分散控制系统即DCS，作为发电机组正常运转的核心，有着无可替代的作用，是电站锅炉、汽机、电气、脱硫等各个子单元、设备和执行机构运转的中枢。DCS控制系统的运行状态直接关系到整台机组的稳定性、可靠性、经济性、安全性。由于受设备选型、测点容量、运行时间、工作环境等各种因素的影响，使DCS控制系统本身软硬件的运行情况也在发生变化。随着控制技术的进步，更加先进的DCS控制系统不断推陈出新，功能更加强大。

1 原DCS控制系统的运行情况

原发电机组采用的是西屋公司WDPF－II型分散控制系统。由20对DPU构成，每对DPU均有主备两套相同的硬件系统。整套DCS控制系统使用了阶梯图和SAMA图作为控制逻辑的标准图。硬件I/O接口，采用了Q-line I/O，同时为了保证控制系统的稳定和可靠，对于部分CCS系统的调节型执行器使用了卧盘硬手操LIM操作器作为备用手段操作，FSSS系统使用专用操作键盘，而对于部分重要的两位式执行器则选择了开关按钮操作，作为备用手段。系统创建于上世纪九十年代，具有当时分散控制系统的先进性和典型性，但随着测量参数的增长，逻辑回路的增加与修改，整个控制系统的容量和运算速度已经无法满足机组当前的需求。经过近二十年的运行，硬件设备老化严重，在机组的备件维护费用、维护工作量、系统安全性方面存在较大影响。因此，对原分散控制系统进行迁移改造的需求十分迫切。

2 Ovation专家控制系统的特点

Ovation控制系统作为艾默生公司推出的WDPF－II控制系统的升级产品，性能特点十分突出。首先，Ovation控制器符合行业标准，是市面上功能最强大的过程控制器。它使用基于Intel 的处理器作为核心部件，提供完全冗余性，确保即使在要求最严格的应用场合也能提供所需的可靠性和安全性。 Ovation可以采用模糊逻辑、预见性模型控制和行业特定的高级应用，将控制提升到了更高的水平，降低了各种发电机组运行情况下的过程变化率并优化了性能。其次，我们可以保留在 WDPF 方面的大量现有投资，包括机柜、整个 Q-Line I/O 子系统和相关布线、控制逻辑和过程图形。对现有的 DPU 机柜只需重新安装 Ovation 控制器现场套件，因此对系统占地面积毫无影响。 最重要的是，由于保留了成熟的控制策略、数据库和过程图形，迁移对操作人员而言几乎一目了然，从而最大程度地减少了重新培训要求，实现了操作的持续性。艾默生公司推出的Ovation技术常青树计划，提供预定和定期的硬件和软件升级，实现了对整个系统生命周期的全面支持。

3 Ovation专家控制系统的迁移方案

Ovation专家控制系统完成现有WDPF系统的所有功能，并按工艺系统流程合理组态在各处理器内，以满足各种运行工况的要求，确保发电机组安全高效运行，整个系统的可利用率至少为99.9%。控制系统的设计采用合适的冗余配置和诊断至通道级的自诊断功能，使其具有高度的可靠性。系统内任一组件发生故障，均不影响整个系统的工作。锅炉跳闸保护系统的处理器模件单独冗余设置。

控制系统设计遵循以下故障准则：（1）单一故障不引起DCS控制系统的整体故障；（2）单一故障不引起锅炉或汽轮机、发电机保护系统的误动或拒动；（3）控制功能的分组划分使得某个区域的故障将只是部分降低整个控制系统的控制功能，此类控制功能的降低能通过运行人员干预进行处理；（4）控制系统的构成能与机组设备的冗余配置相协调，以使控制系统内单一故障不会导致运行设备与备用设备同时不能运行。控制系统包括各种可行的自诊断手段，以便内部故障能在对过程造成影响之前被检测出来。此外，保护和安全系统具备通道冗余或测量多重化以及自检和在线的试验手段。为保证单个DROP正常工作，每个端子柜所承载的I/O测点不超过300点。

为了保证全年发电量指标的顺利完成，迁移工程工期要尽量缩短。不同于新建机组的DCS控制系统工程，原则上要保持所有迁移系统的电缆不动，可利用率达到95%。DCS系统逻辑与现有逻辑完全相符，新增加的系统逻辑也要与原逻辑相符，可完全实现原有系统所有功能。同时，提供迁移改造所需要的全套（含主机、显示器、连接电缆、通讯卡、接口卡等）操作员站、工程师站、历史站、报表站等至少满足替代原有设备的要求，按照原来WDPF系统的DPU端子柜及DPU柜的位置以及这次迁移改造新增设的设备重新设计配置一套完整的DCS系统。

