塔尔煤电热控培训教材10.21

发电有限公司2X660MW高参数超临界燃煤发电机组热控培训教材（初版）本教材的批准人：本教材的审核人：本教材的起草人：2020年10月19日目录第一章电厂热控概述 21.控制方式 22.控制水平 23.热工自动化系统的配置 24.集中控制室、电子设备间布置 45.热工自动化试验室 4第二章热控控制系统基础知识 51.分散控制系统（DCS） 52.模拟量控制系统（MCS） 183.锅炉炉膛安全监控系统（FSSS） 264.顺序控制系统（SCS） 315.数据采集系统（DAS） 336.汽轮机数字电液控制系统（DEH） 357.给水泵汽轮机电液控制系统（MEH） 538.汽轮机监视仪表（TSI） 57第三章辅助车间微机可编程控制系统（PLC）介绍 611.辅网控制系统概述 612.与SIS系统的接口 613.车间级监控网络 624.西门子1500系列PLC 635.软件 65第四章检修与维护介绍 721.仪表简述 722.常用热工参数测量仪表 733.热工就地执行机构部分 1144.旁路控制系统部分 126第五章名词解释介绍 136

电厂热控概述控制方式实现单元机组的炉、机、电集中控制。两台机组设立一个集控楼，位于主厂房固定端。两台机组合用一个集中控制室。两台机组设立一个集控楼，合用一个集中控制室，位于主厂房固定端。从而实现单元机组的机、炉、电集中控制。在集中控制室内完成单元机组的自动控制、远方手操和运行监视。机组运行人员在少量就地人员的配合下可在集中控制室内实现整套机组的启停操作和事故处理。全厂辅助生产系统如锅炉补给水、凝结水精处理、化学加药、汽水取样、机组排水槽、工业废水、制氢、生活污水、脱硫废水处理和输煤、除灰渣等系统均采用PLC控制，联网组成辅助生产系统控制网，机组集中控制室设置全厂辅控操作员站，日常监控设置在集中控制室，各系统的就地控制室仍保留上位机作调试使用。本工程全厂考虑设置四个控制点（集中控制室、水处理控制室、输煤控制室、脱硫除灰渣控制室）、一个值班点（集中控制室）。控制水平本工程采用以先进的微处理器为基础的分散控制系统（DCS），实现对单元机组主辅机及系统的检测、控制、报警、联锁保护、诊断、机组启/停、正常运行操作、事故处理和操作指导等功能。以操作员站和大屏幕显示器作为机组的主要监视和控制手段，设置少量必要的紧急事故停止和启动按钮，以便在DCS出现故障时，确保机组、设备的紧急安全停运。顺控按机组级（机组自启停）、功能组级、子组级、执行级设计，对主、辅机及相关系统中的设备进行顺序操作。机组级顺控中采用设置断点方式实现机组自启停，在机组自启停控制方式时，机组的运行将根据机组的状态和每个断点的条件自动地进行，个别重要断点由运行人员操作干预。热工自动化系统的配置厂级实时监控系统（SIS）和厂级管理信息系统（MIS）设立厂级实时监控系统（SIS）和厂级管理信息系统（MIS）。单元机组的分散控制系统（含脱硫）、全厂辅助生产系统（含水、输煤、除灰渣等）均与厂级实时监控系统（SIS）实现通讯。其主要功能有：生产过程信息采集、处理和监视；厂级性能计算、分析和操作指导系统等。厂级管理信息系统（MIS）能满足全厂设备和维修管理、经营管理、生产技术管理、基建工程管理、人力资源管理、财务管理、物资管理、办公自动化等方面的需求。MIS编码系统的设计应确保其唯一性，MIS系统主干网采用千兆以太网。设立电厂基建期信息管理系统（基建MIS）作为电厂建设阶段的信息管理。主要功能包括：计划管理、基建财务管理、档案管理、工程管理、物资管理、施工管理、办公事务管理。机组控制系统本工程机组控制系统采用分散控制系统（DCS），其功能包括DAS、MCS、SCS及FSSS。两台机组DCS之间设置一公用网络段，分别与两台机组的DCS通过网桥联接，接入两台机组的公用设备。燃油泵房、循环水泵房区域考虑采用DCS远程I/O，在集中控制室监控。在一些信号相对集中的场合（如锅炉本体壁温检测部分、汽机和发电机温度检测部分等）也考虑采用DCS远程I/O。脱硫系统纳入机组DCS控制，脱硫公用部分由公用DCS控制。系统在集中控制室进行监控，就地设置上位机作为系统调试、启动运行初期、故障和巡检用。脱硫系统及环保所需烟气排放连续监测系统（CEMS）由脱硫岛配套提供。汽机数字电液控制系统（DEH）由汽轮机供货商设计供货，其电子设备尽量采用与机组DCS相同的硬件设备，或采用独立装置控制，并与机组DCS通信。汽轮机紧急跳闸系统（ETS）由汽轮机供货商设计供货，系统采用与DEH一体化的产品（采用独立冗余的过程控制单元）。汽机本体监测仪表（TSI）由汽轮机供货商设计供货，系统预留与汽机数字电液控制装置（DEH）、分散控制系统（DCS）、汽机紧急跳闸系统（ETS）、汽机振动数据采集和故障诊断系统（TDM）的信号接口（硬接线/通讯）。两台机组合设一套汽机（包括汽轮机和给水泵汽轮机）振动数据采集和故障诊断系统（TDM），由汽轮机供货商设计供货。汽机旁路控制（BPC）纳入机组DCS中实现。给水泵汽机控制和保护系统（MEH/METS）由给水泵汽轮机供货商设计供货，其电子设备尽量采用与机组DCS相同的硬件设备。锅炉吹灰动力装置由锅炉供货商配套供货，控制采用机组DCS，在DCS中操作员站上实现锅炉吹灰系统的监控。锅炉炉管泄漏监测装置由锅炉供货商配套供货，装置采用硬接线与机组DCS交换信息。机组保留少量独立于DCS的后备操作手段，当DCS故障时确保机组安全停机。辅助车间（系统）的控制系统全厂辅助生产系统的控制：锅炉补给水、凝结水精处理、化学加药、汽水取样、机组排水槽、工业废水、制氢、生活污水、脱硫废水处理等采用PLC连网共享上位机方式控制，可在水处理控制室调试、监控；灰、渣、电除尘系统采用PLC连网共享上位机方式控制，可在脱硫控制室调试、监控；输煤系统设立独立的就地控制室，采用PLC加上位机方式控制。水、输煤、灰/渣/尘系统最终连网后组成辅助生产系统控制网，日常在集中控制室的辅助生产系统操作员站上进行系统的集中监控。辅助生产系统通过通讯接口向厂级监控信息系统（SIS）系统提供运行数据。凝结水精处理系统采用PLC加上位机监控；汽水取样分析、化学加药纳入凝结水精除盐处理控制系统统一监控，该控制系统接入辅助生产系统控制网。仪用/厂用压缩空气站为两台机组公用的系统。控制系统采用PLC监控，通过硬接线连接至公用DCS网，在机组的DCS操作员站上实现空压机的远方启/停操作和状态监视。暖通（HVAC）控制系统为两台机组合用一套。控制系统由PLC加上位机及必要的检测仪表组成。暖通控制系统接入辅网后在集控室进行集中监控。其它设置1套全厂闭路电视监视系统，与MIS网连接。