妈湾发电总厂三套DCS系统之应用比较

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深圳妈湾发电总厂总装机容量6×300MW，六台机组的主机及主要辅机都相同，其中，锅炉为哈尔滨锅炉厂引进美国燃烧工程公司（CE）技术生产的HG-1025/18.2-YM6型，亚临界压力一次中间再热强制循环汽包炉。每台锅炉设计六台HP中速磨煤机，采用摆动直流式燃烧器四角布置切园燃烧。锅炉MCR工况燃煤126.3T/H。锅炉设计有三层油枪，使用0号轻柴油，用于点火及低负荷稳燃。油系统zui大出力按锅炉额定工况的30%设计。

汽轮机为哈尔滨汽轮机厂引进美国西屋公司技术生产的N300-16.7/537/537型亚临界、一次中间再热、高中压合缸单轴双缸双排汽反动式凝汽汽轮机。汽机启动采用高压主汽门控制方式。在2900R/MIN时，高压主汽门和高压调门进行切换，转为高压调门控制升速、带负荷方式。每台机组配有两个高压主汽门、六个高压调门、两个中压主汽门、两个中压调门。

发电机由哈尔滨电机厂制造，冷却方式为水-氢-氢。

1号和2号机组采用美国Bailey公司的INFI-90型分散控制系统，两台机组分别于1993和1994年投产；3号和4号机组采用瑞士ABB公司的PROCONTROL-P型分散控制系统，两台机组分别于1996和1997年投产；5号和6号机组采用上海新华公司的XPDS-400型分散控制系统，5号机组于2002年11月投产，下面就这三套系统在妈湾发电总厂的设计应用情况作一简单比较。

一、硬件的比较

1、网络结构的比较

INFI-90采用冗余厂环（PlantLooP）将各中央处理单元及OIS连接起来，通讯介质为同轴电缆，对电缆质量及各接点接触电阻的要求较高，当环路中出现断点及接触不良时数据通讯即受阻。另外这种环网结构的通讯速度还受模件总线速度的制约，使得通讯速率较慢。我厂#2机组曾多次发生过由于同轴电缆的故障造成通讯中断，危及机组的安全运行，同轴电缆作为通讯介质确实存在其固有的缺陷。

PROCONTROL-P虽然采用了局域网结构，但其局域网仍然由同轴电缆实现，同轴电缆的固有缺陷依然存在。由于人机接口部分与实时控制系统之间是通过服务器进行连接的，因此运行中对服务器的要求较高，服务器一旦出现问题，设备即失去监视和控制。我厂曾因为服务器死机造成现场设备失去监视和控制达20多分钟。

XDPS-400采用光纤作为通讯介质，且设计成双环形式，从根本上克服了同轴电缆的先天不足。这种环网是一种虚拟环网即物理上是环网逻辑思总线，具有网络自愈功能，当环网中任一设备或网线出现损坏或断点不会造成系统通讯中断，且由于人机接口系统和分散处理单元均采用相同的通讯介质和通讯协议（TCP/IP），使得通讯硬件和软件都变得非常简单明了，同时也使得系统的扩展变得非常容易。

2、模件的比较

PROCONTROL-P14系统中的模件没有主模件和子模件之分，也没有输入模件和输出模件之分，相对而言该系统的模件种类是较少的，模件的功能和通用性都较强。然而由于PROCONTROL-P系统为P13和P14的组合系统，两个系统之间有较多的通讯模件，因此总的来说模件种类还要比INFI-90和XDPS-400多。XDPS-400系统的模件种类要是去除DEH/MEH系统的专用模件应该说是非常少的，特别是整个系统仅有一种通讯接口模件，足以说明其一体化程度之高，由于模件种类的减少，相应备件种类也减少。另外由于XDPS-400系统实现系统直接驱动现场设备的方式，省却了一部分中间继电器柜和扩展继电器柜，简化了系统结构，节约了机组投资。

3、电源的比较

INFI-90型控制系统采用220V双路分散供电方式，保护系统采用得电跳闸的形式。而PROCONTROL-P型控制系统则采用48VDC双路集中供电方式，保护系统采用失电跳闸方式，因此PROCONTROL-P型控制系统不仅要求直流供电回路高度可靠，而且要求交流供电品质良好。XDPS-400虽然也是采用220V双路分散供电方式，但它的FSSS保护系统采用交直流得电跳闸形式，ETS系统采用失电跳闸形式。因此从总体上来说三套系统对电源系统的要求都比较高，但XDPS-400系统设计了MFT直流硬逻辑跳闸回路，在DCS系统双路交流电失电的情况下，系统还能发出MFT信号，具有很高的可靠性。

二、软件的比较

1、软件系统复杂程度的比较

INFI-90控制系统的硬件、软件以及系统结构较简单，掌握、维护起来较容易，人机接口部分较简单，通过结构极其简单的工程师工作站（EWS）就可实现组态修改、组态下装和故障诊断，但人机接口系统为非开放式系统，组态工具采用命令行的形式进行，不直观。PROCONTROL-P系统则有一个庞大而又复杂的人机接口系统，系统内设有多台服务器和用户终端，服务器和用户终端计算机又采用不同的操作系统，如Unix和OpenVMS操作系统，组态的修改、编译和下载非常烦杂缓慢，但较直观。另外PROCONTROL-P型控制系统实际上是由P13和P14两套完全不同的系统组合而成的，有两套完全不同的硬件、软件及组态工具。该系统虽然在人机接口方面有较大改观，但由于系统太复杂，很难于学习掌握，增加了热工维护人员的维护学习工作量。而新华公司的XPDS-400系统则具备了以上两套系统的优点，并摒弃了它们的一些缺点，它采用目前流行的以太网络结构，以PC机作为工程师站，以WindowsNT为工作平台，使系统看起来简单明了。系统的开放程度较高，组态采用图形方式，组态文件不用进行人工编译在图形方式修改完后可直接生效，且信号描述一律采用中文，人机接口非常友好。

