基于火检及远程通信技术的现代电厂锅炉安全监控系统的研究与应用.pdf

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1、Y8 7 0 G 7 4基于火检及远程通信技术的现代电厂锅炉安全监控系统豹研究与应用R 然e a r c ha n dA p p l i c a t i o no fF S S SB a s e dO i lt h eF l a m eD e t e c t i o na n dL o n g-D i s t a n c eC o m m u n i c a t i o ni nM o d e r nP o w e rS t a t i o n s作者姓名基勇至学位类型工猩殛学科专业整型三整研究方向鲞能燕剑丞让篡扭座翘导师及职称照苤握剔熬握奎俊直题三提!巫2 0 0 6 年2 足基于火检及远程

2、通信技术的现代电厂锅炉安全监控系统的研究与应用摘要基于火检技术的炉膛安全监控系统广泛应用于国内外电厂中，但在实际使用中还存在着一些有待解决的问题，特别是每次检修更换火检后都需要在炉膛内部达4 0 米的高空中重新对火检进行定位，组态、编程，重新需要就地进行火检的学习、调试，这种完全依赖操作人员的手动控制常常无法实现程控自动点火，使得全炉膛灭火保护难以全过程投用。如何准确进行火焰检测是锅炉安全检测的主要困难。原炉膛安全监控系统采用的常规火焰检测系统，在实际运行中无法消除和克服炉膛燃烧有时是正压的影响，且由于每次机组检修都会对火检设备造成一定影响，使火检无法正确检测到火，造成炉膛安全监控系统运行不稳

3、定。在操作人员点火时，由于受多种因素影响，常常造成较多一连串的生产工艺问题；一旦因操作人员监视疏忽，更有可能导致整个电厂机组停止运行。本论文分析了电厂过程控制的研究现状和通讯技术在电厂应用的意义，针对上述问题，立足火检技术和远程通讯技术，将现代电厂的锅炉安全监控系统作为研究对象。论文介绍和分析了现代电厂控制系统中常见的通讯技术，为火检技术实现远程通讯提供了技术支持；分析了火检技术和通信技术相结合的可能性，提出了基于火检技术及远程通讯技术结合在一起的锅炉安全监控系统的改造方案，充分利用集散控制系统的数据和设备资源，完成了新的控制系统组态，使改进后的系统达到了对锅炉安全监控的要求。通过现场调试，试

4、验结果符合设计要求，在进一步完善实时运行工艺后，系统达到了最佳控制效果，解决了火检时检测不到火导致的一系列问题，使电厂锅炉系统能够长期运行在最佳安全经济工况，有效地防止了锅炉不正常灭火，避免了整个发电杌组与电网解列等事故的发生。同时改造后的系统彻底简化了原D C S 中检测环节庞大线缆体系的现状；有效的数据处理、曲线观察、趋势分析，为现场工人进行实时操作提供了极其有用的较为全面的指导性建议；整个系统在维修环节的简化，进一步地提高了设备的可靠性。本系统的正常运行，为本省各地区相同电厂的新技术改造提供了保证!关键词：火焰检测远程通信集散控制系统锅炉安全监控系统组态R e s e a r c ha

5、n dA p p l i c a t i o no fF S S SB a s e do nt h eF l a m eD e t e c t i o na n dL o n g-D i s t a n c eC o m m u n i c a t i o ni nM o d e r nP o w e rS t a t i o n sA b s t r a c tF S S S(F u r n a c eS a f e t yS u p e r v i s o r yS y s t e m)b a s e do nt h eF l a m ed e t e c t i o nt e c h n

6、 o l o g yi sw i d e l ya p p l i e di nb o t hd o m e s t i ca n di n t e r n a t i o n a lp o w e rs t a t i o n s H o w e v e r，t h e r ee x i s tc e r t a i np r o b l e m st ob er e s o l v e d，a n de s p e c i a l l y，e a c ht i m et h ef l a m ed e t e c t o ri sr e p l a c e d，f l a m ed e t

