1、前言
　　
　　为提高鑫宝公司自动化控制水平和设备的安全运行周期，达到减人增效，降低运行人员劳动强度，确保机组保持稳发、满供、安全、经济运行， 2004年6月~9月，在机组低负荷运行及热网全停期间进行了除氧给水和热网系统DCS（集散型控制系统）改造。改造后，新老给泵控制室、新老热网控制室和二工区热水泵站合并为一个集中控制室。除氧给水和热网系统DCS系统改造的成功，彻底解决了公司多年来汽机零米工作环境差、控制室零散、值班员工作效率低、自动化程度低和运行参数监测控制不完备等诸多问题。
　　
　　2、除氧给水和热网系统DCS改造的主要特点
　　
　　　　a.采用一套DCS系统在一个集控室实现母管制给水系统八台给水泵、11台除氧器及热网系统的一体化全微机集中监控。最大限度地满足了八炉九机的母管制运行方式。

　　　　b.最大限度地利用了DCS系统资源，采用一体化设计，将原传统的新老除氧给水、新老热网独立监护变为可全能值班的一体化全微机监控。

　　　　c.将电气传统的强电手动一对一监控变为微机画面集中监控。

　　　　d.最大限度地取消了常规显示仪表，硬手操，硬开关，只留最低限为后备，是以往的单功能控制系统无法比拟的。

　　　　e.将DKJ、DKZ系列执行器的伺服放大器取消，而使用DDS模块利用DO卡件的输出开关量控制方式，从而使此类执行器的调节回路和远方控制回路外部接线完全一致，且简捷，所以只需在DCS中组态调节器及软手操，即可将现有远方控制执行器改为自动调节方式。也避免了传统外加伺服放大器不可靠所带来的隐患及维护量，又减少了投资。

　　　　f.将事故音响、机炉给水联络信号、热工信号按纽都纳入DCS中，增加了DCS的监控范围，也减少了盘面布置，降低了监盘强度。

　　　　g.对机、炉不太重要的金属温度热电偶测量采用就地设补偿接线箱，用普通电缆引入DCS进行软补偿，节省了补偿电缆的投资。

　　h.将传统的人工抄报表变为微机自动存储定时或召唤打印报表。实现了所有辅机系统性能参数的在线计算，指导经济运行。

　　　　i.采用电气交流采样信号板，直接进行电气量电流测量，取消了电流变送器，在提高测量精度和可靠性的同时，减少了电流变送器备品的投资。

　　　　j.取消了原设计的DCS系统传用接地网，将DCS系统接地改接主厂房电气公用接地网上，节省了传用接地网投资。

　　　　k.将五个集控室的15面立盘取消，改为5面立盘含有所有给水泵、线路水泵的后备手操和电流指示操作盘。

　　　　l.将原热网采集系统的配电器取消，利用DCS系统的24V电源对热网112台变送器进行供电，在提高测量精度和可靠性的同时，减少了配电器备品的投资 。

　　　　m.加装了热网3台补水电动执行器，并投入自动调节。加装了除氧器软水电动执行器，并投入自动调节。所有除氧器压力水位调节全部投入自动。这样，减轻了运行人员的劳动强度，电厂的经济性得到了提高。
　　
　　3、XDPS―400系统概述

　　XDPS―400是一种紧跟当代先进的网络通讯技术、计算机技术、过程控制技术和CRT显示技术发展的、广泛采用国际标准、符合国际标准化组织（ISO）提出的开放系统互连（OSI）参考模型的主流系统，是一种集过程控制、顺序控制、数据采集、监视、记录于一体的标准的、开放的工业控制系统。
　　
　　3．1系统通信

　　XDPS―400由高速数据网和连接在网上的MMI（人机接口）与DPU（分散处理单元，又称现场控制器）三大部分组成，通过符合IEC-1131-3的DPU图形组态软件，图形显示，报表、控制、记录统计的生成工具软件，可以完成实时数据采集、过程控制、顺序控制、高级控制，报警检测、监视和操作，并可完成记录、统计、显示、打印等工作。

　　XDPS―400的人机接口站（MMI）从功能上分成操作员站（OPU），工程师站（ENG），历史记录站（HSU）三种类型，它们和分散处理单元DPU间通过系统网络的实时数据网完成数据传输，也可通过系统网络中的信息数据网相互快速高效传递信息，用于操作系统支持的文件及打印共享，也可以通过信息数据网完成与厂级MIS网的通讯。系统网络具有很高的可靠性和扩展性。

