)現(xiàn)脫硫系統(tǒng)設(shè)備的啟、 停和正常運(yùn)行時(shí)的監(jiān)視和控制。 煙氣 脫硫系統(tǒng)的重要狀態(tài)、監(jiān)視和報(bào)警、聯(lián)鎖信號(hào)通過(guò)硬接線與機(jī)組 DCS 系統(tǒng)連接,以保證機(jī) 組的正常運(yùn)行, 并通過(guò)通信口與 SIS 系統(tǒng)進(jìn)行通信, 可

31、在 SIS 系統(tǒng)的工作站上調(diào)用脫硫控制 系統(tǒng)中的所有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。四、全廠數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)置全廠數(shù)字視頻網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng), 對(duì)重要設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)、 危險(xiǎn)場(chǎng)合、 無(wú)人值班的輔助系統(tǒng)通 過(guò)攝像進(jìn)行監(jiān)視。 全廠閉路電視監(jiān)視系統(tǒng)監(jiān)視點(diǎn)設(shè)置在單元控制室, 采用大型等離子顯示器 或大屏幕顯示器實(shí)時(shí)顯示, 以便對(duì)全廠的各個(gè)生產(chǎn)及輔助生產(chǎn)場(chǎng)所進(jìn)行直觀的監(jiān)視。 數(shù)字視 頻信息可通過(guò)通信接口與廠級(jí)管理信息系統(tǒng) (MlS連接,實(shí)現(xiàn)全廠信息管理。五、廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)立廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng) (SIS和廠級(jí)管理信息系統(tǒng) (MlS。 單元機(jī)組的分散控制系統(tǒng)、 輔助系統(tǒng)控制系統(tǒng)等控制系統(tǒng)與廠級(jí)實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng) (SIS實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。第

32、四節(jié) 熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的基本類型目前, 在生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)化領(lǐng)域中, 計(jì)算機(jī)的應(yīng)用已十分廣泛。 其應(yīng)用目的和方式是多種 多樣的。 因此, 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的分類方法也很多, 可以按系統(tǒng)的功能分類也可以按控制 規(guī)律分類,還可以按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)控制方式等進(jìn)行分類。一、按系統(tǒng)的功能分類按照系統(tǒng)的功能,計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可分為以下幾種類型:1、數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)常稱 DAS (Data Acquisition System 。嚴(yán)格地說(shuō), DAS 不屬于計(jì) 算機(jī)控制的范疇, 其輸出并不直接控制生產(chǎn)過(guò)程, 但是, 任何計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)都離不開(kāi)數(shù)據(jù) 的采集和處理,因此, DAS 是計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)和先決

33、條件。應(yīng)用計(jì)算機(jī)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行采集和必要的處理, 是計(jì)算機(jī)在工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中應(yīng) 用的一種最初級(jí),最為普遍的形式。系統(tǒng)原理框圖 如圖 1 1所示 。DAS 系統(tǒng)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各種參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè),并將所測(cè)參數(shù)經(jīng)過(guò)程輸入通道采入 計(jì)算機(jī)。 計(jì)算機(jī)根據(jù)預(yù)定的要求對(duì)輸入信息進(jìn)行判斷處理和運(yùn)算, 需要時(shí), 以易于接受的 形式向運(yùn)行人員屏幕顯示或打印出各種數(shù)據(jù)和圖表。 當(dāng)發(fā)現(xiàn)異常工況時(shí), 系統(tǒng)可發(fā)出聲光報(bào) 警信號(hào), 運(yùn)行人員可據(jù)此對(duì)設(shè)備運(yùn)行情況集中監(jiān)視, 并根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的信息去調(diào)整和控制 生產(chǎn)過(guò)程。 系統(tǒng)還具備大量參數(shù)的存儲(chǔ)和實(shí)時(shí)分析功能, 可保存有關(guān)運(yùn)行的歷史資料, 可對(duì) 生產(chǎn)過(guò)程趨勢(shì)進(jìn)行綜合分

