一、概述
　　
　　1.1工程及主輔機概況
　　
　　揚電公司地處揚州市東北郊灣頭鎮(zhèn)西北側(cè)，揚州發(fā)電有限公司工程是新建兩臺300MW燃煤機組。鍋爐為東方鍋爐廠300MW國產(chǎn)引進型亞臨界參數(shù)、自然循環(huán)、單汽包、單爐膛、四角切圓燃燒、一次中間再熱、平衡通風(fēng)、露天布置、全鋼構(gòu)架、燃煤、固態(tài)排渣爐。
　　
　　汽機為哈爾濱汽輪機廠亞臨界、一次再熱、雙缸雙排汽、單背壓抽汽凝汽式汽輪發(fā)電機組。
　　
　　發(fā)電機采用哈爾濱電機廠按引進西屋公司技術(shù)生產(chǎn)的300MW水氫氫汽輪發(fā)電機，型號：QFSN－315－2。
　　
　　每臺鍋爐配5臺磨煤機，4運1備，同時配備5臺耐壓式電子稱重式給煤機。另外每臺爐配2臺單吸雙支撐離心式一次風(fēng)機、2臺動葉可調(diào)軸流式送風(fēng)機、2臺靜葉可調(diào)軸流式吸風(fēng)機。空氣預(yù)熱器為三分倉容克式雙密封空氣預(yù)熱器。
　　
　　每臺汽機設(shè)置1套簡化功能的高低壓串聯(lián)旁路系統(tǒng)，容量為30%B－MCR。設(shè)置2臺50%B－MCR的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)汽動給水泵，1臺50%B－MCR的備用調(diào)速電動給水泵。每臺機組安裝2臺容量的電動凝結(jié)水泵。中壓凝結(jié)水精處理裝置（每機一套）包括2臺過濾器和2臺混床，兩臺機組合用一套再生裝置。
　　
　　1.2分散控制系統(tǒng)（DCS）概況
　　
　　本工程分散控制系統(tǒng)DCS采用國產(chǎn)新華控制工程有限公司的XDPS－400系統(tǒng)。
　　
　　分散控制系統(tǒng)的配置及功能設(shè)計應(yīng)本著全廠自動化水平的要求來完成。工程單元機組采分散控制系統(tǒng)，輔助生產(chǎn)車間采用可編程控制器技術(shù)，單元機組和輔助車間具有較高自動化水平。全廠還設(shè)置廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)（SIS），實時協(xié)調(diào)各機組和車間運行及生產(chǎn)管理。
　　
　　DCS控制范圍包括鍋爐及其輔助系統(tǒng)、汽輪發(fā)電機組及其輔助系統(tǒng)、除氧給水系統(tǒng)、高低壓廠用電系統(tǒng)、發(fā)電機變壓器組及兩臺機組公用部分等。同時與汽機TDM、電廠實時信息管理系統(tǒng)（SIS）、全廠時鐘同步系統(tǒng)、自動勵磁調(diào)節(jié)系統(tǒng)、準同期系統(tǒng)（ASS）、繼電保護系統(tǒng)及與輔助系統(tǒng)（PLC控制系統(tǒng)，如補給水、灰渣、輸煤）等進行通訊，實現(xiàn)全廠統(tǒng)一監(jiān)控管理。
　　
　　DCS主要功能包括以下：數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、模擬量控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）和兩臺機組公用部分等。
　　
　　二、分散控制系統(tǒng)（DCS）配置
　　
　　2.1DCS網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)
　　
　　本工程XDPS－400系統(tǒng)為環(huán)形光纖以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)配置見下圖。
　　
　　單元機組DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形，將各分散處理單元、輸入/輸出處理系統(tǒng)及人機接口和系統(tǒng)外設(shè)聯(lián)接起來；公用DCS系統(tǒng)采用星形結(jié)構(gòu)。單元機組DCS與公用DCS系統(tǒng)之間通過XDPS網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)隔離。
　　