摄像机装设地点包括主厂房内的重要部位及无人值班的辅助生产车间、厂区重要地段及厂区周界，监视器布置在集控室，同时配置闭路电视大屏幕显示器（在条件许可的情况下，取消炉膛火焰工业电视等监视器，将上述信号接入大屏幕显示），监控点数量暂按400点考虑。设置1套门禁管理系统，点数暂定为300点，与MIS网连接。设置1套仿真机，用于便于现场培训巴方员工，节省培训费用。集中控制室、电子设备间布置本期工程两台机组均采用单元制炉、机、电集中控制方式，在一个集中控制室内监控。集中控制室位于集控楼。集中控制室建筑面积约200m2，布置两台机组的机组监控台（DCS/DEH监控台）、辅助控制系统监控台、电气监控台、值长台、大屏幕显示器、电气火灾报警盘等。每台机组设置6台操作员站（包括2台DEH操作员站），2块机组大屏幕显示器，3台报警、报表记录打印机（包括DEH打印机1台），1台彩色图形打印机。此外，在集中控制室设置2台网控操作员站，2台辅助生产系统操作员站（包括辅助生产系统打印机2台）、2块辅助生产系统大屏幕显示器、2块闭路电视大屏幕显示器。所有操作站均采用23”LED，所有大屏幕显示器均采用70”平板显示器。集中控制室附近设工程师室。工程师室内布置两台机组的DCS工程师站、DEH工程师站、TDM（汽机振动监测和故障诊断）分析站、电气相关系统的工程师站等。每台机组设置2台工程师站（包括DEH工程师站1台），配1台文件输出黑白打印机和1台彩色图形打印机。所有打印机放在工程师室内，以减少对集控室内的噪声影响。两台机组的电子设备间布置在主厂房运转层C-D排之间。热工自动化试验室仪表与控制试验室面积拟按承担检修任务的职能考虑，根据电厂规划总容量及《火力发电厂试验、修配设备及建筑面积配置导则》（DL/T5004-2010）配置仪表与控制试验设备。

热控控制系统基础知识分散控制系统（DCS）分散控制系统介绍DCS是分散控制系统(DistributedControlSystem)的简称，它是一个技术先进、功能全面、应用广泛、结构复杂。由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级现代化计算机系统，综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)等4C技术，其基本思想体现了分散与集中的辩证统一：控制分散、功能分散、负荷分散和危险分散；监视集中、操作集中和管理集中。DCS系统组成主要包括三大部分：带I/O部件的控制器（控制站）、通讯网络和工作站。控制站和生产过程相联接，工作站和人相联系，通讯网络把这两部分联成一个有机的系统。工作站按照功能划分包括操作站、工程师站、通讯站和历史站。操作站给运行人员监视和操作设备，工程师站给热控人员进行控制器和操作站组态，通讯站和其它系统进行通讯，历史站记录生产过程的历史数据。分散控制系统(DCS)是对生产过程进行监视、控制、操作和管理的一种新型控制系统，它既具有监视功能(如DAS)，又具有控制功能(如MCS、SCS、FSSS、DEH)，其监视功能和各控制功能之间可通过网络或总线进行数据、信息通信，实现信息共享，还可以通过通讯接口与全厂管理计算机联网。分散控制系统一般由集中监视、管理部分（工作站）、分散控制部分(控制站)和通信部分等组成。集中监视、管理部分通常是在集中控制室内，由生产人员通过CRT实现人机对话，达到监视、控制、操作、管理机组的目的。分散控制部分则由各个控制站，如分散处理单元(distributedprecessingunit，DPU)或过程控制单元(prcesscontrolunitPCU)，按工艺流程系统控制数个控制回路或整个子系统，实现控制危险的分散，在系统发生局部故障时，不会威胁到整个单元机组的安全运行。分散控制系统具有几十种甚至上百余种的算术、逻辑、控制的运算功能，其软件一般由实时多任务操作系统、数据库管理系统、数据通信软件、组态软件和各种应用软件所组成。其中组态软件工具，可以按用户要求生成实用系统。分散控制系统与常规仪表控制，以及集中型计算机控制系统相比具有十分显著的优点。分散处理单元（DPU）DPU用来存储系统信息和过程控制策略与数据并进行运算，通过冗余的实时数据网络与工作站及其它DPU连接，通过总线与I/O连接，提供双向的信息交换，实现各种先进的控制策略，完成数据采集、模拟调节、顺序控制、高级控制、专家系统以及其它不同用户的特殊功能要求。基本控制器由下列部件组成：CPU、存储器、通讯接口和其它部件等：CPUCPU是基本控制器的核心部件，是整个控制器的处理指挥中心。CPU功能部件按预定的周期和程序，对相应的信号进行运算、处理，并对控制器内部的各种功能部件执行操作控制和故障诊断。CPU主要负责完成三大任务：数据处理和运算（控制）、数据高速公路通讯管理、过程输入/输出扫描。随着芯片技术的发展，CPU的运算和处理能力大大增强，目前主流的32位处理器。存储器基本控制器的存储器可分为程序存储器和工作存储器两部分。程序存储器用于存放控制的系统程序、应用程序、标准算法程序、管理程序和自诊断程序等。工作存储器用来存放现场信号、重要的中间运算结果等。随着计算机存储技术的发展，存储器的种类很多（如CF、SD卡等），同时存储器的容量、响应时间等技术指标大大增强了。通信接口串行通信接口实现基本控制器与系统高速数据公路的连接，它的主要功能是：数据的串行化与发送，数据接收与并行化，管理编制信息的插入和删除以及进行奇偶校验和检错等。通信接口主要由三部分电路构成：并行数据输入／输出端口，包括并行数据输入／输出缓冲存储器等；串行数据发送／接收端口，包括发送器、接收器、移位寄存器、调制解调器、奇偶发生器和校验器等；接口控制电路，包括调制解调控制接口、发送与接收控制器、DMA(直接存储器存取DirectMemoryAccess)请求启动控制、同步检查控制等各种控制电路。DMA传送方式是为解决存储器和外设快速交换大量数据的一种方法，这种方法不通过CPU，外设直接和存储器之间进行字并行、字节串行传送，传输速率很高。DMA操作也是通过系统内部总线实现的，正常情况下这些总线由CPU管理，当DMA控制器发出“总线请求”信号，以便直接由I/O通道与存储器之间交换数据时，CPU收到请求信号，完成当前指令周期后，发出“总线响应”信号，将总线使用权交给DMA控制器，在“总线请求”信号变成无效之前，CPU不得使用总线。DMA控制器发出地址信号，修改地址指针，控制传送的字节数，判断DMA操作是否结束，发出DMA结束信号等，这些功能是由硬件实现的，DMA传送方式实际是用硬件代替软件的一种方法，故称它为直接存储器存取控制方式。