7、 e c t i o na s s e m b l i e sn e e dt ob er e l o c a t e d，r e c o n f i g u r e da n dr e p r o g r a m m e da t4 0m e t e rl e v e lh i g hi n s i d et h ef u r n a c e，a n df l a m ed e t e c t i o ns y s t e mh a st ob er e t r a i n e da n dc o m m i s s i o n e dl o c a l l y T h e r e f o

8、r e，s u c hm a n u a lo p e r a t i o nf u l l yr e l i e so no p e r a t o r s，a n da u t o m a t i ci g n i t i o nc a nn o tb ea c h i e v e d H e n c e，l o s so ff u l lf u r n a c ef l a m ep r o t e c t i o nc a nn o tb ep u ti n t os e r v i c ew i t h i nf u l ll o a dr a n g e T h em a i nd

9、 i f f i c u l t yo ff u r n a c es a f e t yd e t e c t i o ni st h ea c c u r a c yo ff l a m ed e t e c t i o n D u r i n gn o r m a lo p e r a t i o n，t r a d i t i o n a lf l a m ed e t e c t i o ns y s t e m，w h i c hw a su s e di np r e v i o u sF S S S，e a nn o te l i m i n a t et h ei m p a

10、 c to fo c c a s i o n a lp o s i t i v ep r e s s u r ec o m b u s t i o n T h ef l a m ed e t e c t i o ne q u i p m e n tw i l lb ea f f e c t e de a c ht i m et h eb o i l e ri su n d e rm a i n t e n a n c e，a n dt h es y s t e mm i g h tn o tb ea b l et Od e t e c tf l a m ea c c u r a t e l y

11、，t h e ni tw i l lc a u s eF S S St oo p e r a t eu n s t a b l y S u b j e c tt oS Om a n yf a c t o r s，i to f t e nc a u s e sas e r i e so fp r o d u c t i o nt e c h n i q u ep r o b l e m sw h e nt h eo p e r a t o ri g n i t e s I fi g n o r e db yo p e r a t o r s，i tm a yc a u s et h eu n i

12、 tt os h u td o w n I nt h i sp a p e r，c u r r e n tp o w e rs t a t i o np r o c e s sc o n t r o lr e s e a r c hs t a t u sa n dt h ea p p l i c a t i o ns i g n i f i c a n c eo fc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi np o w e rs t a t i o ni sa n a l y z e d A i m e da ta b o v ep r o b

13、 l e m s，r e s e a r c ho nF S S Ss y s t e mi sc o n d u c t e du s i n gf l a m ed e t e c t i o nt e c h n o l o g ya n dr e m o t ec o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g y G e n e r a lc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yu s e di nm o d e r np o w e rs t a t i o nc o n t r o ls y s t

14、 e mi si n t r o d u c e da n da n a l y z e d，a n di tp r o v i d e st e c h n i c a ls u p p o r tf o rt h er e a l i z a t i o no fr e m o t ec o m m u n i c a t i o ni nf l a m ed e t e c t i o ns y s t e m T h ep o s s i b i l i t yt oc o m b i n ef l a m ed e t e c t i o nt e c h n o l o g ya

15、n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi sa l s oa n a l y z e d，a n da ni m p r o v i n gF S S Sp r o p o s a lc o m b i n i n gb o t hf l a m ed e t e c t i o nt e c h n o l o g ya n dc o m m u n i c a t i o nt e c h n o l o g yi sr a i s e d W i t hf u l l yu t i l i z e dD C Sd a t aa n

16、de q u i p m e n tr e s o u r c e，n e wc o n t r o lp h i l o s o p h yi si m p l e m e n t e di nt h ec o n f i g u r a t i o n，a n dw i t ht h ei m p r o v e ds y s t e m，t h er e q u i r e m e n t st ob o i l e rs a f e t ys u p e r v i s i o nc a nb es a r i s f i e d F i n a ls i t ec o m m i s