34、析。 另外, 利用該系統(tǒng)采集到的生產(chǎn)過(guò)程輸入和輸出數(shù)據(jù), 可用以 建立和完善生產(chǎn)過(guò)程的數(shù)學(xué)模型。數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng), 對(duì)保證生產(chǎn)過(guò)程的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行, 簡(jiǎn)化儀表系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與布置, 減輕運(yùn)行人員的勞動(dòng)強(qiáng)度等有著重要的意義,其應(yīng)用極為廣泛。2、直接數(shù)字控制系統(tǒng)直接數(shù)字控制(Direct Digital Control 簡(jiǎn)稱 DDC 系統(tǒng),是由計(jì)算機(jī)或以微處理為基礎(chǔ) 的數(shù)字控制器取代常規(guī)模擬控制器, 直接對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行閉環(huán)控制的系統(tǒng)。 如圖 1 2所示 。在 DDC 系統(tǒng)中,計(jì)算機(jī)通過(guò)過(guò)程輸入通道對(duì)被控對(duì)象的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行巡回檢測(cè),并將 所測(cè)參數(shù)按一定的控制規(guī)律進(jìn)行運(yùn)算處理,其結(jié)果經(jīng)系統(tǒng)的過(guò)程輸出通道作

35、用于被控對(duì)象, 使被控參數(shù)達(dá)到生產(chǎn)要求的性能指標(biāo)。為了充分發(fā)揮計(jì)算機(jī)的利用率, DDC 系統(tǒng)中的計(jì)算機(jī)通常用來(lái)代替多臺(tái)模擬控制器, 控制幾個(gè)或幾十個(gè)控制回路。 這是因?yàn)樯a(chǎn)過(guò)程的變化速度相對(duì)于計(jì)算機(jī)的運(yùn)算速度是很慢 的, 計(jì)算機(jī)在一個(gè)運(yùn)算周期內(nèi)已將各回路的運(yùn)算工作做完后, 生產(chǎn)過(guò)程的被控參數(shù)還不會(huì)發(fā) 生顯著變化, 所以各控制回路都可定時(shí)地分享計(jì)算機(jī)的各種資源。 但是, 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)一旦發(fā) 生故障,將影響所有控制回路的正常工作,會(huì)給生產(chǎn)帶來(lái)嚴(yán)重后果。因此, 這種系統(tǒng)要求計(jì) 算機(jī)不僅具有良好的實(shí)時(shí)性適應(yīng)性, 而且還應(yīng)有很高的可靠性。 為確保安全生產(chǎn), 可設(shè)置 備用計(jì)算機(jī)或常規(guī)儀表控制系統(tǒng),這勢(shì)必又會(huì)

36、增加系統(tǒng)的復(fù)雜性和系統(tǒng)的投資。隨著微處理器技術(shù)的高速發(fā)展及其性能 /價(jià)格比的大幅度提高,用一個(gè)微處理器控制一 個(gè)被控回路已成為現(xiàn)實(shí),這使得 DDC 系統(tǒng)的危險(xiǎn)性得到了分散,系統(tǒng)的可靠性大大提高, 促進(jìn)了 DDC 系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用。3、操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)(又稱計(jì)算機(jī)開(kāi)環(huán)監(jiān)督控制系統(tǒng) ,該系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)地采集生 產(chǎn)過(guò)程的有關(guān)數(shù)據(jù), 然后根據(jù)一定的控制規(guī)律管理方法和數(shù)學(xué)模型, 計(jì)算出各控制回路合 適的或最優(yōu)的設(shè)定值等,并通過(guò) CRT 或打印輸出顯示出來(lái),操作人員則根據(jù)計(jì)算機(jī)提供的 信息去修正各控制回路的有關(guān)參數(shù), 把生產(chǎn)過(guò)程控制在合適或最優(yōu)狀態(tài)。 操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)原理框圖 如圖 1

37、3所示 。操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)還可以將一些復(fù)雜操作過(guò)程的操作條件操作步驟操作方法等, 預(yù) 先存入計(jì)算機(jī)中, 計(jì)算機(jī)則根據(jù)生產(chǎn)工藝流程和生產(chǎn)狀態(tài)輸出相應(yīng)地操作指導(dǎo)信息, 例如火 電廠鍋爐汽輪機(jī)發(fā)電機(jī)的啟動(dòng)或停止階段的操作, 可以采用這種方式進(jìn)行操作指導(dǎo)。 采 用操作指導(dǎo)控制系統(tǒng), 不僅可以對(duì)操作人員進(jìn)行培訓(xùn)指導(dǎo), 而且可以較安全地進(jìn)行新方案 新模型新程序新設(shè)備等的試驗(yàn)工作, 但其缺點(diǎn)是仍需要人工操作, 操作速度受到了限制。4、監(jiān)督控制系統(tǒng)監(jiān)督控制系統(tǒng)(Supervisory Computer Control 簡(jiǎn)稱 SCC 是在 DDC 和操作指導(dǎo)控制系 統(tǒng)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的。系統(tǒng)構(gòu)成原理 如圖 1 4