其它功能部件DCS的基本控制器，还包括其它一些功能部件：专门用来执行诊断程序，保证基本控制器正常运行的诊断部件；用于对系统状态监视，实现控制器冗余切换的有关部件以及基本控制器的功能扩展部件等。这些部件用于进一步扩展基本控制器的功能，保证基本控制器安全可靠地进行工作。输入／输出通道输入／输出(I/O)通道实现基本控制器与过程之间接口的功能。现场的各种测量信号，通过相应的变送器变成电流(或电压)信号，再通过两级滤波器消除信号中不可控制的高频干扰后送到多路采样开关。在CPU(通过软件)控制选择多路中的某一路信号，经可编程数据放大器的放大，一方面使各路不同的信号给了不同的放大倍数。以提高A／D转换器的精确度；另一方面通过具有抗共模干扰措施的差动式数据放大器，以克服信号中存在的共模干扰信号。信号经可编程数据放大器的放大，采样保持器的保持，进入A／D转换器，把模拟量信号变成数字量信号。为保证足够的转换精确度，A／D转换器多在12位以上。经A／D转换器输出的二进制数字信号，通接口送入CPU，存入指定的工作存储器单元。这是一路模拟量的输入过程，若是多路.只需在软件的控制下分时进行，即可将全部信号输入到工作存储器内。过程信号全部输入到主机中工作存储器以后，CPU根据指定的控制算法对所有信号进行运算处理，得到最终结果，再经I/O通道、D／A转换器、电平放大器和执行机构实现对现场设备的控制。多路模拟量输出的实现通常采用多个独立的D／A转换器，在具有输出保持功能的场合，也可以通过多路切换开关，使用公共的D／A转换器实现多路模拟量输出。输入／输出通道中，除有模拟量输入／输出通道之外，还有开关量的输入／输出通道，这两个通道不仅是完成模拟控制所需要的，而且是完成顺序控制、报警和各种切换功能所必须的。开关量输入／输出通道的关键问题，是现场开关量信号和主机系统的匹配问题，因现场开关本身就是很强的干扰源，故必须进行适当的转换与隔离，常采用光电隔离和变压器隔离来完成这个任务。硬件上，通常构成过程控制单元(控制站)的各功能部件在结构上多采用模件式，最基本的模件包括控制器模件、多功能控制器模件、接口模件、通信模件等。一个过程控制单元由各种通用功能模件组成，并可以根据应用系统的规模进行系统配置，以满足各种控制任务的要求，这样一种装配式结构，具有系统组态灵活、适应能力强、便于维护等特点。控制站的软件600MW单元机组DCS，多采用以32位微处理器为基础的功能强大的现场控制单元，它可实现对几百(甚至上千)个现场测点(模拟量、开关量、脉冲量等测点)的数据采集和处理，以及几十或上百个控制回路(模拟控制回路、顺序控制回路)的计算和控制输出，甚至可实现一些诸如自适应控制、专家系统等高级控制功能。所有这些功能的实现除了需要相关的硬件模块外，必须依靠一套完整的、与之适应的软件系统来支持，软件系统包括系统软件、应用软件和实时数据，这理主要介绍应用软件。应用软件部分应用软件部分包括输入、输出处理软件、控制软件（包括控制算法库）和网络通信软件等模块，它们一般固化在EPROM中。软件实质是完成一定功能的程序，程序又可分为周期程序和随机程序。周期程序完成的是周期性的功能，例如：周期性的数据采集、转换处理、越限检查；周期性的控制运算；周期性的网络数据通信；周期性的系统状态检测等。周期性执行过程一般由硬件时钟定时激活。执行过程如下：根据实时数据库中各测点的先后次序和测点对应的硬件地址，启动数据采集的硬件进行工作，并把采集到的代码取过来。将代码按数据库中测点对应的数据转换系数进行数据转换，使之成为工程单位数值，并根据数据库中测点对应的报警限值进行比较判断，以作出相应的处理。将处理好的测点数值与状态等写人数据库，刷新原来的数据库信息。根据应用软件设计时所确定的次序，逐个进行模拟控制回路或顺序控制回路的控制运算，并直接输出运算结果，以控制现场生产设备的运行。在周期性软件运行的间歇时间内，在线诊断软件运行，用来检查硬件和软件是否正常。随机程序完成的是实时处理功能，例如：文件顺序信号处理；实时网络数据的接收；系统故障信号处理(如电源掉电等)等。这类信号发生的时间不定，若一旦发生，就应及时处理。随机执行过程一般由硬件中断激活。数据部分现场控制单元软件系统的数据部分是指实时数据库，它通常保留在RAM存储器之中。系统复位或开机时，这些数据的初始值从网络上装入；运行时，由实时数据刷新。数据结构与相关数据信息的集合，称为数据库。所谓数据结构，是指为了便于数据的查找和修改，计算机必须按照一定规则来组织数据使之彼此相关，这种数据彼此之间存在逻辑关系。若数据库中的数据信息为实时数据信息，则该数据库称为实时数据库。数据库一般具有以下重要特征：相关性。数据库中由数据构成的各文件、记录之问是有联系的，它真实地反映了客观事物之间的联系，这种联系在数据库中通过数据模型(层次模型、网络模型或关系模型)建立。用户可根据数据模型访问数据库的数据，而不必关心数据在数据库中存储的物理位置。组织性。数据库把系统中的各种数据集中起来，有组织地存放在存储设备上进行统一管理和控制，并建立数据模型与物理存储位置之问的对照表，数据库系统能按用户的访问请求，找到被访数据的实际位置，便于用户有效地使用数据。共享性。数据库中的数据可以供多个用户使用，每个用户仅涉及数据库中的部分数据，且多个用户并行使用同一数据时不破坏数据库的一致性。独立性。数据库把用户数据和物理数据分开，使数据的存储和组织与使用这些数据的各种应用程序完全无关，即用户的应用程序并不依赖于物理数据。即使物理数据库发生改变，用户所关心的用户数据库也不必改变，照常可以使用。反之，如果用户要求改变用户数据库，则只需对用户数据库进行修改，而不必改变物理数据库。由此可见，数据库的数据具有完全的独立性。安全性。数据库保护那些由数据采集程序输入、由控制算法程序使用的数据；保护那些来自数据库不同部分的相关数据，特别是历史数据；禁止某些应用程序修改现有数据；当系统故障时，数据库能及时恢复。保密性。对于有保密要求的某些数据种类和数据单元，数据库禁止非法访问，只有那些有特殊授权的程序才能使用。统一性。数据库采用统一的数据控制和访问方法，它不因使用数据库的程序小同而改。可维护性。数据库提供了某些现成的插入、修改手段和用于分析、汇总数据的工具软件等，便于用户对数据库进行维护。实时数据库在运行过程中，其中的数据在不断地刷新，其内容直接反映了系统当前的运行状况。可以说，实时数据库相当于一个运载工具，它将与之相关的各软件模块的信息按需求进行相互传递；也可以说，实时数据库是一个信息仓库，从不同渠道(如各采集通道、数据网络运算的中间结果)来的数据，都存放在实时数据库中。当任一相关软件模块需要数据时，可直接从实时数据库中去获取，而不必到硬件上去提取。由于实时数据库的共享性，即使有多个软件模块需要同一个数据，也可直接从实时数据库中拷来即用。