17、 s i o ni sm a d e，a n dt e s tr e s u l tj Sj na c c o r d a n c ew i t hi n i t i a ld e s i g n，a n dw i t hr e a lt i m eo p e r a t i o nt e c h n i q u e si m p r o v e d，t h es y s t e mr e a c h e so p t i m u mc o n t r o lr e s u l t I tr e s o l v e sas e r i e so fp r o b l e m sc a u s

18、e db yt h ef l a m ed e t e c t i o ns y s t e m si n c a p a b i l i t yt od e t e c tf l a m e，a n di te n s u r e sp o w e rs t a t i o nb o i l e rl o n gt e r mo p e r a t i o na ts a f e s ta n dm o s te c o n o m yc o n d i t i o n A b n o r m a le x t i n g u i s hi se f f e c t i v e l yp r

19、 e v e n t e d，a n dh e n c ee l i m i n a t e dt u r b i n eg e n e r a t o ru n i tt r i pa c c i d e n t s M e a n w h i l e，t h ee n o r m o u sd e t e c t i o nc a b l es y s t e mi np r e v i o u sD C Si sf u l l ys i m p l i f i e di nt h ei m p r o v e ds y s t e m，e f f e c t i v ed a t ap

20、r o c e s s，c u r v eo b s e r v a t i o na n dt r e n da n a l y s i sp r o v i d ee x t r e m e l yu s e f u lc o m p r e h e n s i v eg u i d a n c ef o rr e a lt i m eo p e r a t i o n，a n dt h es i m p l i f i c a t i o ni nm a i n t e n a n c ea l s oh e l pt oi m p r o v ee q u i p m e n tr e

21、 l i a b i l i t y N o r m a lo p e r a t i o no ft h es y s t e mp r o v i d e sw a r r a n t yf o rt h et e c h n i c a li n n o v a t i o ni ns i m i l a rp o w e rs t a t i o n s K e y w o r d s：F l a m eD e t e c t i o n，T e k e c o m m u n i c a t i o n s，D i s t r i b u t e dC o n t r o lS y

22、s t e m，F u r n a c eS a f e t yS u p e r v i s o r yS y s t e m，C o n f i g u r a t i o n插图清单图2 1 大型单元机组的控制系统图3 1 数据通信总线连接方式图3 2 数据通信调制解调方式图3 3 数据通信采用过程输入、输出接口连接图3 4 数据通信高速数据通道连接图3 5 传输信号的电表示法单流制波形图3 6 传输信号的电表示法双流制波形-图3 7 归零制波形传输信号的电表示法图3 8 传输信号的电表示法交替双极归零制波形-图3 9 传输信号的电表示法二进制信号和它的傅里叶均方根值图3 1 0 传输信

23、号的电表示法三种调制方式的输出波形图3 1 1 传统过程控制系统-图3 1 2 现场总线控制系统图3 1 3 企业自动化控制的体系结构图4 1 某电厂的W D P F 控制系统网络结构图图4 2 某电厂F S S S 系统D P U 外貌图4 3 某电厂中央控制室操作员站图4 4 某电厂工程师站图4 5 输入设备表示成触点图4 6 输出设备表示成线圈-图4 7 控制器对梯级图执行顺序图4 8 梯级中的“电流”的流动图4 9 启动电路图4 1 0 振荡电路图4 1 1 0 型输出使寄存器的位置位图5 1 某电厂火检探头和信号电子卡件图5 2 探头板原理框图图5 3 光电管频率响应曲线图5 4 对

24、一火焰信号进行处理的原理框图图5 5 强度和故障逻辑图5 6 频率检测部分原理框图图5 7 多火检参数设定及监视界面图5 8 燃烧工况分析图图5 9D J l0 2 5 1 8 1 3 一I I4 型汽包锅炉三维示意图托体博四曲加加纠舱M抖”“铊轮舛钉钉钾钾柏硒船的们叫图5 1 0 A 层火焰燃烧状态数据变化曲线图1 图5 1 1A 层火焰燃烧状态数据变化曲线图2图5 J 2 数据变化趋势预测图51 3 所有煤层火焰信号图5 1 4 F S S S 控制屏幕图5 1 5 燃烧器、二次风档板布置图5 1 6 M F T 逻辑图t 图5 17 首出显示原理图图5 1 8 吹扫逻辑图5 1 9 炉前

