摘要：闡述了基于“域”管理技術的國產(chǎn)DCS——EDPF-NT分散控制系統(tǒng)的概念及其在實現(xiàn)全廠主輔控制系統(tǒng)一體化中的應用。
　　
　　引言
　　
　　DCS為分散控制系統(tǒng)的英文（TOTALDISTRIBUTEDCONTROLSYSTEM）簡稱。指的是危險分散、數(shù)據(jù)集中。70年代中期進入市場，完成模擬量控制，代替以PID運算為主的模擬控制儀表。PLC于60年代末研制成功，稱作邏輯運算的可編程序控制器（ProgrammableLogicController），簡稱PLC。DCS和PLC都是計算機技術與工業(yè)控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物，目前火電廠主機控制系統(tǒng)用的是DCS，而PLC主要應用在電廠輔助車間。
　　
　　一、基于“域”管理技術的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)簡介
　　
　　分散控制系統(tǒng)的“分散”主要體現(xiàn)在獨立的控制器上，“集中”主要體現(xiàn)在具有完整數(shù)據(jù)的人機交互設備上，而將分散和集中連接成集散系統(tǒng)的正是網(wǎng)絡。分散控制系統(tǒng)的網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)好比人的神經(jīng)網(wǎng)絡，起著連接“大腦”——人機交互設備和“四肢”——控制器的重要作用。因此，從DCS發(fā)展的早期，網(wǎng)絡就成為了DCS生產(chǎn)廠家的核心技術方向，冗余技術、窄帶傳輸技術都是DCS廠家zui早研發(fā)或應用成功的。
　　
　　隨著機組容量增大和參數(shù)提高，機組的測點規(guī)模隨之增大，控制系統(tǒng)規(guī)模的擴大，對實時數(shù)據(jù)庫和網(wǎng)絡通訊系統(tǒng)將產(chǎn)生明顯的影響。為滿足系統(tǒng)規(guī)模增大后的實時性、可靠性要求，就必須解決好大規(guī)模實時數(shù)據(jù)快速、安全檢索及大信息流競爭網(wǎng)絡資源等問題。大機組采用直流鍋爐，在直流鍋爐中循環(huán)工質(zhì)總質(zhì)量下降，循環(huán)速度上升，工藝特性加快。超臨界參數(shù)波動范圍要求更嚴，進一步強化了對快速控制的要求。此外大機組熱力系統(tǒng)更為復雜，設置了更多的熱工保護項目，以避免因操作失誤而造成重大設備損壞。同時，由于超臨界機組容量大，機組安全運行對整個電網(wǎng)的安全也至關重要。這就要求整個自動化系統(tǒng)具備更高的安全和可靠性。
　　
　　基于“域”管理技術的EDPF-NT分散控制系統(tǒng)采用的是美國模式的扁平化對等網(wǎng)絡結(jié)構。這種DCS網(wǎng)絡結(jié)構具備三大優(yōu)點：1、系統(tǒng)可靠性高，實時性好。2、無網(wǎng)絡服務器，降低危險集中風險。3、無雪崩效應，可靠性高。EDPF-NT分散控制系統(tǒng)zui大的技術亮點就是其的網(wǎng)絡“域”管理技術。為了適應大型工業(yè)過程全面實行計算機控制和一體化集中控制的需要，EDPF-NT分散控制系統(tǒng)支持面向廠區(qū)級應用的基于分布式計算環(huán)境（DCE）的多域網(wǎng)絡環(huán)境。采用“域”管理技術，每個域都包含有一套獨立的DCS核心結(jié)構，各域之間相互隔離，互不影響。采用“域”管理技術，系統(tǒng)各部分規(guī)模減小，便于管理，任何故障將被局限在有限域內(nèi)，安全性更好。采用“域”管理技術，各域之間相互隔離，沒有任何數(shù)據(jù)耦合，杜絕非法數(shù)據(jù)跨域訪問。采用“域”管理技術，操作員站等人機交互設備可以根據(jù)需要同時加入多個域，從而成功解決多套控制系統(tǒng)管理互連及集中監(jiān)控功能的要求，為實現(xiàn)全廠主輔控制系統(tǒng)一體化提供了有力的技術支撐。
　　
　　二、全廠主輔控制系統(tǒng)一體化的實現(xiàn)
