XDPS-400分散控制系統在媽灣電廠#5機組MCS系統的應用體會

發布：2018-12-18 | 點擊：人次

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深圳媽灣電廠規劃裝機容量為4臺300MW燃煤機組，為深圳媽灣發電廠續建工程。4臺機組分兩期建設，機組編號延續媽灣發電廠#1、#2機組，一期工程建設的#3、#4機組已分別于1996年和1997年投產發電。二期工程建設的#5機組已于2002年11月投產發電，#6機組計劃于2003年投產發電。

媽灣電廠#5、#6機組為國產引進型300MW燃煤機組，主機為哈爾濱三大動力廠產品，鍋爐為強制循環汽包鍋爐，制粉系統配備有六臺中速磨煤機，直吹式制粉系統。機組配備有兩臺各50%容量的汽動給水泵和一臺50%容量的電動給水泵。

二期工程的DCS系統采用上海新華控制工程生產的XDPS-400型分散控制系統，功能覆蓋范圍包括DAS系統（數據采集系統）、MCS系統（模擬量控制系統）、FSSS系統（燃燒器管理系統）、SCS系統（順序控制系統）、DEH系統（汽輪機數字電液調節系統）、MEH系統（小汽機控制系統）及ECS系統（電氣控制系統）。

MCS系統的軟件組態和現場調試投運由國電熱工研究院承擔，其中包括了簡易配置的電動旁路控制系統。

#5、#6機組中MCS系統的控制范圍和軟、硬件配置完全相同，下文敘述中僅以已經投產的#5機組進行說明。

MCS系統共占用DCS系統的16號、17號、18號三個DPU（分散處理單元），16號DPU主要完成機組主控系統、燃油系統、一次風系統和制粉系統的自動調節，17號DPU主要完成送風系統、引風系統、輔助風、燃油風、燃料風控制系統的自動調節，18號DPU主要完成主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度、鍋爐主給水控制、除氧器水位及壓力控制、凝汽器水位控制、#1-#3高壓加熱器和#5-#8低壓加熱器水位控制系統及高、低壓旁路的自動調節。其他的簡單單回路調節系統分散在16號和17號DPU中，整臺機組只有6套基地式調節系統。

媽灣電廠#5機組已于2002年11月1日一次順利通過168小時滿負荷試運行。在機組168小時試運開始時，包括代表機組自動化zui高運行水平的機爐協調控制系統已經交付運行人員正常運行，自動調節系統投入率達到了100%，調節品質達到了《火力發電廠基本建設工程啟動及竣工驗收規程》的要求。在機組整個試運過程中，未發生一次非計劃停機停爐事故，其中MCS系統及早可靠的投入對機組的安全穩定運行發揮了重要作用。以下談幾點作者在負責#5機組MCS系統軟件組態和現場調試過程中對XDPS-400型分散控制系統的一些體會。

1.硬件可靠性高

從DCS系統現場機柜受電開始,各DPU及I/O模件就一直處于工作狀態,直至機組168小時試運結束移交生產為止,MCS系統所使用的硬件中,只有在#2高加和#3高加疏水門控制回路所使用的輸出模件中,先后損壞過3個模擬量輸出通道（懷疑由就地接線盒竄入強電所引起）,其他所有硬件均工作正常。曾在現場抽查了部分I/O模件的精度，全部符合新華公司出廠規定及與業主簽訂的合同要求。一般說來，基建施工期間由于趕工期及交叉作業，對DCS系統硬件的安全性構成的威脅比正常生產時要大得多，XDPS-400型分散控制系統能達到如此的可靠性證明其系統硬件是值得信賴的。

2.控制周期短

在采用分散控制系統以前,MCS系統實際上是一種不間斷的連續的過程控制。采用了分散控制系統以后，由于計算機有多個任務需要響應，而且每個控制功能模塊需要按一定順序依次計算，這就產生了一個控制周期的問題。從理論上講，控制周期越短，越接近于連續控制，控制系統的精度越容易得到保證。在一般的分散控制系統中，對MCS系統的控制周期大多數選用250毫秒，也有選用500毫秒甚至1000毫秒的。XDPS-400型分散控制系統可以按頁設置控制周期，且有多檔控制周期可供選擇。在本工程中，我們對MCS系統的控制周期全部設置為200毫秒，考慮到每臺300MW機組的所有模擬量控制系統全部集中在三對DPU中，能達到如此短的控制周期且直至機組移交生產未見任何異常，作者認為是很滿意的。