25、油系统图5，2 0 燃油泄漏试验逻辑图5 2 l 燃油跳闸阀和燃油再循环阀控制逻辑图5，2 2 A B 油层#1 角启、停逻辑图5 2 3 A 层】角煤燃烧器启、停逻辑图5，2 4“再热器失去保护”逻辑图图5 2 5 火检冷却风系统故障逻辑图_图5 2 6 油层启动允许条件逻辑图附件评价证明舛：含：2盯w弘跎孙躬如独创性声明本人声明所节交的学位论文是本人在导师指导F 进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标志和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得金哩王、业表堂或其他教育机构的学位或证书而使心过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何

26、贡献均己在论文中作了明确的说明并表示谢学位论姗拣劣群期：纱年z，月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解盒鲤王些太堂有关保留、使用学位论文的规定有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅或借阅。本人授权盒一虢珠隽争挪虢降薛锊t签字曰期：弘。6 年y 月日签字蚴月日致谢在论文完成之际，首先感谢我的导师陈荣保副教授和高级工程师李俊，他们对我的学习计划和课程选择作了周密的安排，并亲自授课、答疑、检查和指导，使我得以顺利完成学业。我的论文顺利完成得益于导师陈荣保副教授和高级工程师李俊的悉心指导和热诚关怀，在论文的选题、课题研究、论文撰写、修改定稿的全过程无不凝聚着导师

27、的心血。两位导师在科学研究中严谨和求实的科学态度，使我受益匪浅，终生难忘。在此，谨致以深深的感谢!在学习期间和论文课题研究过程中，得到了合肥工业大学电气与自动化工程学院陈梅副教授及其他较多老师的帮助、教诲和大力支持，同时也获得我的同学及同事杜思才、段大恒、包春雨、赵化勇、陈宗金、甘勇、王志民等无私的帮助；在整个学习期间，合肥工业大学电气学院孟祥发老师更是提供了大量帮助与方便。在此，向他们表示衷心的感谢!作者：朱勇军2 0 0 6 年2 月第一章绪论1 1 过程控制技术及其发展过程自动控制是自动化技术的一个重要分支。从广义上讲，可把工业过程控制理解为从原料的投入一直到成品产出的整个生产过程。所谓

28、过程控制，就是利用控制仪表、计算机、通信网络等技术工具，自动获取各过程变量值的信息，并对影响过程状况变量进行自动调节和或操作，以达到提高经济效益和劳动生产率、节约能源、减少污染和安全生产等目的。因此，工业过程控制就是通过自动化仪表、自动化技术与生产工艺及设备的有机结合来实现的。过程控制技术经历了一个由简单到复杂，从低级到高级，并日臻完善的过程。过程控制所涉及到的领域比较广泛，对新技术的发展极为敏感。对其影响最大的是自动化理论与技术、自动化仪表技术。下面以火电厂为例说明过程控制技术的发展过程。1 第一代过程控制体系基地式气动控制仪表系统基地式仪表控制系统始于4 0 年代，是最初的工业自动化控制系

29、统。当时由于石油、化工、电力等工业对自动化的需求，出现了将检测、记录、调节仪装在一个表壳内的“基地式”自动化仪表，其结构特点是以指示仪表和记录仪表为中心，附加一些线路来完成调节任务。这种指示和记录仪表是电子电位差计、电子平衡电桥及动圈仪表等。可完成简单的就地操作模式，实现现场的单回路控制，适用于单机自动控制，典型的基地仪表是0 4 型调节器。2 第二代过程控制体系电动单元组合式模拟控制仪表系统2 0 世纪5 0 年代末，随着电子技术的发展，出现了电动单元组合式模拟控制仪表。电动单元组合式模拟控制仪表的结构特点是：根据自动检测及调节系统中各组成环节的不同功能和实用要求，将整套仪表划分为能够独立实