　　
　　2.1DCS與PLC的區(qū)別及應用范圍
　　
　　在火電廠熱工自動化領域，DCS和PLC是兩個*不同而又有著千絲萬縷的概念。DCS和PLC都是計算機技術與工業(yè)控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物，目前火電廠主機控制系統(tǒng)用的是DCS，而PLC主要應用在電廠輔助車間。
　　
　　DCS的核心概念是危險分散，數(shù)據(jù)集中的計算機控制系統(tǒng)，因此DCS的發(fā)展過程，就是在不斷的運用計算機技術、通訊技術和控制技術的成果，來構建一個完整的集散控制體系，DCS給用戶提供的是一個完整的面向工業(yè)控制的安全可靠靈活的解決方案。而PLC的核心概念是可編程序控制器，目的是用來取代繼電器，執(zhí)行邏輯、計時、計數(shù)等順序控制功能，建立柔性程序控制裝置。所以，PLC不斷發(fā)展的主線是在不斷地提高各項能力指標，給用戶提供一個完善的功能靈活的控制裝置。
　　
　　DCS是一個體系，PLC是一個裝置，這是兩者在概念上的根本區(qū)別。在熱工自動化領域，主廠房控制系統(tǒng)基本上毫無例外地使用DCS，而在輔助車間才使用PLC。其主要原因是早期的DCS系統(tǒng)非常昂貴，人們認為輔助車間的運行可以間斷，可靠性要求不是很高，且模擬量控制要求較少，從降低成本的角度出發(fā)，往往選擇PLC來構建控制系統(tǒng)。而鍋爐、汽機和發(fā)電機的控制系統(tǒng)，要求長期穩(wěn)定可靠地運行，信號中含有相當比例的模擬量，從系統(tǒng)的性能出發(fā)，人們不得不選擇了昂貴的DCS。
　　
　　2.2全廠主輔控制系統(tǒng)一體化是火電廠控制系統(tǒng)發(fā)展的必然趨勢
　　
　　隨著我國火電機組單機容量不斷擴大，大容量、高參數(shù)、低能耗機組不斷增加，輔機設備數(shù)量不斷增加，輔助控制系統(tǒng)在火電機組中的地位也越來越重要，如果輔控系統(tǒng)不完善，會很大程度上制約電力的正常生產(chǎn)。在我國電廠的控制領域，存在一個突出的問題，就是電廠的許多輔機控制系統(tǒng)，成為了一個個“自動化孤島”。例如，化水、輸煤、除灰、除渣、加藥系統(tǒng)，以及循環(huán)水泵房和工業(yè)水泵房等，往往采用了各個廠家各種型號的PLC系統(tǒng)。這些PLC通常都可以滿足電廠各個獨立的輔機系統(tǒng)的控制要求，但是它們往往難以和主廠房的DCS系統(tǒng)實現(xiàn)相互的通信和信息共享，難以實現(xiàn)全廠所有運行設備生產(chǎn)過程信息的“全廠一體化”。也就是說，在主廠房的集控室內(nèi)，在DCS系統(tǒng)的屏幕上，往往難以看到全廠所有輔機系統(tǒng)的運行情況；更難以及時了解和掌握各個輔機系統(tǒng)發(fā)生的故障和事故情況；不能實現(xiàn)全廠生產(chǎn)信息的共享。所以它們就成為獨立于DCS系統(tǒng)以外的一個個“自動化孤島”。各輔助系統(tǒng)多采用可編程邏輯控制器（PLC）與上位機相結(jié)合的監(jiān)控模式，有各自的控制室和生產(chǎn)運行人員。這種傳統(tǒng)的、分散型的監(jiān)控模式，造成設備和人員的重復配置，不利于集中管理和提高勞動生產(chǎn)率。利用*的網(wǎng)絡技術和通信技術，將各自獨立的輔助子系統(tǒng)連接成網(wǎng)，在維持原有控制設備分布的同時，在相對統(tǒng)一的控制室內(nèi)實現(xiàn)對多個同類輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控操作，正成為電廠輔助車間提高控制水平的發(fā)展方向和實現(xiàn)減人增效目標的重要手段，也是電廠消除自動化“孤島”現(xiàn)象，實現(xiàn)管控一體化的前提和基礎。基于DCS控制下主輔控系統(tǒng)大大提高全廠的自動化生產(chǎn)水平，有利于廠級監(jiān)控和MIS管理，真正做到了分散控制集中管理。為電廠的減員增效起到了很好的作用，為電廠的輔控車間，zui后取消運行生產(chǎn)人員，達到無人值班，提供了可能。
