總體來講，熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。對故障信息的研究和充分利用是發(fā)掘熱工故障診斷與故障預(yù)測的基礎(chǔ)，現(xiàn)場總線的應(yīng)用，為熱工自動化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間。 1 當(dāng)前電力行業(yè)熱工自動化技術(shù)的發(fā)展 隨著世界高科技的飛速發(fā)展和我國機組容量的快速提高，電廠熱工自動化技術(shù)不斷地從相關(guān)學(xué)科中吸取最新成果而迅速發(fā)展和完善，近幾年更是日新月異，一方面作為機組主要控制系統(tǒng)的DCS，已在控制結(jié)構(gòu)和控制范圍上發(fā)生了巨大的變化；另一方面隨著廠級監(jiān)控和管理信息系統(tǒng)（SIS）、現(xiàn)場總線技術(shù)和基于現(xiàn)代控制理論的控制技術(shù)的應(yīng)用，給熱工自動化系統(tǒng)注入了新的活力。 1.1 DCS的應(yīng)用與發(fā)展 火電廠熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展變化，在二十世紀(jì)給人耳目一新的是DCS的應(yīng)用，而當(dāng)今則是DCS的應(yīng)用范圍和功能的迅速擴展。 1.1.1 DCS應(yīng)用范圍的迅速擴展 20世紀(jì)末，DCS在國內(nèi)燃煤機組上應(yīng)用時，其監(jiān)控功能覆蓋范圍還僅限D(zhuǎn)AS、MCS、FSSS和SCS四項。即使在2004年發(fā)布的Q/DG1-K401-2004《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)（DCS）技術(shù)規(guī)范書》中，DCS應(yīng)用的主要功能子系統(tǒng)仍然還是以上四項，但實際上近幾年DCS的應(yīng)用范圍迅速擴展，除了一大批高參數(shù)、大容量、不同控制結(jié)構(gòu)的燃煤火電機組（如浙江玉環(huán)電廠1000MW機組）的各個控制子系統(tǒng)全面應(yīng)用外，脫硫系統(tǒng)、脫硝系統(tǒng)、空冷系統(tǒng)、大型循環(huán)流化床（CFB）鍋爐等新工藝上都成功應(yīng)用。可以說只要工藝上能夠?qū)崿F(xiàn)的系統(tǒng)，DCS都能實現(xiàn)對其進(jìn)行可靠控制。 1.1.2 單元機組控制系統(tǒng)一體化的崛起 隨著一些電廠將電氣發(fā)變組和廠用電系統(tǒng)的控制（ECS）功能納入DCS的SCS控制功能范圍，ETS控制功能改由DCS模件構(gòu)成，DEH與DCS的軟硬件合二為一，以及一些機組的煙氣濕法脫硫控制直接進(jìn)入單元機組DCS控制的成功運行，標(biāo)志著控制系統(tǒng)一體化，在DCS技術(shù)的發(fā)展推動下而走向成熟。 由于一體化減少了信號間的連接接口以及因接口及線路異常帶來的傳遞過程故障，減少了備品備件的品種和數(shù)量，降低了維護(hù)的工作量及費用，所以近幾年一體化控制系統(tǒng)在不同容量的新建機組中逐漸得到應(yīng)用，如浙江華能玉環(huán)電廠4×1000MW機組、臺州電廠2×300MW機組和安徽鳳臺電廠4×600MW機組均全廠采用西屋Ovation系統(tǒng)，國華浙能寧海電廠4×600MW機組全廠采用西門子公司的T-XP系統(tǒng)，大唐烏沙山電廠4×600MW機組全廠采用I/A系統(tǒng)，浙江樂清電廠4×600MW機組全廠采用ABB公司的SYMPHONY系統(tǒng)等。 控制系統(tǒng)一體化的實現(xiàn)，是電力行業(yè)DCS應(yīng)用功能快速發(fā)展的體現(xiàn)。排除人為因素外，控制系統(tǒng)一體化將為越來越多的電廠所采用。 1.1.3 DCS結(jié)構(gòu)變化，應(yīng)用技術(shù)得到快速發(fā)展 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，近年來DCS系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)上發(fā)生變化。過去強調(diào)的是控制功能盡可能分散，由此帶來的是使用過多的控制器和接口間連接。