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1、一、前言目前，适用于电厂的 DCS 控制系统种类繁多，由于近期国内的经济发展出现用电紧张的局面，为了保证各行各业的生产正常进行，我国的火电新建项目不断增加，选择一个最佳的 DCS 系统是保证电厂安全生产的首要问题。如何选择 DCS 控制系统呢？第一、在选择 DCS 控制系统时要了解 DCS 在其他电厂使用时是否经常出现硬件损坏问题，如控制站经常脱离网络、开关量卡件经常损坏等缺陷极容易导致机组出现跳闸的可能，所以即使软件或系统功能再好，也不应该列为首选。第二、系统抗是否具有较强的抗干扰能力。如果一个系统没有较强的抗干扰能力，就会在运行维护中出现信号因外界干扰导致系统误发信号，最终导致停机停炉事故
2、发生。第三、控制系统是否能够在线维修。现在控制系统一般都要采用冗余方式，采用这种方式的好处在于既保证机组安全稳定运行同时也便于在线检修。冗余一般都是指控制器的单元处理器以及网络通讯冗余，而且冗余的设备之间可以保证实现无扰切换，把机组出现的故障率降到最低。第四、控制系统软件功能是否强大。控制系统的软件组态的功能块的种类是否能够适用于 DCS各种功能的需要。同时也不会因为软件原因出现系统死机问题如果我们选择的 DCS 系统满足了上述四个基本要求，那样 DCS 系统基本可以列入考虑使用范围之内。下面就各个公司的 DCS 系统情况来分析和选择 DCS 系统，二、国外各分散控制系统功能1、成本高但功能强
3、大、运行可靠性高的 TXP 控制系统说到可靠性高、功能强大的系统我认为是西门子公司的 TXP 系统（Teleperm-XP 分散控制系统） ，这种控制系统可以应用在多种形式，各种大小的电厂中。而此控制系统采用模块化的结构，使该系统可以适用各种规模机组的不同性能需要。1、TXP 系统组成TXP 系统提供了处理和控制生产过程所必需的自动处理、操作、监视和记录功能。整个控制系统的功能分散于独立的子系统之间，TXP 分散控制系统一般由六个子系统组成：AS620 过程自动控制系统、OM650 操作和监视系统、LAN 总线系统、ES680 工程管理系统、PG740 调试工具及 DS 诊断系统。其硬件结构如
4、下：2、TXP 系统特征TXP 分散系统的硬件布置是开放性的、模块化的，用户根据需要可以进行灵活配置，以达到自身最佳的性能价格化，对于安全要求特别高的电厂或其他重要的系统从控制总线、中央处理器、功能处理卡件、甚至信号采集设备都要求冗余布置，对于一般设备则一套控制设备就可以，但是最基本控制要素，象 AS、ES、OM 控制总线是必需的。TXP 最大的优越性在于此系统不象其他 DCS 系统将机组控制分为：DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、旁路控制等，这些系统都有自己独立的硬件和软件，相互之间通信少，因此这些分系统的运行维护也是相对独立的，并且有相当的差别，但 TXP、的分散控制系统是
5、不一样的，首先这些分系统界限不十分明确，有的甚至没有界限。DAS、CCS、SCS、FSSS、DEH、MEH、旁路控制功能实现都是用相同的软硬件实现，这样便于检修需要和日常维护需要。3、系统评价此系统安全性能非常好，系统可靠性能高，DCS 控制部分可以根据用户的需要配置硬件，所以是电厂首选的控制系统，控制系统的通讯符合国际标准，出现网络软瘫的事故较少，并且可以采用冗余控制线路控制方式，硬件出现的较少。本系统是用于对系统要求较高，维护人员少，就地设备性能高，维护费用较为充裕的电厂。2 性能可靠，功能齐全，价格合理的 WDPF 系统WDFP 系统是美国西屋（Westing house）公司 1982
