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周濤   曲申田   王陽

1  前言

    雞西電廠技術(shù)改造工程新建二臺2×25MW供熱機組，#2機組2003年1月25日20時順利通過168小時滿負荷運行，2003年3月15日#1機組在168滿負荷試運行期間，機組自動化控制系統(tǒng)方面吸取各方面的優(yōu)點，從控制系統(tǒng)和自動化程度上都達到比較先進的水平。

2  系統(tǒng)概況

    125MW機組控制系統(tǒng)采用北京和利時公司的MACS-Ⅱ控制系統(tǒng)，主要完成MCS、SCS、CCS功能，DCS系統(tǒng)硬件包括9個I/O站、1個電源分配柜、6個DO機柜、8個DI機柜、2個服務(wù)器機柜、4個操作員站、1個工程師站、1個打印機控制站、2個通訊站（與FSSS、DEH通訊），開關(guān)量完全采用隔離的方式進行運算。MACS-Ⅱ系統(tǒng)的組成包括：網(wǎng)絡(luò)、工程師站、操作員站，網(wǎng)絡(luò)分為監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、控制網(wǎng)絡(luò)三個層次。

    MACS-Ⅱ系統(tǒng)具有的功能有：數(shù)據(jù)采集、控制運算、閉環(huán)控制輸出、設(shè)備和狀態(tài)監(jiān)視、報警監(jiān)視、遠程通信、實時數(shù)據(jù)處理和顯示、歷史數(shù)據(jù)管理、日志記錄、事件順序記錄、事故追憶、圖形顯示、控制調(diào)節(jié)、報表打印、高級計算、組態(tài)、調(diào)試、下裝、診斷。

    工程師站具有的功能有：建立目標工程、系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)、算法組態(tài)、圖形組態(tài)、報表組態(tài)、事故庫組態(tài)、編譯生成、系統(tǒng)下裝。

    操作員站具有的功能有：在操作員站上運行的軟件是MACS-Ⅱ系統(tǒng)專用實時監(jiān)控軟件，運行在多任務(wù)操作系統(tǒng)中，主要任務(wù)有顯示、會話、報警、日志管理、控制調(diào)節(jié)、歷史庫管理、系統(tǒng)庫管理。操作員站是重要的人機交互界面，支持專用工業(yè)鍵盤、軌跡球等外部設(shè)備。

圖1  MACS-Ⅱ系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)

3  MACS-Ⅱ控制系統(tǒng)功能

    系統(tǒng)構(gòu)成參見圖1。DCS分散控制系統(tǒng)按照系統(tǒng)和功能分配在不同的站內(nèi)，每個控制站內(nèi)采用雙DPU主控單元，電氣的DAS點和開關(guān)控制納入DCS，380V備自投開關(guān)的投切也納入DCS控制，電氣控制納入DCS目前還在嘗試中，同時也是對DCS系統(tǒng)的一次全面考驗。
    ①  #10~#11站實現(xiàn)爐側(cè)SCS功能。
    ②  #12~#13站實現(xiàn)機側(cè)SCS功能。
    ③  #14~#17站實現(xiàn)機爐MCS功能。
    ④  #18站實現(xiàn)電氣ECS功能。
    ⑤  #19站實現(xiàn)爐側(cè)FSSS功能。
    ⑥  #20站實現(xiàn)機側(cè)DEH功能。
    #10 I/O站對SCS及DAS點進行信號處理。SCS順控設(shè)備的處理，主要完成鍋爐信號報警組態(tài)處理，一次風門、二次風門、三次風門控制，給粉機系統(tǒng)控制，排粉機控制，甲乙磨煤機程控啟動，甲乙磨煤機低油壓保護，甲乙磨煤機保護，鍋爐大聯(lián)鎖保護，輸粉機控制，制粉系統(tǒng)順控設(shè)備控制。

    #11 I/O站對SCS及DAS點進行信號處理。SCS順控設(shè)備的處理，主要完成鍋爐信號報警組態(tài)處理，吹灰程控，定排程控，給粉電源控制，鍋爐大聯(lián)鎖保護，鍋爐汽水系統(tǒng)控制，鍋爐汽包水位保護控制，鍋爐過熱器安全門保護控制，送風機保護聯(lián)鎖及控制，引風機保護聯(lián)鎖及控制，制粉系統(tǒng)順控設(shè)備控制。