输入、输出处理软件通用的现场控制单元中，一般固化有开关量输入、开关量输出、模拟量输入处理、模拟量输出处理、脉冲量输入处理、脉宽调制输出处理和中断处理等数据处理模块。主要讨论在火电机组控制应用中使用率最高的开关量、模拟量的输入和输出处理模块。开关量的输入开关量只有两种状态，即“开”和“关”。因此，一个开关量可以用数据(机器码)的某一位予以描述，该位为“0”表示“关”，为“1”表示“开”，按数据结构所设定的周期，由硬件时钟定时激活。现场控制单元开关量的输入一般是分组进行的，即一次输入操作可以获得8个或16个开关量的状态，然后将各开关量的状态分别写入到实时数据库所对应的数据位上。多数开关量输入须进行报警检测，其方法也很简单，只要判别当前值与系统所设的报警值是否一致，若一致，则置报警位。开关量的输出开关量输出比较简单，经运算、处理所得的开关输出量存放在实时数据库内，输出软件直接从实时数据库相应位置取出待输出的开关量值，并与其他各输出位一道通过现场控制单元的接口输出。模拟量输入处理模拟量输入信号的采集和处理与开关量输入信号相比要复杂得多。其过程为：送出通道地址选中所输入的通道，然后启动A／D转换，转换结束读入A／D转换的结果，最后进行一系列的数据处理(如尖峰信号的抑制、数字滤波、工程单位值的转换、报警检查、仪表测量报警检测、写回数据库等)。尖峰信号的抑制。在连续性模拟量信号的输入中，由于过程参数一般不可能瞬间突变，所以真正的物理信号一般不应出现尖峰信号。但是，在某些干扰作用(如电磁场、电源故障、仪表或电缆故障等)下，有可能在信号传输线上产生尖峰信号。尖峰信号持续的时间一般很短暂，但如果恰好出现在采样时刻，就会造成较大的失真。尖峰信号抑制可以采用这样的方法：在任一时刻，同时保留上一个周期的采样值和信号的允许变化范围值。如果当前周期的A／D转换结果超出上个周期值的允许变化范围，则取消本次输入的A／D转换结果，延时一段时间后再采集该通道的输入值进行比较。如果短时间后，该值恢复到正常范围，则取该值为有效输入值。如果通过几次采集输入之后，输入仍不正常，说明传感器或输入通道出现了故障，应当报警。数字滤波。现场控制单元所对应的对象的过程都具有较大的惯性和时间常数，所以大部分信号一般不会产生突变。但客观存在的各种电气干扰或设备不稳不可避免地会引入一些微小波动信号。对此，通常在硬件线路中采取滤波措施，为进一步提高可靠性和准确性，在软件中也可以采取一些软件滤波技术来得到较好的信号值。对于不同的现场控制单元采用的滤波方法也有所不同。常采用运行平均、算术平均或加权平均。运行平均就是把本周期的实际采样值和前几个周期的平均值进行算术平上将得到的值作为本次输入算术平均是利用本周期和前几个周期的输入值，直接进行平均运算而得到结果。加权平均是在运行平均的基础上增加近期输入所产生的影响，从而提高反应速度的一种滤波方法。输入转换。A／D转换输入的是电压信号。在控制过程中需要将电压信号转换成与工程单相对应的物理量。根据不同的信号类型，现场控制单元一般支持下列几种信号转换类型：线性变换、流量信号的采集转换和热电偶插值运算。线性变换是最简单的一种变换形式。主要应用于各种线性变送器的采集信号，如压力信号、液位信号、半导体温度传感器信号等。测量流量的方法有几种，现场应用较多的差压流量计的测量和转换。热电偶是一种广泛应用的测温元件，但在应用中，热电偶的插值运算很麻烦，其主要原因是热电偶的温度与电势之间的关系呈非线性。因此，在应用计算机采集热电偶信号时，通常要采取适当的技术措施来获取精确的温度值。常见的方法有以下几种：直接查表法，这种方法是将热电偶的分度表(温度一电势之问不同点的对应关系)存人计算机内，当计算机从热电偶的输出端每采集一个电势值后，计算机将据此逐点或采用对数分割的方法在分度表内进行查询，得出一个近似的温度值。这种方法的精度较高(误差不超过一度)，但很费时。随着为计算机处理能力的增强，直接查表法前景看好。硬件校正法，这种方法是采用适当电子线路将热电偶输入／输出的非线性关系线性化。该方法的主要特点是占用机时少，但由于采用的电子线路较为复杂，成本较高，精度也低，而且对于不同的热电偶其通用性差，所以应用较少。软件计算法，这种方法是目前应用较多的一种方法，即将热电偶的输人／输出关系用某种近似手段(逐段线性化、最小二乘法回归等)表达为数学方程，计算机依据采集到的电势值和数学方程的计算软件求出对应的温度值。这种方法的精度决定于所采用的近似手段。目前，描述热电偶输入／输出关系的近似方法较多，且不同的现场控制单元产品采用的方法也不大相同。模拟量的输出处理目前，工业控制输出信号等级一般为4～20mA的电流信号或1～5V的电压信号。现场控制单元采用的模拟量输出处理模块多为线性模块，即输出信号的值与计算机发送的值是呈线性关系的。模拟量输出处理过程实际上是输入线性转换的逆运算过程。先利用输出和电压之间的转换系数求出输出电压值，然后利用电压值求出二进制的编码，最后把编码送到模拟量输出通道即可。对于一个12位的D／A转换器和1～5V的输出电压范围，一个二进制码对应于(5—1)／4096=0.000977(V)的电压值。过程控制软件过程控制软件的组成现场控制单元是对生产过程实现直接数字控制的设备。因此，它一般装有一套功能较为完善的控制算法库，其中的各种控制算法以模块形式提供给用户。在有些分散控制系统中，将控制模块按某一顺序编码，这种编码称为功能码。在应用中，可用不同的功能码代表不同的控制模块。与以往的计算机控制系统不同，分散控制系统的控制功能一般是由相应的组态工具软件生成，即用户根据生产过程控制的要求，利用控制算法库所提供的控制模块，在工程师工作站用组态软件生成自己所需的控制规律(对若干控制模块进行有机结合)，然后将所生成的控制规律下装到现场控制单元作为过程控制的应用软件，从而实现某一特定的控制功能。对于不同的分散控制系统，其控制算法模块除在模块数目、算法表达式等方面有所差异外，加、减、乘、除、开方、PID调节等模块大致相同。基本控制算法火电机组的控制系统是一个相当复杂的系统，所涉及的控制算法很多。但在生产过程中，最基本、最方便、最常用的控制算法仍然是由模拟PID调解发展而来的数字PID控制算法，如位置式和增量式PlD控制算法，以及由其演变而成的其他数字PID控制算法，如改进的PID算法中的微分先行的PID算法、积分分离的PlD算法、带死区的PID算法等，用于对生产过程的被控参数与给定值的偏差进行控制运算，产生相应的控制量。在设计控制算法模块时，为了保证应用的通用性和灵活性，设计成组态方便、算法单一的各种功能性模块，通过这些模块的有机组合来实现现场所需的复杂控制功能，这些复杂控制功能包括非线性、多变量、自适应和最优化。