38、所示 。系統(tǒng)中的監(jiān)督計(jì)算機(jī)是根據(jù)反映生產(chǎn)過(guò)程工況的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和數(shù)學(xué)模型, 計(jì)算出各控制回 路的最佳設(shè)定值,并對(duì)系統(tǒng)中的模擬控制器或數(shù)字控制器(一般為 DDC 的設(shè)定值直接進(jìn) 行修改。顯然,該系統(tǒng)與操作指導(dǎo)控制系統(tǒng)相比自動(dòng)化程度更高。監(jiān)督控制系統(tǒng)是一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng), 但其監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)并不直接控制生產(chǎn)過(guò)程, 而是 完成最優(yōu)工況及其設(shè)定值的計(jì)算, 它對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的控制作用是通過(guò)改變模擬或數(shù)字控制器的 設(shè)定值予以體現(xiàn)的。監(jiān)督控制系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)兩級(jí)控制系統(tǒng), 上級(jí)是以微型機(jī)或中小型機(jī)為主體的監(jiān)督 控制級(jí), 下級(jí)是以模擬控制器或微處理器為主體的直接控制級(jí)。 采用這種系統(tǒng)的主要控制目 的在于實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的最

39、優(yōu)化。 理論分析和實(shí)驗(yàn)證明, 要使生產(chǎn)過(guò)程達(dá)到最優(yōu)控制, 常常要 求某些過(guò)程變量的設(shè)定值在一定范圍內(nèi)改變或使生產(chǎn)過(guò)程在給定的約束條件下從某一狀態(tài) 過(guò)渡到另一新?tīng)顟B(tài)的時(shí)間最小, 這些任務(wù)皆可由監(jiān)督控制計(jì)算機(jī)來(lái)完成。 監(jiān)督控制的效果取 決于控制算法的選擇和數(shù)學(xué)模型的精確程度。在有的系統(tǒng)中, 監(jiān)督計(jì)算機(jī)在執(zhí)行監(jiān)督控制的同時(shí)兼?zhèn)溆兄苯訑?shù)字控制功能。 這樣可進(jìn) 一步提高系統(tǒng)的可靠性, 即當(dāng)模擬或數(shù)字控制器所在的直接控制級(jí)發(fā)生故障時(shí), 監(jiān)督計(jì)算機(jī) 可以代為完成控制任務(wù)。而在監(jiān)督控制級(jí)發(fā)生故障時(shí),直接控制級(jí)仍可獨(dú)立完成控制操作, 只不過(guò)此時(shí)的設(shè)定值不能按優(yōu)化的要求自動(dòng)修改而已。5、多功能分級(jí)控制系統(tǒng)隨著生產(chǎn)

40、的發(fā)展, 被控對(duì)象不斷趨于復(fù)雜化大型化, 生產(chǎn)中的過(guò)程控制管理和決策 任務(wù)日益繁重, 且要求也越來(lái)越高, 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)已不僅僅滿足于生產(chǎn)過(guò)程自動(dòng)控制的單一 自動(dòng)化方式,而隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展時(shí)代進(jìn)步的沖擊市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇管理觀點(diǎn)的更 新, 來(lái)自社會(huì)技術(shù)經(jīng)濟(jì)等環(huán)境的激勵(lì)和保障生產(chǎn)體系優(yōu)良運(yùn)作的客觀需求, 迫切需要對(duì) 一些大型的復(fù)雜的生產(chǎn)過(guò)程的物質(zhì)流信息流決策流進(jìn)行全面有效地控制和協(xié)調(diào)。 分級(jí) 控制系統(tǒng)(Hierarchical Control System 簡(jiǎn)稱 HCS 正是適應(yīng)這一要求,在控制計(jì)算機(jī) 通信 CRT 顯示等技術(shù)飛速發(fā)展的基礎(chǔ)上應(yīng)運(yùn)而生的多功能控制系統(tǒng)。 HCS 的基本結(jié)構(gòu)如 圖 1