但過多的控制器和接口間連接，不一定能提高系統(tǒng)運行可靠性，相反到有可能導(dǎo)致故障停機的概率增加。何況單元機組各個控制系統(tǒng)間的信號聯(lián)系千絲萬縷，互相牽連，一對控制器故障就可能導(dǎo)致機組停機，即使沒有直接導(dǎo)致停機，也會影響其它控制器因失去正確的信號而不能正常工作。因此隨著控制器功能與容量的成倍增加、更多安全措施（包括采用安全性控制器）、冗余技術(shù)的采用（有的DCS的核心部件CPU，采用2×2冗余方式）以及速度與可靠性的提高，目前DCS正在轉(zhuǎn)向適度集中，將相互聯(lián)系密切的多個控制系統(tǒng)和非常復(fù)雜的控制功能集中在一對控制器中，以及上述所說的單元機組采用一體化控制系統(tǒng)，正成為DCS應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的新方向，這不但減少了故障環(huán)節(jié)，還因內(nèi)部信息交換方便和信息傳遞途徑的減少而提高了可靠性。 此外，隨著近幾年DCS應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，如采用通用化的硬件平臺，獨立的應(yīng)用軟件體系，標(biāo)準(zhǔn)化的通訊協(xié)議，PLC控制器的融入，F(xiàn)CS功能的實現(xiàn)，一鍵啟動技術(shù)的成功應(yīng)用等，都為DCS增添了新的活力，功能進(jìn)一步提高，應(yīng)用范圍更加寬廣。 1.2 全廠輔控系統(tǒng)走向集中監(jiān)控 一個火電廠有10多個輔助車間，國內(nèi)過去通常都是由PLC和上位機構(gòu)成各自的網(wǎng)絡(luò)，在各車間控制室內(nèi)單獨控制，因此得配備大量的運行人員。為了提高外圍設(shè)備控制水平和勞動生產(chǎn)率，達(dá)到減員增效的目的，隨著DCS技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)通訊功能的提高，目前各個輔助車間的控制已趨向適度集中，整合成一個輔控網(wǎng)（簡稱BOP 即Balance Of Plant的縮寫）方向發(fā)展，即將相互獨立的各個外圍輔助系統(tǒng)，利用計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行集成，在全廠IT系統(tǒng)上進(jìn)行運行狀況監(jiān)控，實現(xiàn)外圍控制少人值班或無人值班。 近幾年新建工程迅速向這個方向發(fā)展。如國華浙能寧海電廠一期工程（4×600MW）燃煤機組BOP覆蓋了水、煤、灰等共13個輔助車間子系統(tǒng)的監(jiān)控，下設(shè)水、煤、灰三個監(jiān)控點，集中監(jiān)控點設(shè)在四機一控室里，打破了傳統(tǒng)的全廠輔助車間運行管理模式，不但比常規(guī)減員30%，還提升了全廠運行管理水平。整個輔控網(wǎng)的硬件和軟件的統(tǒng)一，減少了庫存?zhèn)淦穫浼叭粘９芾砭S護(hù)費用[1]。由于取消了多個就地控制室，使得基建費用和今后的維護(hù)費用都減少。一些老廠的輔助車間也在進(jìn)行BOP改造，其中浙江省第一家完成改造的是嘉興發(fā)電廠2×300MW機組，取得較好效果。 1.3 變頻技術(shù)的普及應(yīng)用與發(fā)展 變頻器作為控制系統(tǒng)的一個重要功率變換部件，以提供高性能變壓變頻可控的交流電源的特點，前些年在火電廠小型電機（如給粉機、凝泵）等控制上的應(yīng)用，得到了迅猛的發(fā)展。由于變頻調(diào)速不但在調(diào)速范圍和精度，動態(tài)響應(yīng)速度，低速轉(zhuǎn)動力矩，工作效率，方便使用方面表現(xiàn)出優(yōu)越性，更重要的是節(jié)能效果在經(jīng)濟(jì)及社會效益上產(chǎn)生的顯著效應(yīng)，因此繼一些中小型電機上普遍應(yīng)用后，近年來交流變頻調(diào)速技術(shù)，擴展到一些高壓電機的控制上試用，如送、引風(fēng)機和給水泵電機轉(zhuǎn)速的控制等。 因為蘊藏著巨大的節(jié)能潛力，可以預(yù)見隨著高壓變頻器可靠性的提高、一次性投資降低和對電網(wǎng)的諧波干擾減少，更多機組的風(fēng)機、水泵上的大電機會走向變頻調(diào)速控制，在一段時間內(nèi)，變頻技術(shù)將繼續(xù)在火電廠節(jié)能工作中，扮演重要角色。 