迁移改造涉及主要内容如下：（1）系统迁移改造工程需要将原先的20对DPU全部替换，包括CCS系统6对DPU，FSSS系统4对DPU，SCS系统5对DPU，DAS系统5对DPU，合计约6000点；（2）循环水系统增加2对DPU，包括远程I/O站、操作员站2个，约400点；（3）基调仪改造增加约200点；（4）吹灰程控系统增加约300 点；（5）旁路系统接入系统增加约100点；（6）多功能保护信号接入系统增加约 200点；（7）炉管泄漏系统通讯至DCS；（8）IDAS系统接入DCS系统；（9）CCS系统硬手操LIM操作器取消，FSSS专用操作键盘取消，原DCS硬手操键盘、等设备取消， 只保留必要的部分硬手操按钮；（10）热控部分阀门硬手操、MFT按钮、汽机跳闸等按钮按照实际需要保留或增加；（11）原系统电源柜继电器柜取消，在迁移改造中进行更换，保证实现原有功能。

4 迁移过程遇到的问题及其对策

4.1 磁性非接触式行程开关的应用问题

通过设备技术改造，现场油枪、点火枪行程开关已经由接触式触点开关更新成为磁性非接触式行程开关，且使用情况良好。原WDPF系统中，Q系列DI数字量输入卡件能够为磁性非接触式行程开关提供需要的功耗，同时Q系列DI数字量输入卡件通过测量通道的电压值来判断信号通断。然而Ovation系统所使用的R系列DI数字量输入卡件，功耗减小，不能完全提供磁性非接触式行程开关提供需要的功耗，同时R系列DI数字量输入卡件通过测量通道电流值来判断信号通断，这就是说Ovation系统可能无法正确测量部分DI信号的真实状态。要解决这个问题，艾默生公司技术人员给出的解决方案是更换Ovation专用的磁性非接触式行程开关卡件，同时需要增加至开关的电缆。由于工期所限，这个方案暂时无法实现。经过多次全通道试验，发现部分磁性非接触式行程开关可以在R系列DI数字量输入卡件下正常工作，但为保证卡件对开关信号测量的准确可靠，每个R系列DI数字量输入卡件模块使用的磁性非接触式行程开关数量不能大于12个。

4.2 热电偶模拟量输入通道显示报警问题

经上电测试发现，热电偶模拟量输入通道大量显示报警，但对于温度的测量正确。对温度元件进行检查，并未发现元件损坏现象。检查补偿导线，发现部分补偿导线有接地现象，经检查处理接地点后，报警消失。继续检查其余报警通道，发现热电偶存在接地现象，经更换热电偶，所有热电偶模拟量输入通道报警消失。分析发现，这是由于R系类卡件本身存在通道校验、报警功能，发现异常会自动报警。但由于热电偶信号正常，所以存在温度显示正常的同时出现报警的现象。

4.3 信号隔离器的应用

目前，系统中部分重要AO通道使用了有源信号隔离器，DROP控制器通过AO通道发出的4-20mA模拟量信号，并不直接送到现场执行机构，而是先送到隔离器柜，通过隔离器转送至现场执行机构。这是由于之前的WDPF－II系统中，使用QLI卡件配用LIM，同时作为AO输出所造成的，由于QLI卡件较脆弱，作为AO输出时，一旦电缆有接地或干扰现象，很容易造成卡件烧毁。在迁移后的控制系统中，由于取消了LIM操作方式，将卡件升级到R系列中的AO卡件，卡件本身就具有很好的抗干扰的能力，所以并不需要隔离器。然而为保证改造工程中电缆的可用率，并未取消隔离器。因此，目前机组AO模拟量可有两种选择，即在隔离器正常工作的状态下，使用隔离器，当隔离器不能正常工作，直接将输入、输出电缆短接也不会存在风险。

5 结论

通过此次迁移我们认识到Ovation 系统是以广泛采用的商业技术为基础。通过整合这些技术，Ovation 提供了易用且易于维护的系统结构，让我们可以按照自身需要的变化或引入的其他的更先进技术来修改、扩展和发展系统。在降低成本方面和保护控制逻辑、图形及操作员培训的主要工程投资方面具有一定实践价值，是一种完成系统更换的低风险且具有成本效益的迁移方案。同时，在迁移实施过程中遇到的问题对我们积累经验与总结不足也具有积极的实践指导意义。