41、5所示 。分級(jí)控制系統(tǒng)是一個(gè)集控制和管理為一體的工程大系統(tǒng)。 它所要求解決的不僅是局部過(guò) 程控制的優(yōu)化問(wèn)題, 而是全局總目標(biāo)和總?cè)蝿?wù)的優(yōu)化問(wèn)題。 最優(yōu)化的目標(biāo)函數(shù)包括產(chǎn)量最高 品質(zhì)最好原料和能耗最少成本最低設(shè)備狀況最佳可靠性最高環(huán)境污染最小等 各項(xiàng)指標(biāo), 它體現(xiàn)了技術(shù)經(jīng)濟(jì)環(huán)境等多方面的要求。 分級(jí)控制系統(tǒng)采用縱向分層橫向 分散的處理方法,體現(xiàn)了系統(tǒng)工程中 “ 分散 ” 與 “ 協(xié)調(diào) ” 的概念,能有效地解決大型工業(yè)生產(chǎn)過(guò) 程的控制管理及其優(yōu)化的問(wèn)題。圖 1 6所示分級(jí)控制系統(tǒng)由四級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)組成,各級(jí)采用不同類型不同功能的計(jì)算機(jī)構(gòu)成具有一定相對(duì)獨(dú)立性的子系統(tǒng), 承擔(dān)指定的任務(wù), 各系統(tǒng)之間使用

42、高速通訊 線路向上連接,相互溝通信息,協(xié)調(diào)一致地工作。直接控制級(jí)是分級(jí)控制系統(tǒng)的最低層次,一般是由 DDC 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn),也可由模擬控制器 實(shí)現(xiàn)。 它與被控生產(chǎn)過(guò)程直接相連 (如給水泵的調(diào)速機(jī)構(gòu)送風(fēng)檔板的執(zhí)行機(jī)構(gòu)等 可對(duì)生 產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集過(guò)程控制 (如 PID 比值前饋串級(jí)等控制 設(shè)備監(jiān)測(cè)系統(tǒng)測(cè) 試和診斷報(bào)警以及冗余切換等功能。監(jiān)督控制級(jí)除完成各生產(chǎn)過(guò)程的優(yōu)化控制計(jì)算和最佳設(shè)定值的設(shè)定外, 還負(fù)責(zé)各直接控 制級(jí)工作的協(xié)調(diào)管理, 以及與上位生產(chǎn)管理級(jí)計(jì)算機(jī)的聯(lián)系。 同時(shí)還可實(shí)現(xiàn)綜合顯示操作 指導(dǎo)集中操作歷史數(shù)據(jù)存貯定時(shí)報(bào)表打印控制回路組態(tài)和參數(shù)修改故障報(bào)告和 處理等功能。 在火電廠的控制中, 監(jiān)

43、督控制級(jí)往往對(duì)應(yīng)著某一單元機(jī)組或某一主要熱力設(shè)備。 生產(chǎn)管理級(jí)負(fù)責(zé)全廠的生產(chǎn)協(xié)調(diào), 指揮和控制生產(chǎn)的全局。 包括制定生產(chǎn)計(jì)劃, 實(shí)現(xiàn)生 產(chǎn)調(diào)度,協(xié)調(diào)生產(chǎn)運(yùn)行;安排設(shè)備檢修,組織備品備件;收集生產(chǎn)信息,監(jiān)督生產(chǎn)工況,調(diào) 整生產(chǎn)策略;分析生產(chǎn)數(shù)據(jù),進(jìn)行生產(chǎn)評(píng)估等等,它還可以與上一級(jí)控制層相互傳遞數(shù)據(jù), 接受上級(jí)生產(chǎn)指令,報(bào)告全廠生產(chǎn)狀況。經(jīng)營(yíng)管理級(jí)負(fù)責(zé)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)方向和決策, 它全面收集來(lái)自各方面各部門以及用戶市 場(chǎng)和相關(guān)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)信息和技術(shù)管理要求, 按照經(jīng)濟(jì)規(guī)律組織原則整體優(yōu)化和全面協(xié) 調(diào)的要求以及實(shí)際具備的能力, 進(jìn)行全方位大范圍的綜合決策, 并及時(shí)將決策結(jié)果通知它的 下一級(jí)管理計(jì)算機(jī),必要時(shí)

44、也可向上級(jí)主管部門傳輸有關(guān)信息。經(jīng)營(yíng)管理級(jí)涉及范圍很廣, 它包括工程技術(shù)生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)資源商務(wù)質(zhì)量后勤人事教育檔案環(huán)境等眾 多方面,是企業(yè)的最高管理層次。應(yīng)當(dāng)指出:分級(jí)控制系統(tǒng)并非全是以上固定模式, 它的層數(shù)以及各層的功能, 是根據(jù)生 產(chǎn)實(shí)際需要和實(shí)際條件而設(shè)置的。二、按系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分類按照計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu),可以將系統(tǒng)劃分為集中型和分散型兩類:1、 集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)該系統(tǒng)是把幾十甚至幾百個(gè)控制回路以及上千個(gè)過(guò)程變量的控制顯示操作等集中 在單一的計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn), 即在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集數(shù)據(jù)處理數(shù)據(jù)存儲(chǔ)過(guò)程監(jiān)視 過(guò)程控制參數(shù)報(bào)警故障檢測(cè)生產(chǎn)調(diào)度生產(chǎn)協(xié)調(diào)生產(chǎn)管理等眾多功能。 系統(tǒng)基本 結(jié)構(gòu)

