摘要：对电厂各种控制系统梳理盘点，分析影响控制系统稳定运行的各种因素，列举提高控制系统可靠性的针对性措施，制定控制系统未来的发展规划，为电厂今后系统升级改造提供极大参考价值。
关键词：控制系统；稳定性；一体化；发展规划
引言
华能铜川照金电厂一期2X600MW亚临界燃煤火力发电机组，主机采用艾默生过程控制有限公司的OVATION分散控制系统，脱硫采用杭州和利时自动化有限公司hollysys macsv系统，配套辅网采用GE公司RX7i系列PLC控制系统。自2007年年底两台机组投产至今，系统总体运行稳定，但随着时间推移，电子元器件使用寿命临近，以及班组人员变化，给控制系统持续稳定运行埋下隐患。
一、影响控制系统稳定性的因素
影响控制系统稳定运行因素很多，但主要有以下三点：
1.控制系统自身特点
OVATION控制系统在国内应用时间久、范围广，拥有雄厚的技术服务团队，为用户提供全方位技术支持。随着科学技术日新月异，从WDPF系统升级至OVATION系统，从Unix平台升级至Windows平台，一系列技术革新，是时代发展必然产物，也是爱默生公司提高控制系统稳定性内在要求。
Hollysys控制系统是国产自主研发系统，性价比相对较高。随着国家对环保日益重视，新火力发电厂或改造后的脱硫系统基本采用和利时控制系统，近年来也有少数火电厂主机系统采用和利时控制系统。一边是膨胀的市场，另一边是和利时公司技术支持不够，影响系统稳定运行。
GE PLC控制系统功能简单、价位低，被广泛应用于火力发电厂辅助控制系统，但其可靠性、稳定性、功能完备性，较其它控制系统处于劣势。与GE PLC配套的IFIX、ME等组态软件受成本控制，功能不完善，如：操作记录查询、SOE查询等功能在我厂未应用。CPU固件、内置以太网及以太网模块固件更新换代较快，不及时升级会影响系统稳定运行。
2.控制系统配置
控制系统可靠性主要取决于控制系统配置情况，包括控制器配置、通信网络配置、I/O信号配置及控制系统软件功能配置等因素影响。OVATION控制系统从控制器、电源、交换机、网络等硬件冗余配置，到I/O通道冗余与分散配置、重要I/O信号三重冗余配置，其可靠性不言而喻；和利时控制系统配置有隐患，曾发生过由于某一DI模块负端串入220VAC电压，导致该控制站大部分模块烧损。和利时系统DI卡件公共负端，且负端无熔断保险，无法预防卡件通道负端串入高电压烧损情况；对于GE PLC系统，我们汲取和利时系统事故教训，在模拟量信号进PLC通道前加装隔离保险，避免因某一信号线接地造成AI卡件烧坏，保障PLC系统稳定运行。
3.电子产品使用周期
控制系统中控制器、闪存、卡件、电源、光电转换器、交换机，工作站、硬盘、显卡等电子元器件使用过程受到温度、湿度、粉尘等因素影响，会降低其使用寿命。艾默生2010年Ovation/WDPF战略合作伙伴技术研讨会上明确提出光电转换器使用寿命为4～5年。控制系统运行超过5年后故障逐渐增多，硬件故障呈直线上升趋势，且影响机组稳定运行的故障增多。此外，我厂电子间湿度无法达到规程要求、粉尘较大，影响电子产品使用寿命。
4.系统维护人员技能水平
维护人员技能水平高低，一定程度影响控制系统稳定运行。机组投运后，一是系统本身稳定性好，刚投产几年系统故障次数少、故障率低，后续从事系统维护人员参与处理缺陷机会少；二是控制系统自身特点，决定了系统维护人员不能像处理现场单一设备缺陷模式解决系统问题，设备缺陷处理可以尝试不同思路，但控制系统操作是标准化的，给个人自由发挥的空间和时间都有限。
二、如何提高控制系统可靠性
根据以上分析，结合我厂实际情况，可从以下四个方面提高系统可靠性：
2.1 对控制系统逐步整合，实现全厂一体化控制系统
我厂控制系统主要有3套，分别为：主机OVATION控制系统，脱硫和利时控制系统，辅网GE PLC控制系统。还有小型PLC控制系统，包括CEMS的西门子S7-200 PLC，间冷泵出口液控蝶阀的施耐德PLC控制，飞灰分选系统的东芝PLC控制，主机盘车系统的AB PLC控制等，控制系统之多、类别之杂，不利于系统维护，不利于集中技术力量。因此，减少甚至是一体化全厂控制系统，将有效解决小型控制系统技术服务难，维护力量断层，在线下装、升级、扩展困难，历史数据采集功能、SOE功能、操作员记录性能薄弱等问题。
2.2 优化控制系统配置
我厂3大控制系统配置在投运后一段时间内，为机组可靠运行起到保驾护航作用。随着时间推移，科技进步，产品换代，原控制系统优势逐渐转化为劣势。
（1）科技日新月异。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆我厂Ovation系统控制器版本号为OCR400，至今仍是行业内主流。但随着电厂自动化水平持续提高，特别是数字化电厂推广，更多测点将进入控制系统，数据库容量大幅增加。为进一步提高控制器处理速度，OCR1100应允而生，在主频、内存及闪存方面的性参数能持续改进提高，以适应数字化电厂需求。