1.4 局部系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場總線 自動化技術(shù)的發(fā)展，帶來新型自動化儀表的涌現(xiàn)，現(xiàn)場總線系統(tǒng)（FCS）是其中一種，它和DCS緊密結(jié)合，是提高控制信號傳輸?shù)臏?zhǔn)確性、實時性、快速性和機組運行的安全可靠性，解決現(xiàn)場設(shè)備的現(xiàn)代化管理，以及降低工程投資等的一項先進(jìn)的和有效的組合。目前在西方發(fā)達(dá)國家，現(xiàn)場總線已應(yīng)用到各個行業(yè)，其中電力行業(yè)最典型的是德國尼德豪森電廠2×950MW機組的控制系統(tǒng)，采用的就是PROFIBUS現(xiàn)場總線。 我國政府從“九五”起，開始投資支持現(xiàn)場總線的開發(fā)，取得階段性成果，HART儀表、FF儀表開始生產(chǎn)。但電廠控制由于其高可靠性的要求，目前缺乏大型示范工程，缺乏現(xiàn)場總線對電廠的設(shè)計、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)和管理等方面影響的研究，因此現(xiàn)場總線在電廠的應(yīng)用仍處于探討摸索階段，近二年我國有十多個工程應(yīng)用了現(xiàn)場總線，但都是在局部系統(tǒng)上，其中： 國華浙能寧海電廠，在單元機組的開、閉式水系統(tǒng)中的電動門控制采用Profibus DP總線技術(shù)，電動執(zhí)行機構(gòu)采用原裝進(jìn)口德國歐瑪公司的一體化智能型產(chǎn)品Puma Matic，帶有雙通道Profibus-DP冗余總線接口作為DP從站掛在總線上。為了提高安全性可靠性，總線光纖、作為總線上的第一類DP主站的AP和相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換裝置都采用了冗余結(jié)構(gòu)，這是國內(nèi)首家在過程控制中采用現(xiàn)場總線技術(shù)的火力發(fā)電廠。 華能玉環(huán)電廠的補給水處理系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)[2]，采用了二層通訊網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，其鏈路設(shè)備和主站級網(wǎng)絡(luò)采用冗余配置。控制系統(tǒng)人機終端與主控制器之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，以太網(wǎng)交換機采用ITP形式接口，四臺交換機構(gòu)成光纖高速路網(wǎng)?，F(xiàn)場設(shè)備層之間采用Profibus-DP現(xiàn)場總線通訊。主環(huán)網(wǎng)采用光纜，分支現(xiàn)場總線通訊選用總線電纜。配置二套冗余的主控制器，分別用于鍋爐補給水系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)，且各自有兩條由光電耦合器組成的現(xiàn)場總線環(huán)形光纜網(wǎng)構(gòu)成冗余配置，所有現(xiàn)場儀表和氣動閥門定位器（均采用帶PA總線接口），通過DP/PA耦合器連接到現(xiàn)場總線上。中低壓電器設(shè)備（MCC）采用具有現(xiàn)場總線通信接口功能的智能電機控制器。加藥泵的電動機采用帶總線的變頻器。鍋爐補給水的陰陽離子床氣動隔膜閥的電磁控制閥，采用具有總線接口的閥島來控制，閥島與現(xiàn)場總線連接。這是國內(nèi)在局部過程控制中全面采用現(xiàn)場總線技術(shù)的首個火電廠，其應(yīng)用實踐表明，輔控網(wǎng)全面采用現(xiàn)場總線技術(shù)已成熟。 1.5 熱工控制優(yōu)化技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展 隨著過程生產(chǎn)領(lǐng)域?qū)刂葡到y(tǒng)要求的不斷提高，傳統(tǒng)控制方法越來越難以滿足火電廠熱力流程對系統(tǒng)穩(wěn)定性和性能最優(yōu)化方面的要求，汽溫超標(biāo)已經(jīng)成為制約機組負(fù)荷變化響應(yīng)能力和安全穩(wěn)定運行的主要障礙之一（燃燒優(yōu)化主要是鍋爐專業(yè)在進(jìn)行，本文不作討論）。