3.控制模塊的功能較全

在分散控制系統內部，是由一連串的控制功能塊（即功能碼）來實現設計人員的預想控制功能的。XDPS-400型分散控制系統原來的功能碼已經能夠基本滿足大型火電機組的控制要求，但為了實現某些特殊的設計思想，在本工程的設計聯絡會上，作者曾代表業主提出了幾種功能碼的修改完善要求，新華公司按要求重新修改，滿足了業主要求，并借機對功能碼進行了軟件升級。這些升級后的功能碼在機爐協調控制和主蒸汽溫度、再熱蒸汽溫度控制系統中發揮了預想作用，使得能夠完成某些非常規的預測控制功能。相比較之下，引進型分散控制系統如想達到修改功能碼的要求則幾乎是不可能的，這也反映了國產分散控制系統的競爭力之所在。

4.在線組態及參數調試比較方便

在本工程使用的XDPS-400型分散控制系統中，所有監控DPU都是雙重冗余配置的。當用工程師工作站連接上某個在線工作的DPU后，可以直接以zui簡單的作圖方式修改其內部控制組態，修改后的控制組態立即執行，不存在編譯的步驟，工作結束后再發指令將修改后的控制組態拷貝到備用DPU即可。因為MCS系統的現場調試和維護中，經常需要對控制組態作出某些修改，這一特點就尤其顯得方便。例如在汽包水位控制系統的調試中，發現實際汽包水位信號高頻波動太大，就曾在水位控制系統仍舊保持在自動控制的方式下，給水位測量信號回路中增加了一個濾波功能塊，由于注意了各個模塊連接的先后次序，對控制系統沒有造成任何擾動。

另外，在工程師工作站的顯示畫面上，除了可以看到和其他分散控制系統類似的控制系統內部信號傳遞信號數值以及趨勢圖外，還可以在組態圖中連接上幾個固定時間長度的小趨勢功能碼，這些小趨勢和控制組態在同一幅顯示畫面上，不會隨本畫面的組態修改或參數調整而隱藏，對一些單回路調節系統的動態參數調整，可以隨時觀察被調參數的趨勢進行動態參數修改，縮短了調試時間。

5.全中文界面，便于運行維護

XDPS-400型分散控制系統的各種供運行人員監視控制的顯示畫面全部采用中文，對運行維護人員帶來很大方便。甚至在控制系統組態圖上，也可以組態進各種中文注釋字符，以方便熱工維護人員的理解和記憶。在以往的分散控制系統中，基建調式階段結束移交到生產運行以后，電廠熱工維護人員往往在看控制系統組態圖時難于理解原設計意圖，就是設計調試人員在幾個月不接觸圖紙之后回過頭再看時也經常要花很大功夫來理解圖紙。在本工程中，我們在組態圖中加進了大量的中文注釋字符，各部分的功能作用可以說是一目了然，極大地方便了電廠熱工維護人員，受到電廠人員的一致好評。

6.系統簡單易學，查找信號方便

在作者所接觸過的七、八種分散控制系統中，從應用的角度來講，XDPS-400型分散控制系統是zui容易熟悉掌握的，一般有WINDOWS應用基礎的人員通過一周左右的培訓就可學會日常的系統軟、硬件運行維護。在國內大部分電廠的熱工檢修專業分工中，一般都是按控制系統劃分班組，當在節假日或晚上只有個別熱工人員值班時，如果現場出現某種異常情況，熱工維護人員往往因為不太熟悉別的班組管轄的控制邏輯，短時間內找不到故障原因，從而延誤缺陷或故障的處理，對機組的安全運行構成威脅。在XDPS-400型分散控制系統中，如果運行人員在顯示畫面上發現某種顯示、連鎖或幫助畫面出現故障，自己就可通過鼠標調出故障信號來自哪個DPU，再由任何一個熱工維護人員在工程師工作站上通過故障信號的名稱就可輕易地找出引起故障信號的原因，給故障處理爭取了時間，也給熱工維護人員帶來方便。同時，在同一DPU內部或不同DPU之間，通過系統自帶的頁間連接信號跳轉或通過信號名稱查找連接信號也很容易，給系統調試和日常維護帶來很大方便。

7.系統可在任一臺計算機上實時運行，能夠離線仿真

XDPS-400型分散控制系統可以安裝在任何一臺通用的臺式或筆記本電腦上實時運行，可以同時虛擬多個實時運行狀態的DPU，當然這時所有現場信號和網絡連接信號會變成壞質量。即便如此，通過輸入輸出信號的強制，很多開環試驗和閉環仿真試驗都可離線完成。像閉環控制系統的動作方向檢查、動態特性曲線的數學模型擬合以及動態參數調整對控制系統過渡過程曲線的影響等都可離線完成，一方面減少了在線調試時間，對機組的安全運行有利，另一方面也可離線進行閉環控制系統改進的模擬試驗以及對維護人員進行培訓。

綜上所述，新華公司的XDPS-400分散控制系統無論是硬件可靠性，還是軟件的可操作性，都不亞于甚至超過了國外進口設備，完全可以用于300MW以上大型發電機組。

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