6、 年推出的控制系统 20 世纪 80 年代后期升级为 WDPF型，有数据通讯网络连接的一系列不同功能单元（站）集合而成，各站的速率之间可以通过 WDPF 高速据通道(DaTa Highway)自由和快速的进行数据通信。通信速率为 2MB/S，每秒可广播最多 16000 个离散点（摸你量或数字量）使得分散的全局数据库总处于当前的最新的状态，另外 16000 个离散点（模拟量或数字量）使得分散的全局数据库总处于当前的最新状态，另外 16000 点可以提供操作进行监视，网上最多容纳 32000 点，他能够提供一系列的模拟量控制系统（MSC） 、顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)和数据采
7、集系统(DAS)等。1、一个典型的 WDFP 系统组成：分布处理单元 DPU 负责完成数据采集和控制（包括模拟和逻辑控制）功能。操作员站 OS 用于信息显示和报警，以及操作员监控。工程师 ES 用于系统软件编程及调试维护等。记录站 LOG 用于对过程数据进行收集、格式化和打印。历史数据站 HDR 用于对过程点数据以及手动输入离线数据记录和存档，将存档的数据进行检索以产生历史趋势和自由格式的报告。历史的存储和检索 HSR 提供为以后分析之用的全部设备历史数据智能化存储和检索。VAX 机接口（VXI）提供 WDPF 数据通道和 VAX 系列计算机之间的高速通道接口，通用可编程控制器接口 UPLC
8、能方便、高效地将分立可编程控制器（PLC）融入 WDPF 系统中。MIS 门路与各种管理信息系统（MIS）相连，并提供过程控制、优化、性能监视、管理报告，站接口单元 SIU 用作 WDPF 和其它计算机、设备的网络接口，数据高速公路提供广播全局数据库的高速链路。2 硬件结构WDPF 系统由高速数据控制器、各种功能工作站和 I/O 卡件等设备构成。数据高速公路的通讯是由高速数据通道控制器子系统（DHC）提供的，对于所有的站 DHC 都是相同的。由共享内存、调制解调器和数据库管理器构成。各功能工作站完成与其所在站相关的特定任务。过程间的通信是通过内存映象的 WDPF I/O，尤其提供了多种过程卡件
9、用于和工程接口。3、通信网络WDPF 网络结构为开放式总线型结构，有两类高速通道：数据高速公路和信息高速公路。数据高速公路的通信方式为广播，WDPF 系统的广播技术不需要主控制器，一个站在某一瞬间都是主控制器，并将令牌控制权交于下一个站进行广播。数据高速公路一般为安全起见，都采用双路冗于。信息高速公路采用 Ethernet，工作站通过 VEM BUS 与信息高速公路控制器相连。WDPFII 采用的是国际通行的 UNIX 系统，使它拥有作为开放式系统的基本条件。4、系统评价由于美国西屋的 WDPF 分散控制系统由于推出较早，经过了长时间的运行考验，美国西屋对其系统缺陷进行修改和完善，在并且系统硬
10、件方面进行升级工作，终于推出了 WDPFII 的控制系统。此控制系统容量大，适合大型机组，它虽然能够提供一系列的模拟量或数字量控制系统（MCS） 、顺序控制系统（SCS） 、燃烧管理系统系统（BMS）和数据采集系统（DAS）等控制功能，但是很多电厂都不把 DEH 和 ETS 系统加入其中，这样 WDPF 系统与 DEH 分开控制机、炉，DEH系统和 WDPF 系统系统联系不应该通过网络连接，主要应该通过硬接线连接，虽然硬点增加，但对 WDPF 高容量系统来讲独立的系统不会造成任何影响。3、系统稳定性好、价格合理、可靠性高的系统 HONEYWELL 系统HONEYWELL 系统是美国 HONEY
11、WELL 公司生产的 DCS 系统。主要用于石油化工产业，以其优秀的控制逻辑功能和优良的硬件性能受到广大用户的好评。1、HONEYWELL 系统组成HONEYWELL 控制系统 TPS 系统主要构成：局部控制网络 LCN（LOCAL CONTROL NETWORK）是 HONEYWELL 系统主干网络，它连接操作站（GUS） 、应用管理器（AM） 、历史站和通用网络（UCN） 。 UCN 通用网络主要连接就地控制器，如：高性能管理器（HPM） ，安全管理器（FSC）等分散控制器。高性能管理器（HPM）主要用于模拟量控制系统（MSC） 、数据采集系统(DAS)，是 DCS 核心。而安全管理器（F