由此基于現(xiàn)代控制理論的一些現(xiàn)代控制系統(tǒng)逐步在火電廠過程控制領(lǐng)域中得到應(yīng)用。如基于過程模型并在線動態(tài)求解優(yōu)化問題的模型預(yù)測控制（簡稱MPC）法、讓自動裝置模擬人工操作的經(jīng)驗和規(guī)律來實現(xiàn)復(fù)雜被控對象自動控制的模糊控制法、利用熟練操作員手動成功操作的經(jīng)驗數(shù)據(jù)，在常規(guī)的串級PID調(diào)節(jié)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的前饋控制作用等，在提高熱工控制系統(tǒng)（尤其是汽溫控制系統(tǒng)）品質(zhì)過程中取得較好效果。 如寧海發(fā)電廠使用的西門子公司PROFI系統(tǒng)，充分使用了基于模型的現(xiàn)代控制理論，其中汽溫控制原理示意圖如圖1所示。 [align=center] 圖1 機組汽溫控制原理示意圖[/align] 圖1中，用基于狀態(tài)空間算法的狀態(tài)觀測器解決汽溫這種大滯后對象的延遲造成的控制滯后，焓值變增益控制器解決蒸汽壓力的變化對溫度控制的影響，基于模型的Smith預(yù)估器對導(dǎo)前溫度的變化進(jìn)行提前控制；通過自學(xué)習(xí)功能塊實時補償減溫水閥門特性的變化；而對再熱汽溫控制，盡量以煙道擋板作為調(diào)節(jié)手段，不采用或少采用減溫水作為控制手段，以提高機組效率；在機組協(xié)調(diào)控制模塊中，采用非最小化形式描述的離散卷積和模型，提高系統(tǒng)的魯棒性；根據(jù)控制品質(zhì)的二次型性能指標(biāo)連續(xù)對預(yù)測輸出進(jìn)行優(yōu)化計算，實時對模型失配、時變和干擾等引起的不確定性因素進(jìn)行補償，提高系統(tǒng)的控制效果；PROFI投入后，AGC狀態(tài)下以2% Pe /min負(fù)荷率變化時的響應(yīng)時間為57秒，壓力最大偏差0.208MPa，汽包水位變化最高和最低之差為-38.86mm，爐膛負(fù)壓變化曲線最高值和最低值差－145Pa，主蒸汽溫度偏差穩(wěn)態(tài)基本控制在2℃以內(nèi)，動態(tài)基本控制在5℃以內(nèi)。 1.6 SIS系統(tǒng)的應(yīng)用發(fā)展 SIS系統(tǒng)是實現(xiàn)電廠管理信息系統(tǒng)與各種分散控制系統(tǒng)之間數(shù)據(jù)交換、實時信息共享的橋梁，其功能包括廠級實時數(shù)據(jù)采集與監(jiān)視，廠級性能計算與分析。在電網(wǎng)明確調(diào)度方式有非直調(diào)方式且應(yīng)用軟件成熟的前提下，可以設(shè)置負(fù)荷調(diào)度分配功能。設(shè)備故障診斷功能、壽命管理功能、系統(tǒng)優(yōu)化功能以及其它功能（根據(jù)電廠實際情況確定是否設(shè)置）[3]。自從國家電力公司電力規(guī)劃總院在2000年提出這一概念和規(guī)劃后，至今估計有200家多電廠建立了SIS系統(tǒng)，可謂發(fā)展相當(dāng)迅速。 但是自從SIS系統(tǒng)投運以來，其所起的作用只是數(shù)據(jù)的采集、存儲、顯示和可打印各類生產(chǎn)報表，能夠真正把SIS的應(yīng)用功能盡情發(fā)揮出來的很少，其面向統(tǒng)計／生產(chǎn)管理的數(shù)據(jù)分析工具，基于熱經(jīng)濟(jì)性分析的運行優(yōu)化，以品質(zhì)經(jīng)濟(jì)性為目標(biāo)的控制優(yōu)化，以提高可靠性為目的的設(shè)備故障診斷等功能基本多數(shù)都未能付緒實施。其原因主要有設(shè)計不夠完善，多數(shù)SIS廠家并沒有完全吃透專業(yè)性極強的后臺程序及算法，使其在生產(chǎn)實際中未能發(fā)揮作用，加上與現(xiàn)場生產(chǎn)脫節(jié)，因此SIS代理商所能做的只是利用網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，邊搭建一個基本的SIS 架構(gòu)邊進(jìn)行摸索。此外SIS應(yīng)涵蓋哪些內(nèi)容沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)也緩慢了其功能的應(yīng)用。 