工作站工作站是人机联系的设备，又称人机接口站。随着计算机技术的发展，工作站的发展变化很快，由工业PC向商业PC的方向发展。各DCS的工作站大多采用高性能的Windows为平台的PC或RISC计算机，可以使用户直接和实时地获得生产过程的运行数据，安全有效地进行整个过程的控制和管理。人机接口站包括操作员站、工程师站、历史数据站、计算站和通讯站等，它们均采用相同的硬件平台，通过运行各种开发的过程监控及信息管理软件包来实现对生产过程的全过程所需的各种功能。人机接口设备是人与系统互通信息、交互作用的设备。在生产过程高度自动化的今天，仍需要运行(操作)人员对生产过程、设备状态进行监视、判断、分析、决策和某些干预，特别是生产过程发生故障时更是如此。运行人员的判断决策依赖于生产过程的大量信息，干预控制信息要作用于生产过程，这种信息的相互传递要靠人机接口设备来完成。工作站的硬件微处理器系统外部存储器输入设备微处理器系统外部存储器输入设备（键盘、鼠标等）输出设备（LCD、打印机）通讯接口设备（网卡等）主板微处理器系统工作站是分散控制系统中最为复杂的一个子系统，要求具有很强的数据处理能力、很快的运算速度、很大的数据存储量。这就对微处理器系统提出了很高的要求。一般采用32位或64位CPU以及256MB以上的内存。随着微处理器及超大规模集成电路(VLSI技术的发展，分散控制系统的微处理器系统正向多处理器方向发展，而且由复杂指令集系统计算机(CISC)逐渐向精简指令集计算机(RISC)过渡。应用RISC工作站，可使速度更快、容量更大。外部存储设备通常情况下，控制系统的大量数据信息需要记录和保存，仅靠内存储器来实现是不可能的，这不仅受其容量限制，而且断电会丢失所有信息。外部存储器是对存储器系统的必要补充。外部存储器的形式主要有硬磁盘、软磁盘、磁带、光盘等，其中硬磁盘和光盘应用最为普遍。现在普遍配备3.5inch的40GB以上容量的硬磁盘。随着光存储技术的发展，650MB容量CD—RW(可读写光盘存储器)也已被普遍采用，甚至4.7GB容量DVD—RW(可读写数字视频光盘)成为主流配置。输出设备输出设备主要有CRT显示处理设备、打印机、拷贝机等。CRT显示处理设备。早期火力发电机组的监视过程由许多模拟仪表组成的大型仪表盘实现，而现在则由分散控制系统所采用的CRT显示器取而代之。CRT显示器的显示功能比大型仪表盘更强大，优越性也更多，它是分散控制系统中最常用的主要显示设备，是人机对话的重要工具，是工作站不可缺少的组成部分。目的，随着科技的发展，CRT正被液晶显示器(LCD)所取代。打印机。为了提供永久性的，供多数人阅读的信息记录，工作站配置了打印机。打印机是工作站不可缺少的输出设备。打印机用于输出生产记录、报表、历史趋势和突发事件的记录。喷墨打印机、激光打印机以高清晰度和漂亮美观的打印质量、低噪声和高速度的打印性能等优势，在工作站得到广泛应用。输入设备工作站常用的输入设备有键盘、鼠标或轨迹球、触摸屏等，其中键盘是最主要的输入设备。键盘：键盘与CRT有着同等重要的地位，是运行操作人员进行各种操作的主要设备。工作站的键盘多采用表面覆盖聚酯、有防水防尘能力、有明确图案或字符标志的触摸式、平面薄膜键盘。这种键盘是一种非机械式键盘，内部采用薄膜式开关，没有机械融点，可靠性高，至少可以正常工作100万次以上。专用操作员键盘上的按键是根据系统操作的实际需要设立的。不同系统、不同型号的键盘在键的多少、键的功能和键的排列设计上各有不同，各具风格，但通常具有数字和字母输入建、光标控制键、画面显示操作键、报警确认和消音键、运行控制键、专用或自定义功能键等几类基本按键，而且这些按键在键盘上一般是按功能相似的方法分组排列的。触摸屏：随着显示技术的发展，许多分散控制系统厂家引入了触摸屏显示技术应用于工作站。触摸屏是安装在CRT屏幕表面上的一个细网络状敏感区(敏感区一般采用透明接融线，红外线发射／接收器，薄膜导体或电容敏感元件)，它与相应的外围电路(触摸屏控制卡)配合起来可以识别运行操作人员的手指接触屏幕的位置，它可以看作是装在CRT屏幕上的一个“透明键盘”。运行操作人员只要用手指接触该屏幕上的某一区域，就可以达到操作该区域显示内容的目的。触摸屏是键盘的一种新的补充形式，它提供了一种新的显示操作方法，可直接通过触摸屏幕的某个区域来实现相应的操作和选择所需的显示画面，使光标和键盘的操作一次完成。因此，触摸屏的显著特点是把操作与画面显示统一起来，使操作更为直观化。鼠标或轨迹球：是系统的输入设备之一，是专门用于CRT上的光标移动的设备。尽管在输入键盘上设有光标移动键，但应用鼠标或轨迹球移动光标更为便捷。所以，工作站一收都配备这种输入设备。通信接口操作员接口与其外界网络的联系，是利用专用的电子模件——通信接口实现的。通信接口是工作站的必备硬件，尽管不同的分散控制系统有着不同结构的通信接口，但它们最基本的作用是一致的，即沟通工作站与控制站和与外界网络上的其他工作单元之间的信息，从而获取系统控制过程和设备状态的实时数据，并对生产过程进行必要的控制操作。工作站的软件在600MW发电机组的分散控制系统中，操作员接口站、工程师工作站以及其他站点的软件(系统软件及应用软件)是庞大的。概括地说，分散控制系统提供的系统软件一般由实时多任务操作系统、应用服务(组态工具)软件等几个主要部分组成。系统软件操作系统是计算机的裸机与用户之间的界面，是扩充裸机功能的一层高级软件，它能使计算机自己管理自己，提高计算机运行过程中处理各种操作、管理和解决各种问题的能力。可以说，操作系统是用于计算机系统自身控制和管理的一组程序和数据的集合。操作系统可以提高计算机的工作效率、扩大计算机的功能、方便用户的操作使用。最常见的通用操作系统有DOS、UNIX、WINDOWS等。随着计算机应用范围的迅速扩大，用户对计算机的实时响应要求更高，特别是在火力发电厂生产过程的实时控制中，对各种变化迅速的参量和随机出现的现象，要求计算机在秒级、毫秒级甚至更短的时间内及时进行处理，并作出正确的响应。满足实际生产过程高速响应要求的计算机操作系统称为“实时操作系统”。实时操作系统是分散控制系统的重要组成部分，它与一般的通用操作系统相比，能够在线及时接收来自现场的数据，及时加以分析处理，及时作出相应的反应。由于实时操作的特殊性，实时操作系统的主要内容与一般通用的操作系统相比也有所侧重点，即：由于生产过程控制系统是一个有机的整体，所有的用户控制程序是一个作业，故在实时操作系统中删除了作业管理部分。针对实时性要求，加强了系统的中断管理和时钟管理功能。为适应系统对外部设备的应用，加强了设备管理功能。为提高系统处理实时信息的能力和速度，加强了作业内的任务管理功能。实时多任务操作系统是一个大型的软件系统。