　　冗余的數(shù)據(jù)通訊總線（包括冗余通訊總線接口模件）互為熱備。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)主干架由3條10Mbps數(shù)據(jù)通訊網(wǎng)組成RTFNET（冗余）、INFNET網(wǎng)為高速數(shù)據(jù)管理信息網(wǎng)。RTFNET網(wǎng)主要完成實時數(shù)據(jù)的傳遞。INFNET網(wǎng)實現(xiàn)非實時數(shù)據(jù)傳遞，如歷史數(shù)據(jù)調(diào)用等。所有DPU（分布式處理單元）都連接在RTFNET網(wǎng)，所有人機界面均同時連接RTFNET和INFNET通訊網(wǎng)絡(luò)上，無中間數(shù)據(jù)庫式通訊裝置。循環(huán)水泵房遠程站采用冗余光纜FCS總線完成
　　
　　各層網(wǎng)絡(luò)的主要技術(shù)數(shù)據(jù)見下表二　　
　　2.2DCS硬件配置
　　
　　2.2.1I/O信號數(shù)量如下：
　　
　　Ⅰ、鍋爐部分　　
　　Ⅱ、鍋爐部分遠程　　
　　Ⅲ、汽機部分
　　　　Ⅳ、鍋爐部分遠程　　
　　Ⅴ、電氣發(fā)變組及廠用電源部分　　
　　ⅤI、匯總
　　
　　單臺鍋爐3106點，循泵房302點，
　　
　　單臺汽機2651點，爐機公用129點
　　
　　單臺電氣發(fā)變組729點，電氣公用177點
　　
　　2.2.2DCS硬件設(shè)備
　　
　　本工程每臺單元機組分散控制系統(tǒng)的硬件設(shè)備主要包括：機柜50面，操作員站5套，工程站2套，歷史數(shù)據(jù)站（HSU）1套，性能計算站1套，值長站1套。
　　
　　具體機柜分布下表：　　
　　公用系統(tǒng)XDPS-400硬件設(shè)備　　
　　DCS人機接口站（MMI）接口設(shè)備包括操作員站、工程師站，歷史數(shù)據(jù)站、性能計算站、值長站數(shù)量及性能見下表　　
　　2.3系統(tǒng)硬件特點
　　
　　2.3.1通訊網(wǎng)絡(luò)
　　
　　揚電工程XDPS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)部分采用了環(huán)形光纖以太網(wǎng)。其核心部件——網(wǎng)絡(luò)交換機，采用了德國HIRSCHMANN公司的10/100M自適應(yīng)RS2－FX/FX以太網(wǎng)光纖交換機。
　　
　　在傳統(tǒng)的以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)定義中，以太網(wǎng)的拓撲被定義為總線形或星形結(jié)構(gòu)，并無環(huán)形一說。而總線或星形網(wǎng)絡(luò)中任一傳輸介質(zhì)或傳輸設(shè)備的故障，都將導(dǎo)致原來一體的網(wǎng)絡(luò)被分割為各自獨立的兩段，從而引發(fā)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間通訊中斷。HIRSCHMANN公司推出的環(huán)形以太網(wǎng)絡(luò)，在網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上解決了單個傳輸介質(zhì)或傳輸設(shè)備故障后引發(fā)的網(wǎng)絡(luò)連通問題，從而大大提高的網(wǎng)絡(luò)的可靠性。
　　
　　環(huán)形網(wǎng)絡(luò)的核心部件——RS2－FX/FX光纖交換機，提供了環(huán)形網(wǎng)絡(luò)冗余管理器（RedundantManager）的功能。被配置為RM管理器的交換機在整個環(huán)形物理網(wǎng)絡(luò)中作為邏輯斷點存在。換句話說，環(huán)形以太網(wǎng)雖然在物理上是個環(huán)狀結(jié)構(gòu)，但在邏輯上還是個總線結(jié)構(gòu)。當某一段光纖或某一個交換機發(fā)生故障時，環(huán)形網(wǎng)在物理上退化為總線形網(wǎng)絡(luò)，但邏輯總線特征并未發(fā)生變化，網(wǎng)絡(luò)中的各個節(jié)點還如通常的總線或星形網(wǎng)絡(luò)正常工作。整個網(wǎng)絡(luò)的容錯能力得到了大大的加強。