　　XDPS-400的系统网络分为实时数据网与信息数据网两部分，均采用以太网，通讯速率10Mbps，实时数据网（A，B）采用1：1冗余的总线式结构，通讯协议IEEE802.3广播方式，可支持250个节点。信息数据网为单网，通讯协议TCP/IP。

　　DPU是系统的核心，通常由电源、两台相互备用的工业微机、I/O卡件、端子板等组成。工业微机采用通用的PC结构，PII233/32MBRAM，模拟量最快扫描周期100ms，开关量最快扫描周期50ms，支持高速事件顺序记录分辨率＜1ms，可带4~8个I/O站，每站可插12块I/O卡件，即可带各类I/O点达1000点；DPU软件运行新华基于windows NT 4.0的RMX-X实时多任务操作系统。冗余的DPU中，处于主控状态的微机在每一个周期内向跟踪机拷贝必要的数据，跟踪机可以在一个周期内实现向主控机的切换。DPU的组态数据和中间执行数据存放于其24MB的电子盘上，断电或重新启动系统时均无须人为干预。

　　分散处理单元DPU的I/O站，通过I/O网络与DPU相连，I/O网络采用冗余或单高速串行总线Bitbus工业控制网络传递实时数据及控制操作指令，软件检错与纠错，I/O网络通讯率375-2Mbps，EIARS―485规范，命令/响应方式，主从结构。节点可达250个，最大分布距离1.2km，支持远程I/O。
　　
　　3．2系统算法

　　XDPS具有多种标准算法模块，包括各种PID，自整定控制模块，算术逻辑运算，手操器，开关操作器，超前滞后，数字逻辑等。SOE分辨率＜1ms，提供C语言接口，用户可生成其它特殊算法，如状态变量，模糊算法等。
　　
　　3．3系统接口

　　通过标准总线（ISA，PCI）和串口（RS-232，-485，Profibus,Hart等）使用不同的I/O驱动，可与不同厂商的I/O卡件或智能仪表相连，而其软、硬件无需作任何变动，即无需另加网关。

　　人机接口站MMI（操作员站，工程师站，历史数据站）采用高性能的Windows NT 4.0为平台的通用工业PC机，配以19寸或21寸CRT监视器，标准键盘或触摸式键盘，鼠标/跟踪球。

　　主机：PⅣ 1.8G/256M DDRAM/40G；

　　显示分辨率：1280×1024/1600×1200；

　　图像刷新频率＜1s 即XDPS-400的操作员站，工程师站，历史数据站可采用开放结构的相同的硬件平台。

　　XDPS-400的I/O卡件是带CPU的智能型输入/输出卡件，输入/输出信号的转换与处理均在卡件内完成。卡件为标准化设计，类型主要有：AI、AO、DI（SOE）、DO，脉冲量输入卡PI，回路控制卡LC，伺服控制卡LC-S转速测量卡MCP，伺服阀控制卡VCC，I/O通讯卡BC等10种卡件。MMI站通过自检窗口可以有效地诊断与检测卡件及每个通道的状态。实现I/O卡件的故障自诊断与带电插拨。

　　现场的各种I/O信号通过端子柜内的端子板用予制电缆和DPU机柜内的　　对应I/O卡件连接，实现I/O信号输入/输出的适配调理。XDPS-400的端子板主要有：AI-TC（热电偶）输入，AI-RTD（热电阻）输入，AI-MA/V（电流/电压输入），DI输入，PI（脉冲量）输入，AO输出，DO输出，LC双回路控制，Lc-s伺服控制，VCC阀门控制，电气电压/电流交流采样等12种。
　　
　　3．4系统软件

　　XDPS-400的软件体系是通过人机接口站MMI的Windows NT 4.0平台加载新华的XDPS2.0版/R05软件构成。分为MMI软件、DPU站的过程控制软件与GTW软件三大部分，通过系统网络与I/O网络的通讯软件融为一体。为用户提供最方便、易于调试的组态方法，采用同一方式，既能生成数据采集、回路控制、顺序控制，又能完成高级控制，其特点：

　　a＝SAMA图与组态图一致的所见即所得的图形组态方式。

　　b＝可离线、在线组态，并可进行DPU在线操作和下装组态，而不会对现场产生影响，即具有在线修改和调试功能。

　　c＝全汉化显示，支持中英文显示界面。

　　d＝达到卡件通道级的状态和故障自诊断。

　　e＝通过MMI站画面可显示被控对象状态（断电、上电、断线等）。

　　f＝在线调试，功能块可显示实时值及开关量状态。

　　操作员站OPU完成以下工作：

　　XDPS自检，图形显示，单点显示，数据库一览，报警一览，报警历史，实时趋势和历史趋势，报表打印，条件触发器。

　　工程师站ENG主要完成：

　　网络设置，全局点目录组态，DPU组态，MMI过程图生成，报表生成，历史数据和日志记录组态，网络管理，校对网上节点的时钟等。
　　
　　4、应用XDPS-400改造后功能配置及效果