但從大的方向上看，SIS系統(tǒng)的建設(shè)符合技術(shù)發(fā)展的需要和中國電力市場發(fā)展的趨勢，將給發(fā)電廠特別是大型的現(xiàn)代化發(fā)電廠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益。 　 2 電力行業(yè)熱工自動化系統(tǒng)的未來發(fā)展動向及前景 隨著國家法律對環(huán)保日益嚴(yán)格的要求和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的進(jìn)步，未來熱工系統(tǒng)將圍繞 “節(jié)能增效，可持續(xù)發(fā)展”的主題，向智能化、網(wǎng)絡(luò)化、透明化，保護(hù)、控制、測量和數(shù)據(jù)通信一體化發(fā)展，新的測量控制原理和方法不斷得以應(yīng)用，將使機組的運行操作和故障處理，象操作普通計算機一樣方便。 2.1 單元機組監(jiān)控智能化是熱工自動化系統(tǒng)發(fā)展方向 單元機組DCS的普及應(yīng)用，使得機組的監(jiān)控面貌煥然一新，但是它的監(jiān)控智能化程度在電力行業(yè)卻沒有多大提高。雖然許多智能化的監(jiān)視、控制軟件在國內(nèi)化工、冶金行業(yè)中都有較好的應(yīng)用并取得效益，可在我國電力行業(yè)直到近幾年才開始有所起步。隨著技術(shù)的進(jìn)步，火電廠單元機組自動化系統(tǒng)的智能化將是一種趨勢，因此未來數(shù)年里，實現(xiàn)信息智能化的儀表與軟件將會在火電廠得到發(fā)展與應(yīng)用，如： 儀表智能管理軟件，將對現(xiàn)場智能傳感器進(jìn)行在線遠(yuǎn)程組態(tài)和參數(shù)設(shè)置、對因安裝位置和高靜壓造成的零位飄移進(jìn)行遠(yuǎn)程修正，精度自動進(jìn)行標(biāo)定，計算各類誤差, 并生成標(biāo)定曲線和報告；自動跟蹤并記錄儀表運行過程中綜合的狀態(tài)變化，如掉電、高低限報警、取壓管路是否有堵或零位是否有飄移等。 閥門智能管理軟件將對智能化閥門進(jìn)行在線組態(tài)、調(diào)試、自動標(biāo)定和開度階躍測試，判斷閥門閥桿是否卡澀, 閥芯是否有磨損等，通過閥門性能狀況的全面評估，為實現(xiàn)預(yù)測性維護(hù)提供決策。 重要轉(zhuǎn)動設(shè)備的狀態(tài)智能管理軟件將對重要轉(zhuǎn)動設(shè)備的狀態(tài)如送風(fēng)機，引風(fēng)機，給水泵等，綜合采用基于可靠性的狀態(tài)監(jiān)測多種技術(shù)，通過振動、油的分析以及電機診斷，快速分析（是否存在平衡不好,基礎(chǔ)松動, 沖擊負(fù)荷，軸承磨損）等現(xiàn)象和識別故障隱患, 在隱患尚未擴展之前發(fā)出報警，為停機檢修提供指導(dǎo)和幫助。 智能化報警軟件將對報警信號進(jìn)行匯類統(tǒng)計、分析和預(yù)測，對機組運行趨勢和狀態(tài)作出分析、判斷，用以指導(dǎo)運行人員的操作；故障預(yù)測、故障診斷以及狀態(tài)維修等專用軟件，將在提高機組運行的安全性，最大限度地挖掘機組潛力中發(fā)揮作用。 單元機組監(jiān)控智能化將帶來機組檢修方式的轉(zhuǎn)變，以往定期的、被動式維護(hù)將向預(yù)測性、主動式為主的維護(hù)方式過渡，檢修計劃將根據(jù)機組實際狀況安排。 2.2 過程控制優(yōu)化軟件將得到進(jìn)一步應(yīng)用 進(jìn)一步提高模擬量控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)范圍和品質(zhì)指標(biāo)，是火電廠熱工自動化控制技術(shù)研究的一個方向。雖然目前有關(guān)自適應(yīng)、狀態(tài)預(yù)測、模糊控制及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等技術(shù)，在電廠控制系統(tǒng)優(yōu)化應(yīng)用的報道有不少，但據(jù)筆者了解真正運行效果好的不多。隨著電力行業(yè)競爭的加劇，安全、經(jīng)濟(jì)效益方面取得明顯效果、通用性強、安裝調(diào)試方便的優(yōu)化控制專用軟件（尤其是燃燒和蒸汽溫度優(yōu)化、性能分析軟件、）將會在電廠得到親睞、進(jìn)一步發(fā)展與應(yīng)用。 