　　
　　采用光纖作為光傳輸介質(zhì)，解決了通訊電纜抗電磁干擾性能差的問題，同時，為建立遠程控制器之間的通訊創(chuàng)造了條件。公用循環(huán)水泵DCS控制設(shè)備遠在廠區(qū)邊，通過500米的光纜實現(xiàn)機組集控室對循泵房設(shè)備的監(jiān)控。
　　
　　在上面的網(wǎng)絡(luò)配置圖表一中，單元機組DCS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為環(huán)形，公用DCS系統(tǒng)則采用了星形結(jié)構(gòu)。單元機組DCS與公用DCS系統(tǒng)之間通過XDPS網(wǎng)橋?qū)崿F(xiàn)隔離，保持單元機組和公用系統(tǒng)DCS之間的相對獨立性。網(wǎng)橋完成單元機組DCS和公用DCS系統(tǒng)之間的時實數(shù)據(jù)傳輸過程：1、實現(xiàn)雙向的實時過程量的傳遞；2、將單元機組操作員站發(fā)出的操作指令單向傳送至公用DCS系統(tǒng)。單元機組和公用系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫是相互獨立的，單元機組DCS系統(tǒng)軟硬件結(jié)構(gòu)的變化對公用系統(tǒng)無影響。
　　
　　在網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的分布上，遵循了節(jié)點間的點對點通訊相對獨立的原則。以太網(wǎng)交換機具有根據(jù)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的MAC地址對各端口的數(shù)據(jù)進行分流的功能，而不象網(wǎng)絡(luò)集線器（HUB）那樣，各個端口上充斥著相關(guān)與無關(guān)的數(shù)據(jù)包。在XDPS系統(tǒng)中，冗余DPU之間存在著點對點的實時數(shù)據(jù)跟蹤和拷貝。通過將相關(guān)的冗余DPU連接在同一交換機上，各個冗余DPU之間的點對點數(shù)據(jù)傳輸在本地交換機上實現(xiàn)直接轉(zhuǎn)發(fā)，減輕了主干環(huán)網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)負荷。
　　
　　2.3.2控制器
　　
　　分布式處理單元DPU是XDPS400的過程控制站，是DCS的核心。DPU就是一臺小型的工業(yè)PC，采用Inel公司的Pentium266的中央處理器，配置32MBRAM，ISA總線板，可讀寫*存貯器Disk0nChip24MB。分布式處理單元DPU存儲系統(tǒng)信息和過程控制策略與數(shù)據(jù)，通過冗雙向的信息交換，實現(xiàn)各種控制策略，完成數(shù)據(jù)采集、摸擬調(diào)節(jié)、順序控制、控制、專家系統(tǒng)等功能要求。處理器模件使用DOC芯片技術(shù)，無需后備電池。且還具有以下特點：
　　
　　2.3.2.1某一個處理器模件故障，不影響其它處理器模件的運行。此外，數(shù)據(jù)通訊總線故障時，處理器模件能繼續(xù)運行。
　　
　　2.3.2.2對某一個處理器模件的切除、修改或恢復(fù)投運，均不影響其它處理器模件的運行。
　　
　　2.3.2.3所有控制處理器冗余配置，一旦某個工作的處理器模件發(fā)生故障，系統(tǒng)能自動地以無擾方式，快速切換至與其冗余的處理器模件，并在操作員站報警。
　　
　　2.3.2.4冗余配置的處理器模件與系統(tǒng)均有并行的獨立接口，即均能接受系統(tǒng)對它們進行在線的組態(tài)和組態(tài)修改。處于后備狀態(tài)的處理器模件，能不斷更新其自身獲得的信息。
　　
　　2.3.2.5系統(tǒng)的控制和保護功能的各類數(shù)據(jù)信息不會因冗余切換而丟失或延遲。
　　
　　2.3.2.6電源故障屬系統(tǒng)的可恢復(fù)性故障，一旦重新受電，處理器模件能自動恢復(fù)正常工作而無需運行人員的任何干預(yù)。
　　