从过程控制应用的角度来看，它的主要作用在于：及时响应生产现场的各种请求或有关参数的变化；合理地组织计算机系统的工作流程，及时地分析和处理有关数据；有效地管理计算机系统的全部资源，实现资源共享、资源的合理调度与使用；准确及时地控制生产设备或过程，及时把运行情况反映给值班人员或记录保存；为用户操作计算机、编制和修改应用软件、维护系统等提供友好且有效的手段。实时多任务操作系统已在660MW发电机组分散控制系统中普遍应用。实时多任务操作系统主要管理功能有：任务管理。主要内容是：建立包括每个任务状态的任务控制块；进行任务的优先级排队(任务队列)；任务调度策略的设计和实施以及各任务之间的信息交换(任务通信)。存储管理。如何把内存和外存有机地结合起来，充分利用内存的高速性和外存的非易失性与经济性，构造一个满足多用户作业需要且使用方便、安全可靠的存储空问，实现为系统的各种程序和数据动态地分配这些存储空间，是存储管理的目的所在。存储管理应具备内存分配、地址转换、内存保护、虚拟内存扩充等功能。设备管理。设备管理的对象是计算机系统的外部设备。设备管理的作用是为用户使用外部设备提供一种简便、可靠的方法，用户只需给出使用设备的命令，而无需提供使用设备的具体程序。设备管理的目的是实现快速CPU与慢速外部设备的并行工作，协调多用户的作业，提高设备的利用率。具体包括输入／输出(I／O)管理和设备管理两项内容。使用设备的具体步骤，设备的启动、控制和I／O中断处理等繁琐工作都是由设备管理程序来完成，因此，在使用设备时只需发出一条合适的命令，极为方便。文件管理。“文件”是一组有意义的数据或字符序列的集合。文件涉及的范围广泛，例如源程序、目的程序、数据、用户作业、语言系统、甚至操作系统的管理程序等都可看作是文件。每个文件都有一个专用的文件名，文件存放在外存储器(如磁盘、磁带等)或内存储器中。“文件管理”是指对文件的组织和使用。在操作系统中，负责文件管理以及文件存取的软件称为“文件系统”。应用软件工作站的应用软件是由实时显示管理程序和一系列有关的子系统和工具组成，支持所有与图像显示和组态工作有关的活动的软件包。各种功能不同工作站其硬件基本相同，通过运行不同的应用软件或设置不同的读写权限来实现相应工作站的功能。各种不同的DCS系统，工作站的软件的设计使用差异较大。工作站软件包括用于过程控制和管理的实时软件和组态软件。实时软件包括实时显示软件、趋势子系统、报警子系统、操作员信息和报表软件、系统管理软件等。组态软件包括显示绘图和组态软件、系统组态程序、文本组态、报表组态、过程报警组态程序。通讯管理软件、仿真软件、历史数据管理软件等。通讯网络通讯网络主要完成不同模件之间的通讯，早期的DCS的通讯网络都是专用的。究竟做成几级，各厂家各不相同,并与计算机技术的发展有关。网络一般可以将DCS的网络划分为四级，它们分别是现场总线、I/O总线、控制总线和DCS网络。I/O总线I/O总线把多种I/O信号送到控制器，由控制器读取I/O信号。I/O板相互之间并不交换数据，I/O总线的速率是不高的，从几十K到几兆不等。这与计算机技术的发展情况有关。80年代初是20K，80年代中期是40K、80年代末期是80K，90年代是几兆。为了快速，最好是并行总线。采用并行总线，其I/O模件必需与控制器模件相邻。采用串行总线的情况下，I/O板和控制器之间的距离也要比较近才行。最好把控制器模件和I/O模件装在一个机柜内或相邻的机柜内。现场总线现场总线是90年代初发展起来的。从软件来说在控制器中应该有读取和写到现场总线信号的功能块。在DCS系统中，远程I/O采用HART总线比较多。比如现场的变送器，离控制器机柜距璃比较远，把16个变送器来的信号编成为一组，用HART总线把信号送到控制器，控制器同时读进16个变送器来的信号，控制器和变送器两者距离可达1公里以上，节约了控制电缆。控制总线把完成不同任务的控制器连在一条总线上，称为控制总线。在控制总线上的不同控制器的数量不受限制。在这一条总线上除不同的控制器模件以外，还有DCS网络的接口模件。在控制总线上，控制器之间可以调用数据。使得模拟量和开关量之间的结合很好。控制总线不是每一种DCS系统都有的，可以把各种控制器分别连到DCS网络上。控制器之间的数据调用要通过DCS网络。控制总线的速率情况与I/O总线的情况相类似，通常是几十K到几兆之间。当CPU和存储器的能力比较强时，把开关量的逻辑运算和模拟量的采集功能都在一个控制器中完成。在控制总线上就只有一种形式的控制器，其协议采用载波监听，广播发送，类似以太网的协议。DCS网络。它把控制站和工作站连成一个系统。为了确保通讯成功，DCS生产厂家无论是电缆，还是通讯口，都把它们做成冗余的。一条网络发生故障，另一条备用网络立即投入运行。备用方式各种DCS有别。如美国的LEEDS－NORTHROP的MAX系统采用冗余两环信息正向和反向同时运行。有的系统一个环在运行，另一个等待。连在DCS通讯网络上的部件称为结点（节点）。在地理位置上，结点可以分散配置，各结点之间的距离各DCS系统不同。通讯协议在DCS网络中，数据传输是以信息帧的形式传输的。它是同步发送信息。每一帧信息都有信息头（称为首旗），信息尾（尾旗），信息帧中紧跟首旗的是地址，其中包括信号发出的节点的源地址，如节点号、模件号、功能块号以及接收信息的节点的目的地址，如节点号、模件号和功能块地址，信息帧的中间是数据，再后面是校验。校验最多的是采用循环冗余校验（CRC），CRC码是一种高效能的检错和纠错码。数据在传输过程中，可以是一帧，也可以是两帧，如果是两帧，头帧是旗，第二帧才是数据。最长的一帧信息可长达200多个字节。DCS网络的结构形式大致是三种，分别是总线形、环形和星形。星形结构通常只用于小系统。通讯协议有令牌广播式，问询式、存储转发式和自由竞争式。问询式问询式的网络要有交通指挥器。所有人机界面要向控制器请求数据时，必需通过交通指挥器，由交通指挥器来向控制器请求数据。控制器才能发送信息给人机界面。如HONEYWELL的TDC2000，FISHER的PROVOX，都有交通指挥器。在星形网络中，人机界面（操作站）可以作为交通指挥器。它只能连接一个人机界面的结点。把它作为操作站。网络的覆盖面也比较小。由一些回路控制器组成的系统通常都连成星形网络。令牌广播式由一个结点发出一个令牌(令牌是特别的比特组，比特组内无源地址和目的地址)，令牌沿环绕行，拿到这个令牌的结点就改变令牌中一个特定位，将令牌变成一信息帧的帧起始定界符，加挂上构成一帧所需要的其余字段以发送信息，网络上的其它结点都在接收信息。当本站检测到帧的目的地址与本站地址相符时，就接收该信息帧（目的结点）。同时转发该帧，直到该帧回到发送站（源结点），才把该帧释放。