30、现一定功能的若干单元，各单元之间采用统一的标准信号，由这些不多的单元经过不同的组合，就能构成多种多样的、复杂程度不同的自动控制系统。我国的电动单元组合式仪表分为D D ZI、D D Z I 和D D Z E I 型仪表。D D ZI 主要采用电子管，D D Z I I 仪表采用晶体管分离元件，二者的信号均为0 1 0 m A D C；D D Z I I I 型仪表采用集成运算放大器，用国际统一的信号4 2 0m A D C，其性能高于D D Z I I 型仪表。3 第三代过程控制体系计算机集中式数字控制系统随着生产过程的强化，参数间关联性增加，要求控制系统具有多种多样的控制功能，并能灵活、集中

31、地进行操作以及提高控制精度。19 6 2 年，美国首先在火电厂将计算机直接控制系统应用于单元机组的自动启停和自动调节，成功地实现生产过程的计算机闭环控制；同年英国的帝国公司(I C I)安装了F e rr a n f i A r g u s 计算机控制系统，替代全部模拟控制仪表，即模拟技术由数字技术来替代，而系统功能不变。这是一种崭新的控制技术，是人们将数字技术引入工业自动化过程控制的初步尝试。它经历了计算机直接控制系统D D C(D i,r e c tD i g i t a lC o n t r 0 1)、计算机集中监督控制系统s c C(S u p e r v i s o r yC o m

32、 p u t e rC o n t r o lS y s t e m)等阶段。“数字直接控制”这个名字是为了强调计算机直接控制生产的这一特征。D D C系统是用一台计算机配以模数、数模转换器等输入输出设备，从生产中获得信息，按照预先规定的控制算法算出控制量，并通过输出通道，直接作用在执行机构上，实现对生产过程的闭环控制。现场传输信号大部分沿用4 2 0 m A 电流模拟信号，但内部信号的传输采用二进制。从系统结构基本原理而言，D D C 与常规模拟控制有很大的相似性。但是这种控制系统充分发挥了计算机的特长，是一种多目的、多任务的控制系统一台计算机可替代多台模拟控制器。它不但能实现简单的P I

33、D 控制，而且能实现如多变量解耦控制、最优控制、自适应控制等复杂的运算，控制规律中的参数变化范围宽，容易实现无扰切换。其特点是结构紧凑、轻便灵活、操作方便，但其抗干扰能力差、可靠性差。4。第四代过程控制体系集散式控制系统D c s(D i s t r i b u t e dC o n t r o lS y s t e m)7 0 年代中期开始，随着 P C 的大量采用以及控制理论与技术、数字通信技术的发展，在多年计算机控制研究基础上，产生了种新的设计思想，即通过功能分散，达到分散危险、提高可靠性的目的。这就是新型的集散式控制系统D C S r D i s t r i b u t e dC o

34、n t r o lS y s t e m)。“分散”是对控制功能来说，“集中”是指信息管理而言。以C E N T U M 为例，其系统结构一般由承担分散控制任务的“现场控制站”、具备操作、监视、记录功能的“操作监视站”二级组成。集散控制系统采用分级递阶结构。它的主导思想是将复杂的对象划分为几个子对象，然后用局部控制(现场控制站)作为第一级，直接作用于被控对象，即所谓水平分散；第二级是操纵各现场控制站的协调控制器(操作监视站)，它使各予系统协调配合，共同完成系统的总任务。5 第五代过程控制体系现场总线控制系统(r c s)计算机与电子技术的发展及当今对自动化控制系统数字化、智能化、网络化(或分散