45、如圖 1 6所示 。集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在計(jì)算機(jī)控制的早期階段應(yīng)用較多, 鑒于它自身的優(yōu)缺點(diǎn) (見(jiàn)本 章第二節(jié) ,大型工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程已基本上不采用這類結(jié)構(gòu)的控制系統(tǒng)了,而對(duì)于那些小型生 產(chǎn)過(guò)程或生產(chǎn)設(shè)備的控制,這類系統(tǒng)仍可應(yīng)用。2、 分散型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)分散型控制系統(tǒng)(Distributed Control System 簡(jiǎn)稱 DCS ,又稱集散型控制系統(tǒng)或分布 式控制系統(tǒng)。分散型控制系統(tǒng)是以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心, 與信號(hào)處理技術(shù)測(cè)量控制技術(shù)通訊網(wǎng)絡(luò)技 術(shù)人機(jī)接口和 CRT 顯示技術(shù)密切結(jié)合,在不斷以新技術(shù)成果充實(shí)的條件下,針對(duì)大型工 業(yè)生產(chǎn)和日益復(fù)雜的過(guò)程控制要求, 從綜合自動(dòng)化的角度出發(fā), 在吸

46、收分散式儀表控制系統(tǒng) 和集中型計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)之基礎(chǔ)上, 按照控制功能分散操作管理集中兼顧復(fù)雜生 產(chǎn)過(guò)程的局部自治和整體協(xié)調(diào)的設(shè)計(jì)思想,研制開(kāi)發(fā)的一種處于新技術(shù)前沿的新型控制系 統(tǒng)。分散控制系統(tǒng)是由以微處理器為核心的基本控制單元數(shù)據(jù)采集站高速數(shù)據(jù)通道 上位監(jiān)控和管理計(jì)算機(jī)以及 CRT 顯示操作站等組成。系統(tǒng)的基本組成 如圖 1 7所示 ?；究刂茊卧侵苯涌刂粕a(chǎn)過(guò)程的硬件和軟件的有機(jī)結(jié)合體,是 DCS 的基礎(chǔ)?；?控制單元用來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)(單回路或多回路數(shù)字控制和(或順序控制梯形邏輯控制等, 完成常規(guī)模擬儀表所能完成的一切控制功能。 高速數(shù)據(jù)通道是信息交換的物理媒介, 它把分 散在不同物理

47、位置上執(zhí)行不同任務(wù)的各基本控制單元數(shù)據(jù)采集站上位計(jì)算機(jī) CRT 顯 示操作站等連接起來(lái),形成一個(gè)信息共享的控制和管理系統(tǒng)。 CRT 顯示操作站是用戶與系 統(tǒng)進(jìn)行信息交換的設(shè)備,它以屏幕窗口形式或文件表格形式提供人與過(guò)程人與系統(tǒng)的界 面, 可以實(shí)現(xiàn)操作指令輸入各種畫(huà)面顯示控制系統(tǒng)組態(tài)系統(tǒng)仿真等功能。 上位計(jì)算機(jī) 用于對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的管理和監(jiān)督控制, 協(xié)調(diào)各基本控制單元的工作, 實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過(guò)程的最優(yōu)化控 制,并在大容量存儲(chǔ)器中建立數(shù)據(jù)庫(kù)。有的 DCS 并沒(méi)有設(shè)置上位計(jì)算機(jī),而是把上位計(jì)算 機(jī)的功能分散到系統(tǒng)的其它一些工作站中, 建立分散的數(shù)據(jù)庫(kù), 并為整個(gè)系統(tǒng)所共用, 各個(gè) 工作站可以透明地訪問(wèn)它。 這