　　單元機組共19對DPU，兩對通訊的DPU，負責(zé)與外圍PLC通訊。通訊采用廣泛使用、現(xiàn)成的通訊協(xié)議，如TCP/IP，MODBUS，MODBUSPLUS或PROFIBUS。公用系統(tǒng)設(shè)置4對DPU。循環(huán)水泵房4對DPU，公用系統(tǒng)設(shè)置一臺工程師站，不設(shè)獨立的操作員站。
　　
　　三、分散控制系統(tǒng)功能
　　
　　3.1數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）：DAS至少有顯示、制表記錄、歷史數(shù)據(jù)存儲和檢測、性能計算等功能。
　　
　　3.2模擬量控制系統(tǒng)（MCS）
　　
　　3.2.1鍋爐-汽機協(xié)調(diào)控制
　　
　　3.2.2機組負荷指令
　　
　　3.2.3汽機控制
　　
　　3.2.4鍋爐控制
　　
　　3.2.4.1磨煤機控制
　　
　　3.2.4.2二次風(fēng)量控制
　　
　　3.2.4.3風(fēng)箱擋板控制
　　
　　3.2.4.4一次風(fēng)壓力控制
　　
　　3.2.4.5爐膛壓力控制
　　
　　3.2.4.6主蒸汽溫度控制
　　
　　3.2.4.7再熱汽溫控制
　　
　　3.2.4.8給水控制
　　
　　3.2.4.9給水泵再循環(huán)控制
　　
　　3.2.4.10空預(yù)器冷端平均溫度控制
　　
　　3.2.4.11燃油控制
　　
　　3.2.5除氧器水位和壓力控制
　　
　　3.2.6凝器熱井水位控制
　　
　　3.2.7汽機潤滑油和EH液冷卻控制
　　
　　3.2.8高低壓加熱器水位控制
　　
　　3.2.10其它單沖量閉環(huán)控制系統(tǒng)
　　
　　3.3鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）
　　
　　3.3.1BCS功能：應(yīng)包括鍋爐點火準備、點火槍點火、油槍點火、煤燃燒功能。
　　
　　3.3.2FSS功能：應(yīng)由爐膛吹掃、油燃料系統(tǒng)泄漏試驗、燃料跳閘三個系統(tǒng)完成。
　　
　　3.4順序控制系統(tǒng)（SCS〈B/T、G/T）
　　
　　3.4.1鍋爐功能子組控制項目
　　
　　（1）空預(yù)器子組項
　　
　　（2）送風(fēng)機子組項
　　
　　（3）引風(fēng)機子組項
　　
　　（4）一次風(fēng)機子組項
　　
　　（5）鍋爐疏水、放汽及定期排污程序控制子組
　　
　　（6）吹灰程序控制系統(tǒng)
　　
　　（7）電動給泵子組項
　　
　　（8）汽動給水泵子組
　　
　　3.4.2汽機功能子組控制項目
　　
　　（1）汽機油系統(tǒng)子組項
　　
　　（2）凝結(jié)水子組項
　　
　　（3）凝汽器子組項
　　
　　（4）凝汽器真空系統(tǒng)子組項
　　
　　（5）汽機軸封系統(tǒng)子組項
　　
　　（6）低壓加熱器子組項
　　
　　（7）高壓加熱器子組項
　　
　　（8）汽機蒸汽管道疏水閥子組項
　　
　　3.4.3高低壓旁路控制功能
　　
　　3.4.4循環(huán)水泵功能子組
　　
　　3.4.5發(fā)變組及廠用電源系統(tǒng)控制（SCS〈G/A）具體功能
　　
　　3.4.5.1發(fā)電機變壓器功能組：包括同期系統(tǒng)、發(fā)電機變壓器線路組系統(tǒng)、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)控制功能。
　　
　　3.4.5.2廠用電系統(tǒng)功能組：包括6kV廠用工作電源系統(tǒng)、220kV備用電源系統(tǒng)、380V廠用工作電源系統(tǒng)、保安電源系統(tǒng)、輔助廠用電系統(tǒng)控制功能。
　　
　　四、結(jié)論
　　
　　綜上所述，國產(chǎn)XDPS－400分散控制系統(tǒng)無論是硬件可靠性，還是系統(tǒng)的可操作性，*滿中以滿足新建300MW燃煤機組的需要，并且環(huán)形以太網(wǎng)技術(shù)在以太網(wǎng)廉價，兼容性好、可靠性高的基礎(chǔ)上，為以太網(wǎng)在工業(yè)控制上的廣泛應(yīng)用創(chuàng)造了良好的條件，必然在工業(yè)生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)領(lǐng)域中有著廣闊前景。