再发送新令牌。这种协议的特点是持有令牌的结点才能发送信息。令牌广播式协议的网络中，可以连接多个人机界面的结点。在网络上的结点都是平等的。每一个结点都有机会发送信息。如美国BAILEY的INFI9090是令牌广播网。存储转发存储转发协议是一个节点发出信息，传给下一个，这个节点接到信息，必需先存下来，如果自己要，就可以接收下来，如果不需要，就把它转发出去。直至到需要这个信息的节点为止。然后信息再返回到源节点，才释放这个信息。采用存储转发协议的网络中，当一个节点发生故障时，把这个节点旁通，让信息通过。这种协议用于环形网络中，这种环形网络可以长达几公里，如美国BAILEY的NETWORK90的厂区环路就是这样的网络。自由竞争式(碰撞检测方式)采用碰撞检测方式的网络目前使用得比较多，它的工作过程完全是随机性的，即采用“竞争”的方式发送信息，它既不预先规定时间片，也不预先建立每个节点传送信息的先后顺序，任何节点只要准备好传送的信息就可向外发送。这种方法应该解决的主要问题是：如果在一个节点发送的过程中，又有另一个节点进行发送，那么就会产生碰撞，也就是产生冲突，这时信息就不能正确的传送。各种不同的控制方案，就是为了解决如何尽量避免碰撞，以及出现碰撞之后又如何进行处理而建立起来的。目前广泛采用的碰撞检测控制技术是载波监听、多路访问碰撞检测方法(CSMA／CD)。CSMA(CarrierSenseMultipleAccess)表示许多节点共用一个传输介质时，某个节点在访问传输介质之前，必须检测线路是否空闲。也就是为了解决碰撞问题，采用发送爷点在发送信息之前先监听一下线路是否空闲，如果通信介质上是安静的，则可以利用通信介质进行信息传递，这种方法可看作是“先听后讲”。但这样做仍然有发生碰撞的可能，因为发送的信息在线路上传输是有一段延时的，在这段时间内，另一节点通过监听可能仍然认为线路是空闲的，从而发送出信息，就会造成碰撞现象。为了解决这一问题，在CSMA基础上，引入CD(CollisionDetection)，意思是某个节点在占用网络发送信息的过程中，仍继续监听传输介质，即采用边发送边接收的办法，可以看作为“边听边讲”，使接收到的信息与发送的进行比较(每个节点的收发器都有一个冲突检测机构)，若不相同则说明产生了冲突。发生碰撞后，立即停止本节点的信息发送，以缩短无效传送的时间，便于立即重发。这种把“先听后讲”和“边听边讲”结合起来的方法便是载波监听、多路访问／碰撞检测(CSMA／CD)控制方式的基本原理。抗干扰为了提高分散控制系统的可靠性，DCS采用大量的抗干扰措施，即通过接地、屏蔽隔离、软件处理等技术手段，提高系统的抗干扰能力以充分满足系统的应用环境。干扰源及其对系统的干扰机制从干扰源产生的机理来看，大致分为自然干扰、人为干扰、外部干扰和内部干扰。火电厂DCS的干扰通常来自以下几个方面：系统内部干扰。主要由系统内部元器件及电路间的相互电磁辐射产生。系统外引线干扰。主要通过电源和信号线引入，也称传输干扰。来自空间的辐射干扰。自由空间的电磁辐射干扰分布极为复杂，可由雷电、雷达、无线电、通信、太阳风等产生，它不仅能通过计算机内部的电路感应产生干扰，还可通过对计算机伊围设备及通信网络的辐射，由外围设备和通信线路的感应引入干扰。辐射干扰与现场设备布置电磁场的大小和频率有关，一般通过设置电缆和计算机局部屏蔽等方法防止其进入系统。硬件电路抗干扰技术抑制干扰必须从消除干扰源和切断耦合通道两方面着手，常用的抑制措施有隔离、屏蔽、平衡、接地等。针对不同情况，采用一种方法或其中几种方法结合在一起，可以获得满意的效果。隔离电磁干扰是影响系统可靠性的最主要的外部因素。因为干扰与距离的平方成正比，所以在条件允许的情况下，可加大微机系统与干扰源的距离来进行物理隔离，如采用光电隔离和变压器隔离。各种性质的电干扰最终都体现为不等电位干扰，为克服这种干扰，有效的方法就是将分散控制系统分为多个小部分，每部分单独共地，各部分之间采用高绝缘隔离，这样缩小了每个共地系统的空间范围，有利于消除不等电位干扰。不等电位干扰在分散控制系统I/O模件中尤为明显.因此I/O设计过程中一般采用分块隔离技术。在隔离系统中必须注意电源匹配问题，即在主机与外部设备间进行隔离，则两者必须由各自电源供电；如不进行隔离，则可采用统一供电，保证一点接地以降低不等电位干扰。屏蔽系统中各个部分都可能存在耦合干扰，如板内电路耦合、板间耦合、I/O信号线间的耦合、电源线与系统的耦合等。而解决耦合的方法，一是抑制干扰源，二是保护易受干扰的通道。所谓屏蔽，就是这两种方法的结合。抑制干扰源。抑制干扰源最有效的方法就是将易受干扰的通道远离强干扰源，并对干扰源进行屏蔽。对干扰源的屏蔽必须注意两个问题：采用同轴电缆对干扰源进行屏蔽时，应采用单端接地的形式；对系统各模板间的干扰可采用屏蔽板进行隔离，屏蔽板必须与系统保护地一点相连，构成等电位屏蔽，否则会引入新的不等电位干扰。保护易受干扰的通道。对位于电路板上的易受干扰信号或器件，可在信号线两侧或器件周围加铺地网；而对于系统中I/O设备与现场的连线，常用双绞线或同轴电缆对其进行保护。存使用屏蔽层和屏蔽电缆时，屏蔽层应采用“一点接地”原则，而且屏蔽层外还要有绝缘层，以防止与其他金属导体或结构接触时形成通路，造成地电流和地电压的干扰。随着机组容量增大和计算机监控系统采用屏蔽电缆的增多，屏蔽层正确接地已成为抗干扰的重要环节。平衡利用电路上的平衡关系，让两根传输同一信号的导线具有相同的干扰电压，可使干扰电压在这两根导线上的负载自行抵消。用这种方法能较有效地抑制外电路的电磁干扰，如双绞线就是这种形式。接地接地分散控制系统抗干扰的重要措施，对接地系统设计是否合理、可靠，关系到系统的安性和抗干扰能力的强弱，以及通信系统的畅通。在实施隔离及屏蔽时，在许多措施中都需要接地，按其目的可分为安全接地与抗干扰接地。实践中，由于接地不良或接法错误造成DCS失效甚至损坏的事例很多，因此对接地问题必须慎重处理。分散控制系统接地的一般性原则：全系统采用统一的接地网。交流工作地、安全保护地和直流工作地之间应严格绝缘，在汇集板汇合后再以绝缘电缆接到接地网上，所有接地点应与接地网牢固连接，且应尽量减少接地地网的距离。对于高频信号器件，电路中应采用大面积直接接地，以减少电路间的相互影响，分散控制系统的接地宜与现场电气接地网共用，否则突变电磁场的冲击(如雷电、浪涌等)将给西统带来更大的干扰。尽管目前对共用接地网还没取得共识，但国内电力系统中DCS系统的应用实践表明：分散控制系统、防雷系统与电气系统共地方式比其采用独立接地方式更安全可靠且造价低廉。信号线要选屏蔽电缆，且应合理敷设。信号屏蔽层的接地必须保证单点接地，从现场仪表到分散控制系统的I/O卡之间的连线须用屏蔽电缆(芯线1.5mm2)。