    #12 I/O站對SCS及DAS點進行信號處理，SCS順控設(shè)備的處理，主要完成鍋爐輔機信號報警組態(tài)處理，除氧器順控設(shè)備的控制，低負荷保護控制，凝汽器系統(tǒng)控制，低加疏水控制，高加保護控制。
#13 I/O站對SCS及DAS點進行信號處理，SCS順控設(shè)備的處理，主要完成汽機信號報警組態(tài)處理，甲乙給水泵保護及控制，甲乙給水泵再循環(huán)系統(tǒng)控制，高低旁路控制，汽機真空系統(tǒng)保護控制，汽機潤滑油系統(tǒng)控制，發(fā)電機密封油系統(tǒng)控制，工業(yè)水系統(tǒng)控制，軸封蒸汽系統(tǒng)控制，減溫減壓系統(tǒng)控制，軸封風機控制。

    #14 I/O站對MCS及DAS點進行信號處理，實現(xiàn)MCS控制系統(tǒng)中的協(xié)調(diào)控制和給粉控制。完成SCS系統(tǒng)中的儀表空壓機系統(tǒng)控制。

    #15 I/O站對MCS及DAS點進行信號處理，完成給水控制系統(tǒng)、一級減溫控制、主汽溫度控制、再熱汽溫控制。

    #16 I/O站對MCS及DAS點進行信號處理，完成兩臺送風機自動控制、完成兩臺引風機自動控制、完成兩臺磨煤機溫度自動控制、完成兩臺磨煤機入口負壓自動控制、完成兩臺給煤機控制、鍋爐燃油壓力自動控制。

    #17 I/O站對MCS和ECS以及DAS點進行信號處理，主要完成MCS控制系統(tǒng)中的高加水位自動控制、廠用蒸汽溫度自動控制、廠用蒸汽壓力自動控制、除氧器水位自動控制、除氧器壓力自動控制、高壓軸封壓力自動控制、低壓軸封壓力自動控制、減溫減壓溫度自動控制、減溫減壓壓力自動控制、凝汽器水位自動控制、#1低加水位自動控制。完成ECS控制系統(tǒng)中的低備變1DL開關(guān)控制、化學(xué)變1DL開關(guān)控制、#1除塵變1DL開關(guān)控制、#2除塵變1DL開關(guān)控制、#1輸煤變1DL開關(guān)控制、#2輸煤變1DL開關(guān)控制。

    #18 I/O站對ECS信號進行處理，完成380V（IIA、IIB）段備用分支開關(guān)、380V（IIA、IIB）段母線備自投開關(guān)控制、高壓起備變低壓側(cè)（IIA、IIB）段開關(guān)控制、廠用開關(guān)控制、#2低廠用1DL開關(guān)控制、#2低廠用（A、B）段ZKK開關(guān)控制、高壓工作變（1DL、2DL、3DL、4DL）開關(guān)控制、發(fā)電機220kV開關(guān)控制。

4  軟件編制

    組態(tài)軟件的編制在工程師站進行，組態(tài)分為系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)、數(shù)據(jù)庫組態(tài)、算法組態(tài)、圖形組態(tài)、事故庫組態(tài)，組態(tài)完成后在數(shù)據(jù)庫進行聯(lián)編，聯(lián)編成功后對服務(wù)器和操作員站進行下裝，系統(tǒng)重新啟動后生效，并可在線運行。

    控制算法組態(tài)，用戶根據(jù)系統(tǒng)工況完成MCS組態(tài)、SCS組態(tài)工作，完成組態(tài)工作后進行頁編輯、站編輯、工程編輯，然后生成底圖，以便在線進行調(diào)試打開使用。

    控制表組態(tài)：系統(tǒng)根據(jù)運行的要求對控制表進行組態(tài)，主要完成各種報表組態(tài)，對于MACS-Ⅱ除報表以外不需要進行組態(tài)。

    事故庫組態(tài)：根據(jù)系統(tǒng)出事故的根源對事故進行事故追憶，事故追憶最多可分成20個，每個事故中事故源最多分為5個，每個事故中追憶組最多分為6個，每個事故中實時點最多分為20點。SOE事故追憶只在數(shù)據(jù)庫中進行填寫SOE屬性即可。

    圖形組態(tài)，可根據(jù)系統(tǒng)繪制圖形然后進行動態(tài)連接，動態(tài)點的連接必須調(diào)用數(shù)據(jù)庫定義點，手操器連接須在算法組態(tài)完成后才能夠進行。