目前機組的AGC均為單機方式（由調(diào)度直接把負(fù)荷指令發(fā)給投入AGC的機組）。由于電網(wǎng)負(fù)荷變化頻繁，使投入AGC的機組始終處于相應(yīng)的變負(fù)荷狀態(tài)，鍋爐的蒸汽壓力和溫度波動幅度大，輔機、閥門、擋板等設(shè)備動作頻繁，這種方式對機組和設(shè)備的壽命都會產(chǎn)生一定的負(fù)面影響。隨著發(fā)電成本的提高，發(fā)電企業(yè)需從各個角度考慮如何切實降低電廠運行成本，延長機組的使用壽命。因此配置全廠負(fù)荷分配系統(tǒng)（即電網(wǎng)調(diào)度向電廠發(fā)一個全廠負(fù)荷指令，由電廠的全廠負(fù)荷分配系統(tǒng)，以機組的煤耗成本特性為基礎(chǔ)，在機組允許的變化范圍內(nèi)，經(jīng)濟(jì)合理地選擇安排機組的負(fù)荷或變負(fù)荷任務(wù)，使全廠發(fā)電的煤耗成本最低，降低電廠的發(fā)電成本）將是發(fā)電企業(yè)必然的要求，相信不久的將來，單機AGC方式將會向全廠負(fù)荷分配方式轉(zhuǎn)變。 SIS系統(tǒng)將結(jié)合生產(chǎn)實際進(jìn)行二次開發(fā)，促進(jìn)自身應(yīng)用技術(shù)走向成熟，在確?；痣姀S安全、環(huán)保、高效益及深化信息化技術(shù)應(yīng)用中發(fā)揮作用。 2.3 現(xiàn)場總線與DCS相互依存發(fā)展 未來一段時間里，現(xiàn)場總線將與DCS、PLC相互依存發(fā)展，現(xiàn)場總線借助于DCS和PLC平臺發(fā)展自身的應(yīng)用空間，DCS和PLC則借助于現(xiàn)場總線完善自身的功能。 2.3.1 現(xiàn)場總線與DCS的關(guān)系 現(xiàn)場總線作為一個完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，目前還難以迅速應(yīng)用到整個電廠中，而DCS雖然是電廠目前在線運行機組的主流控制系統(tǒng)，但由于其檢測和執(zhí)行等現(xiàn)場儀表信號仍采用模擬量信號，無法滿足工程師站上對現(xiàn)場儀表進(jìn)行診斷、維護(hù)和管理的要求，限制了控制過程視野，因此DCS通過容入通信協(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)化的現(xiàn)場總線和適合現(xiàn)場總線連接的智能化儀表、閥門，并將自身的輸出驅(qū)動功能分離移到現(xiàn)場或由現(xiàn)場智能驅(qū)動器代替，功能簡單且相對集中的控制系統(tǒng)下放到采用FCS控制和處理功能的現(xiàn)場智能儀表中，然后由少量的幾根同軸電纜（或光纜）和緊急停爐停機控制用電纜，通過全數(shù)字化通信與控制室連接。將有助于降低電廠造價，提高自身的可靠性，拓寬各自的功能，推動各自的發(fā)展。除新建電廠將會更多的采用現(xiàn)場總線的智能設(shè)備外，也會成為運行多年的機組下一步的改造計劃。 2.3.2 現(xiàn)場總線與PLC的關(guān)系 現(xiàn)場總線在電廠的應(yīng)用將借助于PLC，這不但因為PLC已廣泛應(yīng)用于電廠輔助設(shè)備的控制，將現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品溶合到PLC系統(tǒng)中，成為PLC系統(tǒng)中的一部分或者成為PLC系統(tǒng)的延伸部分，在輔助設(shè)備的控制中將直接明顯地體現(xiàn)其經(jīng)濟(jì)效益。還因為現(xiàn)場總線和PLC的制造商間關(guān)系密切，如Contr01．Net、ProfiBus等本身就是由PLC的主要生產(chǎn)供貨商支持開發(fā)。 由于電廠現(xiàn)場的環(huán)境惡劣，溫度高、灰塵多、濕度變化大，因此現(xiàn)場總線在電廠應(yīng)用，首先要解決的是自身質(zhì)量。 2.4 輔助車間（系統(tǒng)）集控將得到全面推廣 隨著發(fā)電廠對減員增效的要求和運行人員整體素質(zhì)的提高，輔助車間（系統(tǒng)）通過輔控網(wǎng)集控將會得到進(jìn)一步全面推廣。