摘要：以延庆八达岭光热试验电站为研究对象，对国产DCS系统在太阳能光热发电机组的应用进行介绍，阐述其安装、调试方面的特点，研究其系统的安全可靠性是否符合太阳能光热机组运行的要求。
关键词：分散控制系统，国产
０引言
为了保证发电厂安全、稳定、经济地运行，对生产过程必须进行有效的控制，分散控制系统（ＤＣＳ）是目前解决以上问题的最有效手段。随着国内ＤＣＳ技术突飞猛进地发展，我国自主研发的ＤＣＳ系统已经在化工、冶金、石油、轻工等产业得到了广泛地应用。国产ＤＣＳ系统产品价格低，和国际同类型的产品有着非常可观的价格优势，而且在运行维护成本方面也有进口ＤＣＳ无法比拟的低成本优势。大力发展国产DCS系统，提高其自主研发能力和技术应用能力，使之赶上和超过进口DCS系统，对民族产业的发展和国民经济稳定性具有积极的战略性意义。因此，我们提出“国产DCS系统在太阳能光热发电机组中的应用”课题，以中科院电工所八达岭试验电站DCS系统为研究对象，与国电智深公司、北京电力建设公司调整实验所、八达岭试验电站热控专业技术人员一道，通过的工程实践，对北京国电智深公司DCS控制系统在太阳能光热发电机组的安装、调试过程进行研究，从而初步验证了国产DCS技术在太阳能光热发电机组运行的稳定可靠性。
1工程概况
本工程DCS系统采用北京国电智深控制有限公司的DCS系统。控制范围包括模拟量控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）等。该系统是一套软硬件一体化，能够完成全套机组各项控制功能的完善的控制系统。
2本工程分散控制系统的配置
2．1．DCS体系结构
DCS控制系统网络由上到下分管理网（即MNET网）、系统网（即SNET网）、和控制网（即CNET网）三个层次，管理网络实现操作员站、工程师站与系统服务器的互连，为100Mb/s的以太网；系统网络实现系统服务器与现场控制站的互连，为100Mb/s的工业以太网；控制网实现主控单元和过程I/O单元的通讯，为10Mb/s的Profibus-DP现场总线。
2．2．I/O模件
SM系列模件有以下几方面的特点：
内嵌微控制器的智能IO
每个模块内置冗余Profibus-DP从站接口
热插拔
每路独立的ADC或DAC
低密度设计（AI/O每块8点，DI/O每块16点）
与现场完全电气隔离
小于3W的自身功耗
通过预制端子板出线
支持冗余的AI/O
编码销防止插错槽位
免跳线，软件选量程
4U小模块尺寸(40mm*176mm*125mm)
2．3．操作员站
本系统的操作员站是PC机或工作站，是市场上通用的，不是专用的计算机。操作员站的主要功能如下：
过程图形显示
设备状态的显示
设备的操作
故障分析
对运行人员的操作指导（帮助画面）
报警管理
趋势显示
测点信息/测点检查
操作员事件信息
2．4．工程师站
本系统的工程师站硬件同操作员站，只是安装软件中比操作员站多了一个叫MACSV离线组态系统，也就是说工程师站具备操作员站的全部功能，操作员站如安装了工程师站的离线组态软件，只要输入口令正确，都可以作为工程师站使用。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆工程师站主要具有以下功能：
文本编辑、文件传送
控制器诊断
系统维护
控制程序的组态和下装
数据库和控制功能组态
设备图形及面板组态
报表和历史数据组态
操作员功能
3本工程分散控制系统的安装
3．1盘柜的安装
本工程盘柜系国电智深公司委托许继公司生产，盘柜到现场后经仔细检验，尺寸符合设计院图纸要求，盘柜垂直水平偏差均保持在1mm以内，工艺优良，各配件齐全完整。国电智深DCS系统要求盘柜必须浮空，经安装单位逐盘测量，盘底座、保护地、屏蔽地三者彼此均绝缘良好。综上可见国电智深公司从订货到验收都严格把关，为安装单位高质量完成分散控制系统安装工作打下了良好的基础。安装单位面对到货晚工期紧的巨大压力，合理组织人力物力，高水平完成了安装工作。安装完毕经检验，机柜垂直偏差最大值为1mm/m，相邻两盘顶部高差最大值为1.25 mm，盘顶最大高差值为2mm，相邻两盘正面平面偏差最大值为0.5 mm，成排盘盘正面总偏差最大值为3.5 mm，盘间接缝间隙最大值为0.9mm。以上各项数值均超过业主的创优标准。
3．2系统通讯网络的连接
盘柜内提前预留好了Hirschmann通讯服务器的安装位置，安装完毕后整齐美观。为了更好地实现屏蔽效果，网线进盘均采用蛇皮管及塑料箱接头(为了不破坏盘柜的浮空，与接头厂家共同设计制作)连接。安装完毕后网络系统经验证通讯全部良好。
3．3接地系统的安装