35、化)的要求，产生了以现场总线技术为核心的现场总线控制系统F C S(F i e l d b u sC o n t r o lS y s t e m)通过现场总线，将工业现场具有通信特点的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备和通信设备连接成网络系统，连接在总线上的设备之间可直接进行数控传输和信息交换；同时，现场设务和远程监控计算机也可实现信息传输。此系统具有设备间数据通信能力和设备自控制、自调整、自诊断、自标定等功能。纵观工业过程控制技术的发展，经历了三次2大革命：电动单元组合式模拟控制仪表系统(D D Z l I 为代表)一集散控制系统(D C S)一现场总线控制系统(F C S)。过程

36、控制技术与控制理论、自动化仪表技术、计算机技术、通信技术同步发展，其趋势是：过程控制技术由分离设备向共享设备发展，自动化技术由模拟仪表向智能仪表发展，计算机网络技术向现场延伸，工业控制系统向化散化、嘲络化和智能化发展。从而使过程控制走向过程信息资源共享。现场总线作为一种全集成自动化系统，即是对各的集成，也是对信息的集成。今后发展的趋势是：将控制技术与I n t e r n e t I n t r a n e t 技术相结合，构成基于I n t e r n e t I n t r a n e t 的分布式网络控制系统，实现现场微观控制与企业宏观决策一体化。为工业控制和企业管理带来一种全新的模式，

37、促进控制技术的发展和加快信息时代的步伐。该技术在理论上能解决远程实时控制等已经遇到的难题，可大大促进控制技术、计算机技术和通信技术等多学科的交叉发展，使过程控制技术进入一个全新的阶段。1 2 过程控制在火电广中宾勺应用火电机组是过程控制典型的控制对象，它是由锅炉、汽机和辅助设备组成的复杂的设备群，对过程控制的要求非常离。过程控裁在电厂中的应用，体现了它由简单到复杂，从低级到高级，并日臻完善的发展过程。1 2，l 传统过程控制在电厂的应用2 0 世纪5 0 年代左右，过程控制主要是凭生产实践经验，局限于一般的控制元件及机电式控制仪器，采用基地式仪表和部分单元组合式仪表实现机、炉、电各自独立的分散

38、的局部自动控制。机、炉、电各控制系统之间没有或很少有联系。过程控制的目的主要是几种热工参数，如温度、压力、流量和液位的定值控制。对它进行分祈、综合的理论基础是以频率法和根轨迹法为主体的古典控制理论。2 0 世纪5 0 年代末，先后出现了电动单元组合仪表和巡回检测装置，如D D Z型系列在电厂的广泛应用，实现了把机、炉作为一个单元整体来进行集中控制。把仪表盘装在一起进行监视，使机炉启停运j 亍更为执调。随着仪表工业的迅速发展和机组容量的增大，火电厂进一步发展为机、炉、电集中控制。如在组装式仪表系列中，我国自行研制的T F9 0 0 型和M Z 型、上海福克斯波罗公司生产的S P E C 2 0

39、0 型及引进的美国贝利公司生产的8 2 0 型和9 0 2 0 型、瑞士苏尔寿公司生产的A VI V 型等在电厂都得到应用。1 2 2 过程控制系统的蓬勃发展随着发电机组向大容量、高参数的单元机组发展，模拟电动仪表控制系统遇到以下难题：难于实现复杂规律控制，不容易实现最优控制和自适应控制。难以实现厂级、分厂级、车间级控制的通讯联系，难以实现全厂的综合管理。随着生产规模扩大，中央控制室仪表盘愈来愈长，难于实现集中监视和操作，技术上的长足进步，要求过程控制系统更新改造的周期缩短。过程计算机控制系统解决了以上难题，它起始于2 0 世纪5 0 年代到7 0 年代为集中式计算机控制系统，中期进入以采用4