但在實施過程中，目前要解決好以下問題： （1）輔控系統(tǒng)I/O點數(shù)量大（浙江寧海電廠已達(dá)到10000點），各輔助車間物理位置分散，存在遠(yuǎn)距離通信、信號衰減和網(wǎng)絡(luò)干擾問題，因此監(jiān)控系統(tǒng)主干通信網(wǎng)宜采用多模光纜以確保通信信號的可靠性。 （2）各輔助控制系統(tǒng)采用不同的控制設(shè)備，控制系統(tǒng)的通信接口協(xié)議不同，甚至不同的物理接口，因此須解決網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議的轉(zhuǎn)換問題，選型時應(yīng)事先規(guī)定好各系統(tǒng)間的接口連接協(xié)議。 （3）各個輔助車間的控制系統(tǒng)為不同的廠商供貨，由于使用的軟件不同，其操作員站的人機界面很有可能不一致。因此選型時應(yīng)注意上位機軟件，設(shè)計統(tǒng)一的人機界面，采用統(tǒng)一的風(fēng)格及操作方式，以便方便各系統(tǒng)畫面接入BOP網(wǎng)絡(luò)。 輔助車間集控系統(tǒng)能否實現(xiàn)設(shè)計目標(biāo)，除了自身的技術(shù)以外，很大程度上取決于輔助系統(tǒng)本身的自動投入情況。因此高可靠性的執(zhí)行機構(gòu)、動作靈活可靠的限位開關(guān)、智能化的變送器將會得到應(yīng)用； 2.5 單元機組監(jiān)控系統(tǒng)的物理配置趨向集中布置 過去一個集控室的概念，通常為一臺單元機組獨用或為二臺機組合用，電子室分成若干個小型的電子設(shè)備間，分別布置在鍋爐、汽輪機房或其它主設(shè)備附近。其優(yōu)點是節(jié)省了電纜。但隨著機組容量的提高、計算機技術(shù)的發(fā)展和管理水平的深化，近幾年集控室的概念擴大，出現(xiàn)了全廠單元機組集中于一個控制室，單元機組的電子設(shè)備間集中，現(xiàn)場一般的監(jiān)視信號大量采用遠(yuǎn)程I/O柜的配置方式趨勢，如浙江省國華浙能寧海發(fā)電廠（獲國家金獎），一期工程四臺機組一個控制室集中監(jiān)控，單元機組電子室集中，提高了機組運行管理水平。 2.6 APS技術(shù)應(yīng)用 APS是機組級順序控制系統(tǒng)的代名詞。在機組啟動中，僅需按下一個啟動控制鍵，整個機組就將按照設(shè)計的先后順序、規(guī)定的時間和各控制子系統(tǒng)的工作情況，自動啟停過程中的相關(guān)設(shè)備，協(xié)調(diào)機爐電各系統(tǒng)的控制，在少量人工干預(yù)甚至完全不用人工干預(yù)的情況下，自動地完成整臺機組的啟停。但由于設(shè)備自身的可控性和可用率不滿足自動化要求，加上一些工藝和技術(shù)上還存在問題，需要深入地分析研究和改進(jìn)，所以目前燃煤機組實施APS系統(tǒng)的還不多見。 由于APS系統(tǒng)的實質(zhì)是電廠運行規(guī)程的程序化，其優(yōu)勢在于可以大大減輕運行人員的工作強度，避免人為操作中的各種不穩(wěn)定因素，縮短機組啟停時間。作為提高生產(chǎn)效率和機組整體自動化水平，增強在電力企業(yè)的市場競爭能力行之有效的方法，將會成為未來機組控制發(fā)展的方向之一，引導(dǎo)設(shè)計、控制系統(tǒng)廠商和電廠人員更多地去深入研究，設(shè)計和完善功能，并付緒實施。 2.7 無線測量技術(shù)應(yīng)用 無線測量技術(shù)能監(jiān)視和控制運行過程中發(fā)生的更多情況，獲得關(guān)鍵的工藝信息，整合進(jìn)入DCS。除節(jié)省大量安裝成本以外，還將推動基本過程和自動化技術(shù)的改善。如供熱、供油和煤計量，酸堿、污水區(qū)域測量等，都可能通過無線測量技術(shù)實現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控。 2.8 提高熱工自動化系統(tǒng)可靠性研究將深入 由于熱控系統(tǒng)硬軟件的性能與質(zhì)量、控制邏輯的完善性和合理性、保護(hù)信號的取信方式和配置、保護(hù)連鎖信號的定值和延遲時間設(shè)置，以及熱控人員的檢修和維護(hù)水平方面，都還存在一些不足之處，由此使得熱控保護(hù)系統(tǒng)誤動作引起機組跳閘事件還時有發(fā)生。