48、種系統(tǒng)可以避免大量數(shù)據(jù)集中所造成的數(shù)據(jù)通訊阻塞和計(jì)算機(jī) 潛能飽和, 使得系統(tǒng)的功能更加分散,可靠性更高。數(shù)據(jù)采集站主要用來(lái)采集各種數(shù)據(jù),以 滿足系統(tǒng)監(jiān)測(cè)控制以及生產(chǎn)管理與決策計(jì)算的需要。 網(wǎng)間連接器是本系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)與其它標(biāo)準(zhǔn) 的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行通訊聯(lián)系的接口, 系統(tǒng)配備合適的網(wǎng)間連接器, 可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)聯(lián)系把其它一 些計(jì)算機(jī)系統(tǒng)納入到本系統(tǒng)中來(lái),使得本系統(tǒng)的通訊性能具有時(shí)代要求的開(kāi)放性。分散控制系統(tǒng)采用的是多微處理器分散化的控制結(jié)構(gòu), 每臺(tái)微處理器只控制某一局部過(guò) 程, 一臺(tái)微處理器發(fā)生故障將不會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程, 從而使危險(xiǎn)性分散, 整個(gè)系統(tǒng)的可靠 性提高。 同時(shí), 由于系統(tǒng)硬件采用了標(biāo)準(zhǔn)的模件結(jié)構(gòu),

49、 很容易根據(jù)需要擴(kuò)大和縮小系統(tǒng)的規(guī) 模,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)靈活, 應(yīng)用范圍廣泛。 另外,該系統(tǒng)還具有通用性強(qiáng)系統(tǒng)組態(tài)便利控制功 能完善數(shù)據(jù)處理方便顯示操作集中人機(jī)界面友好安裝簡(jiǎn)單調(diào)試方便運(yùn)行安全 可靠的特點(diǎn),這也正是計(jì)算機(jī)過(guò)程控制系統(tǒng)的主要發(fā)展方向。應(yīng)當(dāng)指出:上述分散控制系統(tǒng)的模式并非最終模式, 因?yàn)樗€處在不斷發(fā)展和完善的過(guò) 程中,新的思想和新興技術(shù)將不斷滲透和體現(xiàn)到系統(tǒng)的設(shè)計(jì)之中。有關(guān)分散控制系統(tǒng)的詳細(xì)內(nèi)容,將在后續(xù)章節(jié)里重點(diǎn)介紹。(5按控制規(guī)律分類按照控制系統(tǒng)所采用的控制規(guī)律,可以分為:1、 比例積分微分(簡(jiǎn)稱 PID 控制系統(tǒng)控制器的輸出是輸入的比例積分微分的函數(shù)。 PID 控制結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,參數(shù)容

50、易調(diào)整, 是一種技術(shù)成熟應(yīng)用最廣的控制系統(tǒng)。2、 程序和順序控制系統(tǒng)程序控制系統(tǒng)是使被控量按照一定的或預(yù)先設(shè)置的時(shí)間函數(shù)變化的系統(tǒng), 被控量?jī)H為時(shí) 間的函數(shù)。 順序控制系統(tǒng)是程序控制的擴(kuò)展, 其特點(diǎn)是系統(tǒng)的設(shè)定值在各個(gè)時(shí)期可以是不同 的物理量, 且每次給出的設(shè)定值既是時(shí)間的函數(shù), 又取決于對(duì)以前控制結(jié)果的邏輯判斷。 順 序控制系統(tǒng)在火電廠的應(yīng)用十分廣泛, 涉及到風(fēng)機(jī)、 給水泵、 磨煤機(jī)等大型輔機(jī)的啟停和輸 煤系統(tǒng)吹灰系統(tǒng)、除灰除渣系統(tǒng)以及化學(xué)水處理等系統(tǒng)。3、 復(fù)雜規(guī)律控制系統(tǒng)控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)除過(guò)渡過(guò)程的品質(zhì)外, 從生產(chǎn)的整體效果看, 還包括能耗最小時(shí) 間最短產(chǎn)量最高質(zhì)量最好等綜合性指標(biāo)。對(duì)

51、于客觀存在的隨機(jī)擾動(dòng),僅采用 PID 控制 難以同時(shí)滿足各項(xiàng)性能指標(biāo)的要求。 此時(shí), 可根據(jù)生產(chǎn)的實(shí)際需要, 引進(jìn)相應(yīng)的復(fù)雜控制規(guī) 律來(lái)改善和提高系統(tǒng)的性能指標(biāo)。 例如前饋控制純滯后補(bǔ)償控制串級(jí)控制是實(shí)際應(yīng)用系 統(tǒng)中最常見(jiàn)的復(fù)雜控制規(guī)律, 除此之外, 還有多變量解耦控制最少拍控制最優(yōu)控制自 適應(yīng)控制自學(xué)習(xí)控制等等。4、 智能控制系統(tǒng)智能控制系統(tǒng)是人工智能運(yùn)籌學(xué)和控制理論的應(yīng)用體現(xiàn)， 是先進(jìn)的方法學(xué)理論與解決 現(xiàn)實(shí)技術(shù)問(wèn)題的系統(tǒng)理論相結(jié)合的產(chǎn)物。 它可模仿人的思維過(guò)程處理方法， 具有很強(qiáng)的綜 合分析和決策能力。目前，智能控制在火電廠的應(yīng)用尚處于摸索起步階段，例如人工神經(jīng) 網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用研究，故障診斷