40、 C 技术为特征的集散型控制系统。1 9 5 7 年美国和加拿大首先在火电厂应用计算机实现生产过程的数据采集和处理。1 9 6 2 年美国首先在火电厂计算机应用于单元机组的自动启停和自动调节，成功地实现了生产过程的计算机闭环控制。同年，英国的帝国公司安装了F e rr a n t i A r g u s 计算机控制系统，替代全部模拟控制仪表，即模拟技术由数字技术来替代，而系统的功能不变这是集中式过程计算机控制系统应用的开端。它经历了直接数字控制系统(D D C)、集中型计算机控制系统和分层计算机控制系统。但在应用中并不理想，主要表现在四个方面：危险集中。性能问题。投资大，安装困难。扩展困难。大

41、规模集成电路制造的成功和微处理器的问世，为现代过程控制系统的发展创造了便利条件。首先是可编程控制器，它是一种把自动化技术、计算机技术、通信技术融为一体的新型工业自动控制装置。在采用冗余技术、软硬件的自诊断功能等技术后，其可靠性基本上能满足工业控制要求。其次，从2 0 世纪7 0 年代中期，针对工业生产规模大、过程参数和控制回路多的特点，1 9 7 5 年，H o n e y w e l l 公司推出第一套集散控制系统(D C S)T D C 2 0 0 0。它是集计算机技术(C o m p u t e r)、控制技术(C o n t r 0 1)、通讯技术(C o m m u n i c a

42、t i o n)和图形显示(C R T)等技术为一体的计算机系统。它体现了控制系统的功能分散、负荷分散，从而危险也分散的特色。D C S 的发展推动着自动化控制系统的发展。当前我国3 0 0 M W 及其以上的火力发电机组，已普遍采用了以徽处理器为基础的分散控制系统，取得了显著的经济和社会效益。第一代集散控制系统是4 C 技术的结晶。比较著名的有美国F o x b o r o 公司的S p e c t r u m 系统、贝利公司的网络0、英国肯特公司的P 4 0 0、德国西门子公司的e l e p e r m、日本东芝公司的T O S D I C、日立公司的U N I T R O L)i和横河

43、公司的C E N T U M 等。随着市场需求的重大变化、现代控制理论的深入和局部网络技术的应用，第二代D C S 系统是以实现全系统信息的管理为主。代表产品有：H o n e y w e l l 的D C 3 0 0 0、Y O K 0 0 A W A D Ce n t u mA，B，C、L L 公司的M A XI、吖心L O R 的M O D 3 0 0 和W E S T I N G G H O U S E 的W D P F 等。我国工业自动化部门一方面引进技术合资生产国外D C S 系统，并逐步国产化。如上海-福克斯波罗有限公司(合资)S p e c t r u m、I A S e r

44、i e s、北京贝利控制有限公司合资)的N 9 0、I N FI 9 0、西安横河控制有限公司(合资)的Y E W P A K、C e n t u m、C e n t u m X L、M x l、大连中德公司f 合资)的T E L E P E M、重庆四川仪表总厂(技术引进)的T D C 3 0 0 0、T D C L C N、肛c N 系列新产品、北京机电六所(技术引进)的H I A C S 3 0 0 0 等。另一方面，也独立自主地开发出自己的产品，如D J K 7 5 0 0、友力2 0 0 0、H S D C S l 0 0 0 等等。同以往的控制设备相比，D C S 已具有以下特点：

45、采用微机智能技术，有自律性极强的单元结构。采用分级递阶结构，有完善的控制功能及丰富的功能软件包。统领全局的窗口功能。采用局部网络通信技术。管理能力强，达到所谓的“4 A”目标，即生产过程自动化(P A)、工厂自动化(F A)、试验室自动化(L A)、办公室业务自动化(O A)。高可靠性系统，现代D C S 系统有效率高达9 9 9 9 9 9。系统构成灵活，扩展方便。在电厂中应用的，还有另一类系统，它们是由P L C 作为现场控制单元实现分散控制的。系统的其他部分有：cRT 操作站、上位机和P L C 数据公路。第二代D C S 系统将上述系统通过网间连接器挂接到局部网络上，构成了宏大的控制系