接地系统安装完毕，使用接地电阻专用测量仪器检查，DCS专用接地系统接地电阻值为0.95Ω，符合厂家对接地阻值的要求。
4本工程分散控制系统的调试
4．1 DCS系统电源切换
DCS电源无扰切换对于系统稳定运行至关重要。其中UPS电源回路作为常用电源，保安段作为备用电源。电源系统安装完毕，使用录波仪测量切换时间小于2ms。经检查，各柜内主控单元、网络服务器、操作员站工程师站主机、显示器均工作正常，没有受到电源切换的干扰。
4．2 DCS系统冗余性与模件热插拔性能
为了保证控制对象的安全稳定，国电智深DCS系统除电源采用双路冗余外，控制单元和网络也实现了双向冗余：每个控制器使用DPU（双CPU），在DCS复原实验中，通过复位主控作切换实验的方法验证了其冗余效果的良好。通过插拔网线观察系统画面网络状态的方法，也验证其网络冗余性能良好，同时，故障网络在画面上也清晰显示。
模件是主控单元向现场采集信号和输出信号的元件。在主控单元正常运行的情况下，国电智深DCS系统支持在线热插拔。在拔掉模件后，系统维持模件拔去瞬间的状态继续运行而不会出现主控单元数据清零的现象；插上模件后，系统重新开始采集现场信号并根据实时信息作出分析处理。在拔去模件的时间内，系统发出设备故障报警并准确列出故障模件名称以便维护人员及时检查。
4．3 信号的稳定性
DCS主控通过模件接受和输送信号，这些信号包括模拟量信号和开关量信号，这些信号的稳定性和抗干扰性将直接影响生产的稳定和安全。
为了更好地解决信号干扰问题国电智深DCS系统设计有屏蔽接地、逻辑接地。屏蔽接地通过盘柜底部接地铜排将信号电缆屏蔽层与接地柜屏蔽铜排连接，并最终接入电气接地网，从而使所有信号不受外界信号干扰。逻辑地为系统输出的２４Ｖ检测电压提供零电势，使整个分散控制系统在同一工作电压基准下进行，避免了系统误差。在电动执行机构调试过程中，国电智深ＤＣＳ系统输出的电流信号始终稳定准确；在其他模拟量信号的传送过程中系统也保证了足够的精度，为ＭＣＳ、ＳＣＳ自动的投入提供了坚实的基础。
4．4 系统的稳定性
国电智深DCS系统自厂用受电后正常投入使用以来，在安装调试和正常生产过程中，未发生过任何影响机组稳定的事故，未出现系统响应时间长、动作缓慢的现象，更未出现过死机等严重的事故。
5国产DCS系统服务的优越性
相比于进口DCS厂家，国内DCS厂家从思维理念到工作习惯，都更加地贴合国内发电厂业主的心理。国内DCS厂家的服务态度和敬业精神是国产DCS系统的一大无形资产。从出厂前的组态验收到现场的安装调试，厂家始终保持对业主技术透明，并对业主提出的种种修改意见尽最大努力满足。与安装单位的合作也积极主动、认真负责。当安装单位在安装、调试过程中遇到技术难题，不分昼夜，无论寒暑，都立即赶到现场解决。
另一方面，国电智深公司的备件大多选自国产厂家。第三方服务商随叫随到，充足的备品备件，快速到货的应急设备，是国产DCS的又一巨大财富。无论对于基建还是将来的维护运行、技术改造，国产DCS系统具有先天的优势。
6对该分散控制系统改进的一些建议
国电智深公司的DCS系统在太阳能光热发电机组首次应用已经在技术和商业上获得双赢，但是还存在一定的问题需要改进。一是随设备附带的资料虽然详细，但应加重在安装、调试方面的指导作用。详细描述出在接地电阻等方面的要求。二是盘柜在电缆进盘美观整齐方面应做出改进。
在新的领域开展工作，有所缺陷在所难免。但国电智深公司一贯严谨认真的工作态度令我们相信他们一定会在技术上不断提高，弥补种种缺陷的。
7结论
综上所述，就安装单位而言，国产ＤＣＳ系统与进口ＤＣＳ系统相比，在安装、调试方面技术差异不明显。同时国内ＤＣＳ厂家的服务理念更符合中国国情，国电智深ＤＣＳ系统从控制逻辑的设计修改到硬件的生产调试的服务质量等都通过了工程实践的检验。随着延庆八达岭试验电站的顺利投产发电，国产ＤＣＳ已经实现在太阳能光热发电机组中的稳定应用，这标志着我国自主设计研发的分散控制系统在应用水平上又有了进一步的提高，它也为国产ＤＣＳ系统的应用拓宽了范围。随着更多国产ＤＣＳ系统在大型机组的应用，越来越多的技术人员在设计、安装、调试过程中会对之进一步完善、提高，我国的自动控制技术将逐步提高，我们拭目以待其赶上国际先进水平的时刻。
参考文献:
1、国电智深DCS硬件手册
2、八达岭项目可研报告
作者简介
1、陈宇、男、1972年8月、大专、助理工程师、北京电力建设公司
论文作者:陈宇
论文发表刊物:《电力设备》2017年第32期
论文发表时间:2018/4/11
标签：系统论文; 操作员论文; 光热论文; 国电论文; 控制系统论文; 信号论文; 组态论文; 《电力设备》2017年第32期论文;