52、專家系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)研究等等?？梢灶A(yù)料，在走向火電廠全面綜合自 動(dòng)化的道路上，智能控制的滲透將越來(lái)越深入應(yīng)用將更廣泛。 (6 按控制方式分類 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)按其控制方式可分為開(kāi)環(huán)控制系統(tǒng)和閉環(huán)控制系統(tǒng)兩大類。 有關(guān)開(kāi)環(huán)和 閉環(huán)控制系統(tǒng)的定義此處無(wú)須贅述。 第五節(jié) 熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的基本要求 由于火電生產(chǎn)的復(fù)雜性特殊性，要求所應(yīng)用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)除了具備卓越的數(shù)據(jù)處 理能力和富有競(jìng)爭(zhēng)的性能價(jià)格比外，對(duì)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)還有以下幾點(diǎn)基本要求： 一. 可靠性要求高 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可靠性是保證火電機(jī)組安全運(yùn)行的基礎(chǔ)。 在火電生產(chǎn)中計(jì)算機(jī)控制系 統(tǒng)與生產(chǎn)過(guò)程保持著密切的聯(lián)系， 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)發(fā)生任何故障都會(huì)對(duì)生產(chǎn)

53、過(guò)程產(chǎn)生嚴(yán)重影 響， 由于可靠性不影響機(jī)組的正常運(yùn)行或造成運(yùn)行事故， 將對(duì)電力生產(chǎn)和電力用戶帶來(lái)嚴(yán)重 的后果。因此，火電廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)具有較高的可靠性，在數(shù)量級(jí)上應(yīng)高于被控機(jī)組的 可靠性，通常要求電廠計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的可用率指標(biāo)在 99.6%以上。提高計(jì)算機(jī)自身的可靠 性采用分散結(jié)構(gòu)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)系統(tǒng)的關(guān)鍵部件采取冗余措施增強(qiáng)系統(tǒng)的容錯(cuò) 能力和診斷能力加強(qiáng)對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)選型安裝調(diào)試維護(hù)等各環(huán)節(jié)的把關(guān)， 都是提高 和保證計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)可靠性的有效措施。 二. 實(shí)時(shí)性要求好 所謂實(shí)時(shí)性是指計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成生產(chǎn)過(guò)程指定任務(wù)的及時(shí)性。任一生產(chǎn)過(guò)程和計(jì)算機(jī)都 有其自身的運(yùn)動(dòng)規(guī)律， 火電生產(chǎn)嚴(yán)格要求計(jì)算

54、機(jī)控制系統(tǒng)的采樣運(yùn)算和操作速度必須與它 所控制的生產(chǎn)過(guò)程的實(shí)際運(yùn)行速度相適應(yīng)， 能對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的微小變化及時(shí)察覺(jué)， 及時(shí)地進(jìn)行 計(jì)算和控制，以保證系統(tǒng)良好的實(shí)時(shí)性。系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性依賴于系統(tǒng)的硬件和軟件兩個(gè)方面， 系統(tǒng)的實(shí)時(shí)時(shí)鐘和時(shí)鐘管理程序中斷優(yōu)先級(jí)處理電路和中斷處理程序?qū)崟r(shí)操作系統(tǒng)等， 皆是實(shí)時(shí)性的基本保證。 三. 適應(yīng)性要求強(qiáng) 工業(yè)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的工作環(huán)境一般不如科學(xué)計(jì)算所用的計(jì)算機(jī)工作環(huán)境那樣完 善，在不同程度上處于高溫潮濕粉塵震動(dòng)腐蝕磁場(chǎng)等不利條件下，因此，要求所 采用的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)， 能切實(shí)適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境， 并能在環(huán)境條件有所惡化的情況下正常進(jìn)行。 另外， 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)應(yīng)具備與過(guò)程