（2）电子产品使用寿命。电子元器件如控制器闪存卡、光电转换器，一般使用寿命为4至5年；此外，不可忽视环境对电子元器件寿命的影响，电子设备间合理的温度、湿度，将有效保证电子产品使用寿命。否则，恶劣的环境将加速电子元器件老化进程，缩短使用周期。
（4）控制系统优化。一是科技进步必然要求。Ovation控制系统新设计的导轨安装式24V电源模块，GE PLC以太网卡、CPU固件版本升级；二是解决系统隐患需要。和利时系统为了解决控制器误发信号推出高版本控制器。三是采用新技术、更换存在隐患的产品，增强系统稳定性，GE PLC控制系统在我厂应用范围广、系统多，但发生以太网通讯中断次数情况较多，我厂PLC系统中没有以太网模块断线后角色切功能，一旦出现以太网断线，CPU角色无法切换，导致系统通讯中断无法监控。根据系统技术更新，结合运行潜在隐患，必须持续推进控制系统优化工作。
2.3合理培养储备人才梯队
俗语说：“好马配好鞍”。一流配置的控制系统，更需要一批深入了解系统、潜心研究系统、全面掌握系统的维护人员。一方面，通过执行定期工作，消除系统潜在隐患；另一方面，要具备防患于未然的能力，根据系统报警信息，增强系统风险分析、判断、评估及解决系统疑难问题的能力。热控人员培养需要周期，而系统维护人员培养则需要更长周期，更需要把握系统发展方向的睿智。因此，维护人员培养应坚持年年都有重点对象，针对新进人员学习主动性高、可塑性强的特点，给予学习历练机会，逐步培养一批称职乃至出类拔萃的系统维护人员，避免人才断层。
2.4 建立控制系统风险评估机制
一旦控制系统出现重大故障或系统崩溃，则直接影响甚至是威胁着机组安全运行。鉴于此，我们应根据控制系统运行周期，电子产品使用寿命，系统运行潜在隐患，系统中关键部位备品备件是否存在停产及控制系统最新发展潮流，定期对控制系统做风险评估。通过评估，优化控制系统，更换部分关键部位硬件或升级相关软件，改造替代运行风险大且在行业发展中失去主流影响力的系统，最终实现控制系统持续可靠稳定运行。
三、控制系统未来发展工作规划
根据我厂3大控制系统运行周期，结合系统自身特点及所处环境，我厂在今后将采取以下措施提高控制系统可靠性：
1.改良电子设备间环境。严密监视电子间中央空调加湿装置运行情况，确保电子设备间湿度控制在规定范围内。督促空调维护单位封闭中央空调进风口，定期清洗滤网，降低粉尘对电子设备间的影响。从而保证电子设备室、工程师室和控制室内的温度控制在15～28℃，湿度控制在45～70%，含尘量≤0.3mg/m3，以电子间环境改善提高电子元器件健康水平。
2.深入控制系统隐患排查治理。充分利用Ovation厂家技术优势，结合控制系统年度服务，利用检修时机对控制系统做全面诊断，从系统软件配置、网络负荷率、控制器负荷率，到控制器、24V电源、交换机、工作站、卡件、光电转换器等着手全面检查，确认系统软件无漏洞，网络通讯无异常，系统硬件无老化。同时，成立控制系统技术攻关小组，收集整理各类故障现象，系统分析、诊断，提出解决措施。
3.脱硫DCS控制系统升级改造。#1FGD、#2FGD利用超净改造机会已纳入主机DCS系统管理，但脱硫公用系统仍采用和利时MACSⅴ系统，仍需单独培养系统维护人员、存储适当备件、攻关技术难题。建议利用合理时机，对脱硫公用控制系统升级改造，纳入主机DCS管理，推动全厂控制系统一体化工作深入开展。
4.搭建PLC测试实验室，扩展IFIX系统功能。一方面，模拟搭建PLC控制系统，通过日常培训试验提高维护水平；另一方面，建立历史数据及历史操作归档记录数据库系统，掌握设备运行状态、报警状态、操作状态，为生产、维护及管理提供数据支撑。
5.系统维护人员梯队建设。针对控制系统维护人员存在断层现象，年度培训计划中维护人员培养作为培训工作的重中之重，有针对性选取部分人员作为Ovation控制系统、Hollysys控制系统及GE PLC控制系统重点培养对象。通过培养，能够对控制系统网络结构、电源结构了如指掌，并具备系统软件组态，报警信息查看、故障原因分析等能力，成为一名合格系统维护人员。
四、结束语
控制系统是机组安全稳定运行的灵魂和核心，更是机组安全稳定运行的坚强后盾。控制系统可靠与否，不仅关系着设备可靠动作、机组高效运行，也关系着生产一线人员人身安全。随着时间推移，电子元器件老化，产品更新换代，技改项目遗留问题，系统维护人员断层，都必将降低系统的可靠性、稳定性。只有紧跟时代脉搏，把握控制系统发展趋势，紧盯市场变化，采取得当措施，打造人才梯队，才能降低控制系统长周期运行后的风险，保证控制系统可靠，为机组长周期安全稳定运行保驾护航！
参考文献：
[1] 赵燕平.火电厂分散控制系统检修运行维护手册[M].北京：中国电力出版社，2003.
[2] 陈锦，杨铁。集散控制系统的发展趋势展望[J].2005.
[3] 张凤珊.电气控制及可编程控制器.北京：中国轻工业出版社，2003.
论文作者:寇少强1,张晓梅2
论文发表刊物:《电力设备》2018年第15期
论文发表时间:2018/8/17
标签：控制系统论文; 系统论文; 人员论文; 稳定论文; 系统维护论文; 机组论文; 控制器论文; 《电力设备》2018年第15期论文;