　　
　　應用了*的“域”管理技術，可以方便的在全廠主輔一體化控制系統(tǒng)中加入每個子系統(tǒng)或?qū)⒆酉到y(tǒng)重新劃分，而不影響整個系統(tǒng)和其他子系統(tǒng)的正常運行，方便了輔控系統(tǒng)的逐步投運以及投運后電廠的檢修和維護工作。
　　
　　由于全廠主輔控制系統(tǒng)采用一體化設計，真正實現(xiàn)了輔助車間集中監(jiān)視和控制，達到資源共享，合并減少或取消就地操作監(jiān)控點，自動化水平提高，為電廠的減員增效起到了很好的作用，也為電廠的輔控車間級zui終取消運行人員，進而實現(xiàn)全部監(jiān)控提供了條件，對于熱控維護人員，可以不用學習和掌握多種控制系統(tǒng)，避免了雜而不精的情況出現(xiàn)，同時減少了培訓費用，也降低了熱控人員的維護工作強度；大大降低了備品備件數(shù)量，優(yōu)化了電廠資源配置，減少了維護費用，降低了產(chǎn)品成本，為增強電廠的市場競爭力提供了重要保證；合理有效的提高了輔助系統(tǒng)的控制水平，提高了輔助車間自動化控制和管理水平，提高了電廠運行的經(jīng)濟性。
　　
　　2.3全廠主輔控制系統(tǒng)一體化方案案例介紹
　　
　　火電廠輔助車間集中監(jiān)控系統(tǒng)由水、煤、灰、脫硫等多個相互獨立的控制分系統(tǒng)構成，所以，其網(wǎng)絡通信系統(tǒng)應該選擇基于分布式環(huán)境的多域網(wǎng)絡環(huán)境。這樣，在邏輯上，把各個輔助車間工藝子系統(tǒng)組織成多個互相獨立的域。各個域之間的通訊相互隔離、互不影響。每個子系統(tǒng)只屬于一個域，全局集中操作員站等MMI（人機界面）設備可以根據(jù)需要同時加入多個輔助車間控制域，從而可以對整個輔助車間進行集中監(jiān)控。輔助車間集中監(jiān)控DCS由各個獨立工藝子系統(tǒng)及集中監(jiān)控點的操作員站、工程師站、歷史站、SIS接口站等組成。一體化的輔助車間集中監(jiān)控DCS系統(tǒng)內(nèi)無需網(wǎng)絡服務器、無需通訊管理站，沒有任何通訊瓶頸。
　　
　　國電寶慶電廠一期2×660MW主輔控制系統(tǒng)以"域"（DOMAIN）的概念構造通訊網(wǎng)絡，構成單元機組+公用系統(tǒng)+單元機組＋輔控的DCS網(wǎng)絡，公用系統(tǒng)和輔控系統(tǒng)實現(xiàn)網(wǎng)絡上的獨立性，公用系統(tǒng)可以在兩臺單元機組同時監(jiān)視、操作、組態(tài)，同時又具備相互閉鎖和網(wǎng)絡隔離的功能。寶慶電廠輔網(wǎng)一體化的網(wǎng)絡結(jié)構為星型，每個子系統(tǒng)在網(wǎng)絡中作為不同的"域"存在。通過軟件設置可實現(xiàn)中央控制室的操作員站能對各個子系統(tǒng)進行雙向數(shù)據(jù)交換，即既能監(jiān)視也能操作；同時中央控制室的操作員站對各個子系統(tǒng)的操作與子系統(tǒng)的操作能互閉鎖。
　　
　　三、結(jié)語
　　
　　不管輔控系統(tǒng)是采用PLC還是DCS，輔控一體化是未來電廠輔控系統(tǒng)發(fā)展的必然方向；而采用DCS則更容易實現(xiàn)主輔控一體化。輔控一體化實現(xiàn)了多個輔控系統(tǒng)的互聯(lián)，信息共享，加快了信息的傳遞速度，簡化了操作。但在信息共享的同時，必須實現(xiàn)操作互鎖。對于沒有實現(xiàn)一體化的輔控系統(tǒng)，設備操作在就地控制室完成。而實現(xiàn)了一體化的輔控系統(tǒng)，可以在集控室或就地控制室完成。而為安全起見，同一時間只允許一臺操作員站對設備進行操作，因此就涉及到集控室操作和就地控制室操作的閉鎖問題。這是輔控一體化所必須要解決的問題。
　　
　　基于“域”管理技術的國產(chǎn)DCS——EDPF-NT分散控制系統(tǒng)將不同的輔控系統(tǒng)設置在不同的域中，分別設置不同的權限。其權限的設置決定了操作方式,從而解決了輔控一體化集控室操作和就地控制室操作的閉鎖問題。