55、設(shè)備連接的良好接口， 能適應(yīng)構(gòu)成實(shí)用硬件系統(tǒng)的需要。 當(dāng)然，火電廠應(yīng)按火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)運(yùn)行檢修導(dǎo)則和其它有關(guān)規(guī)程的要求，滿足 分散控制系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的要求，以確保分散控制系統(tǒng)的正常工作。 四. 人機(jī)聯(lián)系要求完善 在以 CRT 為中心的監(jiān)控模式下， 人機(jī)對(duì)話顯得十分重要。 火電生產(chǎn)要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng) 必須具備完善的人機(jī)接口和人機(jī)界面。 能及時(shí)有效地進(jìn)行參數(shù)監(jiān)視運(yùn)行操作、 系統(tǒng)組態(tài) 以及異常情況下的故障診斷和處理等， 而且要求人機(jī)聯(lián)系方式簡(jiǎn)單直觀明確方便快 捷規(guī)范安全。 五. 軟件配備要求齊全 計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)除應(yīng)具備驅(qū)動(dòng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各組成部分正常運(yùn)轉(zhuǎn)的常規(guī)系統(tǒng)軟件外， 還應(yīng) 具備完善的實(shí)時(shí)操作

56、系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)管理系統(tǒng)文件管理系統(tǒng)軟件， 以及滿足大型工業(yè)生產(chǎn)過(guò) 程控制需要的各種應(yīng)用軟件， 例如： 控制策略和控制算法軟件系統(tǒng)的組態(tài)軟件系統(tǒng)的通 訊軟件圖形顯示軟件歷史數(shù)據(jù)記錄軟件圖符庫(kù)軟件用戶操作鍵定義軟件等等。 性能 優(yōu)良的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)需要功能齊全的軟件系統(tǒng)支持， 這要求計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)廠商能根據(jù)實(shí) 際過(guò)程控制的需要配套提供豐富的軟件，用戶在系統(tǒng)選型時(shí)對(duì)此應(yīng)予以高度重視。同時(shí)，用 戶也應(yīng)重視有關(guān)應(yīng)用軟件的開(kāi)發(fā)與完善。 第六節(jié) 熱工自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀與展望 一、火電廠熱工自動(dòng)化的現(xiàn)狀 國(guó)內(nèi) 300 MW 及以上火電機(jī)組已普遍采用 DCS， 提高了運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性。 DCS 和 PLC 之間的

57、界限日益模糊，大多數(shù)的 PLC 都帶有通訊接口，可以方便地連入 DCS。為實(shí)現(xiàn) 信息化管理， 可將 DCS 中運(yùn)行參數(shù)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)送入全廠 MIS 系統(tǒng)， 實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)共 享和二次加工。 （1） 機(jī)組控制方式 隨著 DCS 在電廠中的廣泛應(yīng)用，其穩(wěn)定性、安全性、可靠性也逐步被人們認(rèn)可，機(jī)組 設(shè)備的可控性日益提升， 早期電廠單元控制室所設(shè)置的常規(guī)模擬儀表盤和大量的常規(guī)監(jiān)視儀 表、操作設(shè)備，逐步取消或被大屏幕顯示器所取代，集控室面積隨之逐步縮小，運(yùn)行值班人 員也在逐步減少，減人增效的概念逐步建立，控制室的布置、控制點(diǎn)的設(shè)置和控制方式發(fā)生 了根本的變化。 控制方式由典型的單元控制室實(shí)現(xiàn)爐機(jī)電集中監(jiān)控、 輔助車間就地控制室就 地監(jiān)控，逐步發(fā)展到全廠只設(shè)一個(gè)監(jiān)控點(diǎn)，即爐、機(jī)、電、網(wǎng)、輔均在單元控制室內(nèi)集中監(jiān) 控，輔以水、煤、灰 3 個(gè)就地輔助監(jiān)控室，以滿足安裝、調(diào)試、現(xiàn)場(chǎng)巡視和異常工況處理的 需要。 1.1 控制室位置和布局 控制室位置和格局也日益多樣化，由原來(lái)的一機(jī)一控、兩機(jī)一控發(fā)展到三機(jī)一控、四機(jī) 一控甚至多機(jī)一控。如廣西來(lái)賓 B 電廠、山東萊州電廠等采用兩機(jī)一控方式，控制室布置 在主廠房固定端;國(guó)華寧海電廠、廣東華能海門電廠均采用四機(jī)一控方式，集控室布置在 A 列外 2 號(hào)、 號(hào)機(jī)之間的集控樓上;華能玉環(huán)電廠采用四機(jī)一控方式， 3 控制室布置