2、系统兼容性灵活性的比较

INFI-90系统和PROCONTROL-P系统很难与其它系统进行连接，电厂外围系统接入成本较高。特别是PROCONTROL-P系统，要想实现与它的接口非常之难、成本非常之高，系统灵活性极差，我厂MIS系统到目前都无法与之进行接口。而XDPS-400系统在兼容性方面优点较突出，从底层设计上他们就进行了考虑，并留有多种流行的标准接口，使得系统内的文件和数据共享程度极高。在INFI-90和XPDS-400系统内直接增加或修改控制设备都不太难，但要在PROCONTROL-P系统内增加设备可不是一件简单的工作，因此从系统灵活方面而言，PROCONTROL-P系统就差远了。这三套系统都能提供一些数据报表，INFI-90的数据报表虽然不美观但还实用；PROCONTROL-P系统只能提供一些固定的数据报表，灵活性太差；XDPS-400采用Office文件格式，它可以灵活地提供较为多样的中文数据报表。

3、功能块的比较

三套系统均采用功能模块来实现设备的逻辑控制，然而功能块的功能却相差甚远。INFI-90的功能块有200多种，种类较为齐全，但用起来不直观，功能较为简单。大部分功能块必须认真对照功能块手册对每一规格参数进行设置才能使用，组态图的绘制只能通过命令行来进行，同时功能块不能压缩。

PROCONTROL-P系统在这些方面有所改进，它的功能块一般功能较为强大，有许多专门用于电厂设备控制的功能块，如对汽包水位进行补偿修正的专用功能块，这类功能块对用户来说就象一个黑匣子，知之甚少，但同时它又缺少一些较好的功能块，如它没有类似于INFI-90中SMIH预估器性质的功能块，使得系统对过热汽温和再热汽温的控制难以得到大的改善。

XDPS-400中的功能块虽然种类不算太多，但都较为实用，由于它采用了计算机图形设计方式，使得组态图的设计变得非常简单明了，加之功能块的参数选择为在线方式，使得组态的调试非常方便。组态图上的信号描述和功能块的说明*次实现了汉化，大大减少了语言障碍，XDPS的组态图更加适合中国国情。而且zui大的好处是它的组态软件可以装于任一台PC机上进行离线组态，组态完了后就可以进行模拟仿真，在离线的情况下就可以看组态是否正确。在线组态也没有编译、交差参考等诸多手续，改完了即可直接生效。

三、系统分散度比较

XDPS-400系统、INFI-90系统及PROCONTROL-P中的P13系统为典型的主从模件控制系统，它们的集中度较高，所有的控制策略都集中在主模件内，所有的子模件必须在主模件的控制下才能正常工作，一旦主模件故障，由该主模件控制的所有设备都将失去控制。PROCONTROL-P中的P14系统则是典型的分散型控制系统，该系统内模件不分主从，一律平等，由于分散度高，一块功能模件的损坏对系统的影响较小，功能模件的驱动级接口部分与被控设备采用标准连接，在处理故障或解决问题时，较方便、快捷。

四、系统可靠性比较

XDPS-400系统采用双DPU、双网络冗余结构，网络中的结点通过交换机进行连接，交换机与交换机之间通过光纤连接，运行中某个结点通讯中断不会影响其它结点的正常工作，无形中增加了系统的可靠性，INFI-90及PROCONTROL-P型控制系统虽然也采用了双环冗余网络结构，但由于它们都是采用同轴电缆的形式，单个结点的通讯中断将造成整个环路的正常通讯。

五、系统的一体化程度的比较

INFI-90系统实现了对DAS、SCS、BMS、CCS、DEH/MEH等系统的一体化控制，PROCONTROL-P虽然也实现了同样内容的控制，但它实际上是由两套系统（P13和P14）来实现的。XDPS-400的一体化程度相对而言较高，它除了包括对以上这些系统的控制外还包括对电气系统ECS、海水循环冷却水系统、海水脱硫系统、高低旁路系统的控制，SOE功能也集成到了DCS系统内，不用另行购置SOE系统。通过通讯接口单元同时还能实现对全厂大部分外围PLC系统如吹灰系统、电气励磁系统、炉膛四管泄露系统、空压机系统等的监视或控制。由于一体化程度的提高使得热工人员只用面对同一人机界面，大大减轻了他们的工作量。

六、运行情况的比较

#5机组从开始调试到现在已运行了近半年，在这半年内应该说系统是相当稳定的，到目前为止，还没有出现过由于系统原因造成的跳机。系统内的模件也还比较稳定，从2002年11月移交生产后我们仅更换了一块数字量输入模件。由于操作监视画面全部为中文描述，运行人员一般都能比较快地掌握该系统的特性。从运行和热工人员的普遍反映来看大家还是比较认同这一系统的。

七、结束语

总体来说新华公司的XDPS-400系统在多方面具有一定的优势，特别是人机接口方面，具备简单、实用、灵活、可靠、直观、易学易懂、一体化程度高等优点。但在系统资料方面还应向国外公司学习，应不断加以完善改进。PROCONTROL-P控制系统由于系统结构复杂、一体化特性差、难于掌握等缺点将被市场淘汰它应属过时的一代产品，INFI-90系统随着电子技术的发展人机接口部分应会有所加强，系统的开放程度也将加大，但其备件价格太贵。

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