在電力生產(chǎn)企業(yè)面臨安全考核風(fēng)險增加和市場競爭加劇的環(huán)境下，本著電力生產(chǎn)“安全第一，預(yù)防為主”的方針，以及效益優(yōu)先原則，從提高熱工自動化系統(tǒng)的可靠性著手，深入開展技術(shù)研究，是熱工自動化系統(tǒng)近期的一項急需進(jìn)行的工作。 提高熱工自動化系統(tǒng)的可靠性技術(shù)研究工作，包括控制軟硬件的合理配置，采集信號的可靠性、干擾信號的抑制，控制邏輯的優(yōu)化、控制系統(tǒng)故障應(yīng)急預(yù)案的完善等。隨著機組控制可靠性要求的提高，重要控制子系統(tǒng)的硬件配置中，將會采用安全型控制器、安全型PLC系統(tǒng)或者它們的整合，保護(hù)采集信號將會更多的采用三選二判斷邏輯。獨立的測量裝置需要設(shè)計干擾信號抑制功能。此外基建機組一味以最低價中標(biāo)的招標(biāo)模式也應(yīng)得到扭轉(zhuǎn)（最低價中標(biāo)，迫使廠商通過減少配置來降低投標(biāo)價，導(dǎo)致控制系統(tǒng)可靠性下降）。 2.9 火電廠機組檢修運行維護(hù)方式將改變 隨著電力市場的競爭，發(fā)電企業(yè)將趨向集約化經(jīng)營和管理結(jié)構(gòu)扁平化，為提高經(jīng)濟(jì)效益，發(fā)電企業(yè)在多發(fā)電，以提高機組利用小時的同時，將會通過減少生產(chǎn)人員的配備，密切與外包檢修企業(yè)之間的聯(lián)系，讓專業(yè)檢修隊伍取替本廠檢修隊伍的方式來提高勞動生產(chǎn)率。因此檢修維修工作社會化將是一種趨勢。此外DCS的一體化及其向各功能領(lǐng)域滲透，提高電廠整體協(xié)調(diào)和信息化、自動化水平的同時，也將會使電廠原專業(yè)間及專業(yè)內(nèi)的分工重新調(diào)整，比如熱工與電氣二次回路的專業(yè)劃分打通。為了降低成本，電廠不再保持大批的檢修維修人員，因此檢修維護(hù)方式也將因此而改變，比如讓生產(chǎn)廠家和代理公司承擔(dān)DCS和相關(guān)設(shè)備的檢修工作。 電廠機組容量的不斷增大，熱工自動化系統(tǒng)所依賴的測量儀表也大量增加。在現(xiàn)場總線和智能儀表未全面使用的情況下，這些儀表還需定期校驗。為提高測量儀表校驗工作的效率，實現(xiàn)測量儀表從校驗、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)臺帳的建立、設(shè)備校驗計劃和日常維護(hù)工作的產(chǎn)生、執(zhí)行、校驗、數(shù)據(jù)輸入、終結(jié)及統(tǒng)計分析，周期調(diào)整等的全過程自動管理代替人工管理，將是電廠儀表管理發(fā)展的趨勢，因此全自動儀表校驗裝置和自動管理軟件的需求量將會迅速增加。 總體來講，熱工自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢是高速化、智能化、一體化和透明化。對故障信息的研究和充分利用是發(fā)掘熱工故障診斷與故障預(yù)測的基礎(chǔ)，現(xiàn)場總線的應(yīng)用，為熱工自動化系統(tǒng)的進(jìn)一步發(fā)展提供了不斷拓展的空間?，F(xiàn)代控制理論的應(yīng)用，將改寫熱工調(diào)節(jié)系統(tǒng)的指標(biāo)。隨著計算機技術(shù)的進(jìn)步，網(wǎng)絡(luò)化的保護(hù)及故障信息系統(tǒng)將會不斷發(fā)展，最終基于網(wǎng)絡(luò)大容量數(shù)據(jù)傳輸可實現(xiàn)，遠(yuǎn)程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)的開發(fā)應(yīng)用，火電廠檢修運行維護(hù)的結(jié)構(gòu)將徹底改變，屆時僅需少量人員進(jìn)行機組的運行維護(hù)，更多的是通過遠(yuǎn)程專家監(jiān)控診斷系統(tǒng)（類似于電力調(diào)度），實現(xiàn)對機組的運行監(jiān)控、維護(hù)和故障診斷、處理。 作者：孫長生 男，安徽桐城人，碩士，高級工程師，先后從事火力發(fā)電廠熱工安裝、調(diào)試、小火電設(shè)計、運行機組熱工故障分析處理、熱工監(jiān)督管理工作，主編和參編多部電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。目前主要從事熱工自動化技術(shù)應(yīng)用研發(fā)和開發(fā)工作。