　　我公司改建工程在建设中已将新老给水控制室、新老热网控制室及热水站控制取消，采用除氧给水系统、热网系统、热水站统一在一个集中控制室监控。
　　
　　4.1、DCS功能覆盖范围：

　　监控的热力设备有：11台除氧器、8台给水泵及高低压给水母管系统，工业水系统、生水系统，热网12台线路水泵、10台疏水泵、20台热水器、20条送水回水补水和送汽线路。这些系统的压力、水位、流量、温度、电流，电机操作、显示、连锁，各个热力系统的自动调节。

　　功能配置：DAS(数据采集系统)；MCS（模拟量控制系统）；SCS。（顺序控制系统）
　　
　　4.2、DCS系统网络及硬件配置：

　　XDPS-400网络配置：实时数据网1：1冗余。1：1冗余通讯接口卡，设计了传输出错检测技术，任何一条网络故障都不会影响通讯，增强了系统的安全性与可靠性。

　　硬件配置：操作员站4台：除氧给水操作站2台，热网操作站2台；工程师站1台。设2对DPU；除氧给水 1对；热网 1对；每台机组设单元电源柜一面；内设UPS电源装置和蓄电池及控制柜电源分配。
　　
　　4.3、功能分述：
　　
　　4.3.1 DAS：a.完成所有参数的当前值或状态显示；b.完成对参数报警的记录、指示、打印及处理；c.完成参数实时、历史曲线的显示、管理和记录；d.完成主辅系统画面显示，及画面操作。e.完成对SOE点的记录，提示及打印；f.完成对事故追忆的记录及打印；g.完成有关参数的补偿运算，累积运算；h.报表的自动计算及打印功能；i.机组有关效率，性能参数的在线运算功能；j.具备与厂级MIS网的通讯功能；
　　
　　4.3.2 MCS： a.除氧器压力调节系统11套；b.除氧器水位调节系统8套；c.生水加热器温度调节系统3套；d.热网补水调节系统3套；e.热水站储水箱水位调节系统1套；f.热水站供水压力调节系统1套；g.热水站供水温度调节系统1套；h.工业水箱水位调节系统2套；共计30套。
　　
　　4.3.3 SCS：a.电动门：给水系统电动门及调节门7个、除氧器事故放水门4个、热网回水母管事故放水电动门1个。b.电动机：给水泵8台、给水泵油泵16台、软化水泵7台、工业水泵2台、生水泵4台、线路水泵12台、热网疏水泵10台、热水站供水泵2台、热水站回水泵1台；c.联锁：给水泵子功能组、软化水泵子功能组、工业水泵子功能组、热网线路水泵子功能组、热网加热器疏水泵子功能组、生水泵子功能组、热水站供水泵子功能组。

　　改造后盘面效果：共设置5块立盘；5个微机站；其中2块立盘为除氧给水控制屏；3块立盘为热网控制屏；共布置70块热工光字牌；8台给水泵、12台线路水泵的后备手操和电流显示，热工信号按钮都已纳入DCS进行软操，正常情况无需到立盘操作。其余表计，后备开关全部取消，也不在微机台上另设。

　　鑫宝公司除氧给水、热网系统改造后共取消控制盘台16面、取消24V电源箱2台、操作器6台、操作开关98台、伺服放大器8台、数字巡测仪2台、记录仪15台、常规显示仪表157块；电气仪表46块；电量变送器61个和配电器10台。
　　
　　5、结束语

　　除氧给水、热网热控系统DCS改造后，于2004年9月14日投入运行。改造后验收合格。经过实践证明，自动投入率达100%，效率提高0.75%，厂用电率大幅度降低，此次改造取得了良好的经济效益和社会效益，达到了预期的效果，为同类型电厂的技术改进提供了较好的范例。
　　
　　参考文献：

　　XDPS分散控制系统 化学工业出版社, 2001

　　上海新华控制工程有限公司XDPS-400工程师用户手册。

　　上海新华控制工程有限公司XDPS-400操作员用户手册。

　　作者简介：张建国（1972-），男，2005年7月毕业于东北电力学院热能与动力工程专业，取得了工学学士学位，现为华电黑龙江亚电鑫宝热电有限公司热工车间自动班班长。　
　　
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