46、统。过程控制理论与其他学科相互交叉、融合，向着纵深方向发展，开始形成了所谓的第三代控制理论，郎智能控制理论和大系统理论。智能控制是一门新兴的、多学科交叉的理论和技术，著名美籍华人学者K-S F u 在1 9 7 1 年首先提出它是人工智能和控制论的交叉；美国学者G N S a r i d i s 于1 9 7 7 年在此基础上加入了运筹学，即人工智能、控制论和运筹学三者的结合。人工智能主要包括专家系统、模糊理论和神经网络。控制论主要指古典控制和现代控制，运筹学主要涉及定量优化方法。专家控制、模糊控制和神经网络控制是三种典型的智能控制方法，其他还有分级递阶智能控制、拟人智能控制、预测控制等。智能

47、控制在火电厂热工自动化中已开始采用，如在直吹式锅炉主蒸汽压力控制中采用模糊控制，较好地解决了被控对象的纯迟延和大惯性等难题；采用预测控制策略，实现中储式钢球磨煤机的自动控制等。与此同时，在现代控制理论中，诸如非线性系统、分布参数系统、随机控制以及容错控制等在理论和实践中也得到发展。大型火电厂中的被控对象，工作机理复杂，有些至今尚未被人们所认识。被控过程多种多样，对控制方案的要求也更加丰富。D C S 系统经过二十几年的发展，目前在火电厂中占主导地位，处于酝酿实验阶段的F C S 技术，还需要更好地解决以下问题：新型的现场仪表、装置软硬件的开发，特别是高性能、多变量、多功能的现场智能变送器、传感

48、器、执行器及通讯接口的开发和应用，使现场仪表输出的电信号能就地数字信号传输，或者上层的数字信号传输到现场后能变换为模拟信号，输入到仪表装置。现场控制系统的网络化技术、组态软件及新一代的工控机与上位机间的通讯接口问题。实时智能控制软件及开发平台，如专家系统开发平台、神经元网络控制开发平台以及设备故障诊断智能系统的微型化和“傻瓜”化等。多变量预测控制、最优控制、仿人智能控制及一些高级算法等在电厂的深入应用。这样，现场大量的仪表装置和控制室问通过几根电缆互连在起，即可完成传统控制系统的功能，从而降低成本、方便维护、提高系统的稳定性和安全性。随着世界高科技飞速发展，火电厂过程控制将不可避免地进入信息网

49、络化时代，两者相结合，必将推动火电厂综合自动化的进程，现场总线的发展使这种趋势愈加明显和具体。D C S 和F C S 共存的局面在今后很长一段时间内继续存在。随着第三代控制理论的更加完善和应用，火电厂自动化正沿着智能化、开放化、集成化、高度自动化的方向高速发展，在实现最优的技术经济指标、提高经济效益和劳动生产率、节约能源、改善劳动条件、保护生态环境、对国民经济的可持续发展等方面发挥更重要的作用。1 3 火电视组控制中提高D C S 应用水平的途径及论文工作从8 0 年代开始，分散控制系统(D C S)因其可靠性高、功能完善、数据共享及组态方便等优点，在我国大型火电机组中得到广泛应用。目前，新

50、建的3 0 0 M W 及以上机组均选用D C S 作为单元机组控制系统，一些老机组在技术改造中也大多用不同规模D C S 取代老的控制系统。单元机组采用D C S 后的控制水平有很大提高，但D C S 应用水平是否达到足够高度，经济效益是否充分发挥等，一直是专业人士十分关心的问题。以“机”代“表”是对目前应用水平不高的概括，即采用了D C S 控制流程和方案仍与常规控制仪表时一样，生产自动化水平未提高，D C S 可用功能没有充分利用，经济效益也无法进一步增加。如何挖掘D C S潜能，使其真正发挥效力是值得探讨的问题。1 3 1D C S 应用现状及问题1 数据采集系统(D A S)功能不完