12、SC）主要用于顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)。安全管理器（FSC）不是 HONEYWELL 公司的产品，是 HONEYWELL 公司购买的技术，因为安全管理器（FSC）反应快，安全性高，所以用于顺序控制系统(SCS)、燃烧器管理系统(BMS)。GUS 站的操作系统都是给予 WINDOWS NT 技术，具有很强的可操作性。2 通信网络通信网络是按照国际 802.3 协议完成，通信网络采用冗于技术保证了系统安全性和可靠性。2、系统评价它和 WDPF 系统能够提供一系列的模拟量或数字量控制系统（MCS） 、顺序控制系统（SCS） 、燃烧管理系统系统（BMS）和数据采集系统（DAS）
13、等控制功能，但是很多电厂都不把 DEH和 ETS 系统加入其中，但是随 HONEYWELL 系统在电厂的广泛应用。DEH 完全可以做入随HONEYWELL 系统。HONEYWELL 系统可以容纳 16000 多点，适合大中小型电厂。三、电厂 DCS 系统的选择方向1、 通信网络通信网络的可通信距离尽可能的长，这样可靠性高，通信的速率为 10MB/S 为佳。通信网络必须采用冗余方式，保证通信网络可以在线维修。2、 容量大电厂控制系统的 I/O 点在 3500-4500 多点，现在所有 DCS 系统都可以完成各种逻辑功能并容量大，所以 DCS 系统不但可以实现控制器冗余，为了更安全起见，重要的 I
14、/O 点可以采用冗余，所以电厂控制系统的 I/O 点为 6000 点最佳。3、 性能可靠性高现在成熟的 DCS 系统其性能的都是复合要求的，一般只是硬件可能存在质量问题，但是软件都是很过关的，所以死机现象很少，性能稳定可靠。4、 性价比高如果是一个规模较小的电厂，并且投资较小，选用上述的 DCS 系统未免过于奢侈，国内的 DCS系统日臻成熟，如新华电站的 XDPS 系统，其设计方面有很独到的一面，新华电站的 DEH 系统在国内使用多年，其技术人员根据多年经验，所生产的 XDPS 系统，也受到用户好评，有很高的性价比。如果是大中型机组建议使用上述的 TXP 系统、WDPF 系统、HONEYWEL
15、L 控制系统 TPS 等控制系统。美国西屋过程控制公司近年来推出 O-ovation 系统除提供 130 多种常规算法外，还提供如下的先进控制算法(模块)，供控制工程师们在设计控制策略的时随意先用。一、一、Simth 预估器预估器(PREDICTOR)在理想状态下对象模型为二阶非周期滞后环节时，对象模型传递函数为:预估器传递函数为：预估器传递函数为:其中的算法变量和参定义如下:pv过程变量测量值；CTRL下游 PID 调节器的输出;GAIN对象模型增益;FOTC对象模型中第 1 时间常数 T1BOTC对象模型中第 2 时间常数 T2;OUT算法输出变量。在采用这些算法时，同其他算法一样，只要设
16、定算法变量和算法参数，无需对算法进行编程。二、神经网络二、神经网络本算法采用双层前馈神经网络模型。第一层神经网络是正切 Hyperoblie S 曲线型，每个神经元的功能表示为:式中:GC(S)Smith 预估器传递函数;C(S)PID 调节器传递函数;GO(S)不带滞后环节的对象传递函数；纯滞后时间；K比例系数（对象模型增益）t采样时间；T1第 1 时间常数；T2第 2 时间常数在选用 Smith 预估器时，其算法符号为：Xi第 1 层神经元 i 的输出;B1i第 1 层神经元 i 的偏置;u1i第 1 层神经元 i 的输人;w1i第 1 层神经元 i 输出的权值。第二层神经网络是分段线性型，每个神经元的功能可表示为:b2i第 2 层神经元 i 的偏置；Z2i第 2 层神经元 i 的输入；W2i第 2 层神经元 i 的权值;Yi第 2 层神经元 i 的输出。其中算法变量和参数定义如下:IN1、IN2神经网络输入；T1、T2、T3目标输出；OUT1、OUT2、OUT3神经网络输出。本