5  控制方式

    控制系統(tǒng)主要方式有“手動”、“自動”、“串級”、“跟蹤”四種狀態(tài)。

    手操器有“手動”、“強制手動”、“自動”、“跟蹤”四種狀態(tài)。

    控制系統(tǒng)在“手動”狀態(tài)下，根據(jù)系統(tǒng)工況由運行人員輸入數(shù)值完成系統(tǒng)功能；在“自動”狀態(tài)下，控制系統(tǒng)按照預(yù)先組態(tài)好的控制方式進行控制，自動完成所有控制及監(jiān)視功能。在“手動”狀態(tài)下，控制系統(tǒng)在操作員的控制下發(fā)出指令信號來完成控制功能；在“串級”狀態(tài)下，完成串級自動控制系統(tǒng)的功能；在“跟蹤”狀態(tài)下，控制系統(tǒng)滿足控制功能的要求，完成整個系統(tǒng)的功能。

6  畫面分區(qū)及操作方法

    (1)該系統(tǒng)畫面監(jiān)視屏幕共分十個區(qū)，分別是：① 工具欄菜單區(qū)。用鼠標單擊其中的圖標按鈕，可彈出相應(yīng)的功能菜單；② 工程名區(qū)。顯示當前工程名；③ 報警及SOE提示區(qū)。當有新的報警信息時，“報警顯示”條閃爍；④ 時間及版本區(qū)；⑤ 系統(tǒng)開發(fā)商標區(qū)；⑥ 報警條報警信息顯示區(qū)。顯示最新的報警信息；⑦ 操作日志顯示區(qū)。顯示最新的報警信息；⑧ 操作員站狀態(tài)信息顯示區(qū)。顯示本操作員站的計算機名、登錄域名、站號、用戶名、登錄級別、權(quán)限及內(nèi)存使用信息；⑨ 圖形顯示區(qū)。最多可切分成8個子窗口顯示不同圖形文件；⑩ 狀態(tài)條區(qū)。顯示當前登錄的用戶級別和權(quán)限，以及當前運行的主、從服務(wù)器標識符，用鼠標單擊此標識符將彈出服務(wù)器狀態(tài)窗口。

    (2)圖形顯示區(qū)在系統(tǒng)畫面中可顯示動態(tài)點所對應(yīng)的I/O站號、模件位置、通道號；熱點交互特性中可彈出手操器、電動機、電動門、電磁閥、普通窗口進行操作；用戶可根據(jù)需要自定義綜合趨勢、開關(guān)趨勢、XY趨勢等。用戶登錄級別有三種：監(jiān)視級別、操作員級別、工程師級別。

7  網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成

    系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為三層，監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)（M-NET）實現(xiàn)工程師站、操作員站、打印機站與服務(wù)器的互聯(lián)，系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)現(xiàn)場制站與服務(wù)器的互聯(lián)，控制網(wǎng)絡(luò)（C-NET）實現(xiàn)現(xiàn)場控制站與過程I/O站的通訊。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)分為雙層結(jié)構(gòu)，當一條網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)問題時不會影響到系統(tǒng)的正常運行，現(xiàn)場控制站主控單元雙DPU組成，互為冗余，提高了系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性。

 圖2  MACS-Ⅱ系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

8  網(wǎng)絡(luò)抗干擾特性

    當進入MACSTM系統(tǒng)的信號、供電電源或MACSTM系統(tǒng)設(shè)備本身出現(xiàn)問題時，有效的接地系統(tǒng)可以迅速將過載電流導(dǎo)入大地。接地系統(tǒng)能夠為MACSTM提供屏蔽層，消除電子噪聲干擾，并為整個控制系統(tǒng)提供公共信號參考點。系統(tǒng)設(shè)計中為了不受外界干擾提高系統(tǒng)的抗干擾性能，具體的措施有：
    ①每個現(xiàn)場控制站機柜最多設(shè)有4條接地匯流條，柜底也接有匯流條，接地匯流條與機柜絕緣。將現(xiàn)場信號電纜的屏蔽地連至接地匯流條，匯流條的另一端接至電氣接地網(wǎng)接地體。
    ②所有現(xiàn)場來的開關(guān)量控制信號均通過信號隔離和中間繼電器隔離。
    ③I/O接線全部采用屏蔽電纜進行屏蔽。
    ④所有的接地信號都通過匯流條與電氣接地體相連。

    由于采取有效的抗干擾的措施，在整個#2機組調(diào)試啟動過程中，只損壞了一個模件，系統(tǒng)穩(wěn)定運行。

    MACSTM系統(tǒng)在雞西熱電有限公司2×125MW應(yīng)用至今，在#2機組168運行中和#1機組168試運行期間，沒有因為MACS-Ⅱ系統(tǒng)出現(xiàn)異常而造成系統(tǒng)死機現(xiàn)象而影響168運行，雖然也存在某些不足之處，但是問題都已一一得到解決，從總體上看，運行正常穩(wěn)定，各項技術(shù)經(jīng)濟指標基本上達到要求，收到了良好的效果。