信号电缆应按传输信号的种类分层敷设，一般采用电缆桥架来敷设电缆，以免受外界电磁干扰、雷感应干扰及外界损伤，严禁用同一电缆的不同导线同时传送动力电源和信号，并避免信号线与动力电缆靠近平行敷设，即物理性隔离。在敷设电缆的某些区域(如穿过墙壁和天花板及突出电缆)，可以减少低负荷电缆和低、中压电缆的距离，但要注意屏蔽。信号源接地时，屏蔽层应在信号侧接地；信号源不接地时，屏蔽层应在测控端接地。一定要避免多点接地。如果信号源端和测控端都必须接地，信号必须采用变压器隔离或光电隔离等措施，屏蔽体在信号源端接地。在I／O信号传输线上加接地电容。在输入线与地间并接电容(即滤波器)可减少共模干扰；信号两极问加装∏型滤波器可减少串模干扰。系统应有良好的安全接地。安全接地是指系统机柜及内部机件的接地。如果内部机件与机柜的接触不好，则应以铜排将其与机柜相连。控制柜上接地装置太多时，应设置接地汇流排。用浮地输入双层屏蔽方式抑制共模干扰。对存在共模干扰的地端，测控装置不宜采用单端地输入方式，应采用双端不对地输入方式；对不能采用双端不对地输入的测控装置，可以采用浮地输入双层屏蔽方式来抑制共模干扰。加装室内外闪电保护系统。加装室内外闪电保护系统可有效避免闪电对系统造成的干扰和破坏。室外传感器及其他设备的接地。对于室外传感器及其他设备(如天线、通信设备等)的柜子，应用可能最低的低感应路径连接到建筑物的钢筋或金属表面上。除天线外，所有在屋顶或墙上高出地面20m传感器及其他设备应配空气端子，且应在建筑入口处加装电涌抑制电路。参考基准点系统的接地。应避免当接地过载时出现不允许的高电位差。所有接线柜上的24V参考基准点(进线端)由一个24V中心电源供电，它必须按可能的最短线路接在接线柜的接地端处。屏蔽系统的接地。屏蔽网总是按最短线路连接在机架、传感器或部件地上，由此来消除电压循环。所有主干线和副线的屏蔽网都接到屏蔽总线棒，屏蔽总线棒再和一个固定平板直接相连。就地设备的屏蔽网通过较短的线路和机箱相连。现场设备的接地。变送器和接线盒应以最短的低感应路径与钢筋相连；其他的传感器如热电偶、热电阻温度计应与导管相连，或者提供一个固定接头以达到最短连接，连接处必须实现安全电焊；控制台、基础框架的每个角应与钢筋以最短路径相连。上面给出了分散控制系统接地的一般原则，但国内外研制的DCS中，对接地的处理和思路不尽相同，如Foxboro的I／ASeries内部交流地、逻辑地、系统地是不区分的。当电源的三根线(相线、中性线、地线)接到机柜的配电盒时，即完成了系统接地。为保证系统接地的安全，应采用以下措施：任一个机柜的接地线都接到配电盘的接地铜板上，由配电盘接地端统一接地，来自现场的屏蔽电缆层连接到机柜安全地上，每个机柜的通信电缆屏蔽层接到系统地上：TELEPERM—XP系统采用了一个接地点，且与电气网共地方式。HIACS一3000系统的安全地采用了就地接大地或接入汇集板，而系统地(直流工作地)则采用汇集板(总接地板)接地方式。而Symphony则以大地零电位为参考电位。综上所述，各分散控制系统都有其特殊性，在安装过程中要严格按照各系统的设备技术规范要求进行安装，以免造成不必要的损失。模拟量控制系统（MCS）协调控制系统概述自动调节系统是汽轮机和锅炉分别控制。汽轮机调节机组负荷和转速，机组负荷的变化反映到机前主蒸汽压力的变化，即机前主蒸汽压力反映了机炉之间的能量平衡。主蒸汽压力的控制由锅炉燃烧调节系统来完成，燃烧调节系统一般又划分为主汽压力（燃料控制）调节系统、送风和氧量调节系统、炉膛负压调节系统等子系统。随着单元机组容量的不断增大、电网容量的增加和电网调频、调峰要求的提高，以及机组自身稳定(参数)运行要求的提高，常规的自动调节系统已很难满足单元机组既参加电网调频、调峰又稳定机组自身运行参数这两个方面的要求，因此必须将汽轮机和锅炉视为一个统一的控制对象进行协调控制。所谓协调控制，是指通过控制回路协调汽轮机和锅炉的工作状态，同时给锅炉自动控制系统和汽轮机自动控制系统发出指令，以达到快速响应负荷变化的目的，尽最大可能发挥机组的调频、调峰能力，稳定机组运行参数。协调控制系统的运行方式单元机组协调控制系统的基本运行方式有四种，即：汽轮机为基础，锅炉跟随的负荷控制方式，简称炉跟机方式；锅炉为基础，汽轮机跟随的负荷控制方式，简称机跟炉方式；汽轮机—锅炉综合功率控制方式，简称协调方式；汽轮机、锅炉手动控制，简称手动方式。单元机组协调控制系统协调主控的四种基本运行方式，前三种运行方式的根本区别在于对功率和主汽压力的控制处理。在单元机组中，汽轮机进汽压力是反映机、炉能量平衡和机组运行稳定的重要指标。炉跟机方式：机接受负荷指令，负责调节功率，具有较好的负荷响应能力；炉负责调节汽压，维持汽压的稳定，由于锅炉动态响应慢，动态过程中汽压波动大；因机炉间的相互影响，燃料扰动(如增加)时压力、功率都有变动(上升)，而为保持原有功率，汽轮机调节汽门要动作(关小)，更使压力有所波动(增加)。机跟炉方式：炉接受负荷指令，负责调节功率，负荷响应能力差，不仅不能利用锅炉蓄能，负荷增加时，还要先向锅炉附加蓄能，要先提高汽包压力；因机炉间的相互影响，燃料扰动时，机组功率波动也大，如燃料增加时，功率、汽压都上升，要保持原有汽压，汽轮机调节汽门开大，会使功率更为增加，这个缺点比较突出。单纯的汽轮机跟踪运行方式对电网干扰较大，不利于电网周波的稳定；但因汽轮机调压的动态响应比锅炉调压快，不论负荷变化或燃料扰动，汽压波动都小，有利于机组本身运行参数的稳定。由于锅炉跟踪方式和汽轮机跟踪方式各有利弊，协调控制方式就是一种较好地解决机组的负荷适应性与运行稳定性这一对矛盾的运行方式。协调控制系统的一个重要设计思想，就在于蓄能的合理利用和补偿：充分利用锅炉的蓄能，又要相应限制这种利用；补偿蓄能，动态超调锅炉的能量输入。协调控制系统的一个关键控制策略，在于尽可能减少和消除锅护、汽轮机动作间的相互影响，采用扰动补偿、自治或解偶的控制原则。扰动应由扰动侧的控制回路自行快速消除，而非扰动侧的控制回路应少动或不动，以利于动态过程的稳定。为了提高负荷响应能力，CCS的设计采用前馈控制技术，使锅炉输入能量控制在要求范围内，而不完全依赖于反馈控制的缓慢调节引起不稳定的积分过程。协调控制系统，按照设计控制策略，可以从内扰和外扰两个方面分析：内扰时的扰动单向补偿。燃料扰动(增加)时，压力信号(增加)通过交叉环节抵消(要求汽轮机控制回路开大调节汽门方向)了功率信号增加要求关小调节汽门的动作；这样，扰动由锅炉侧自行快速消除，汽轮机侧控制系统能尽量少动或不动，减少炉对机动作的相生影响，提高了系统的稳定性。外扰时限制负荷变化幅度与速度。压差信号通过交叉环节引入汽轮机侧压差信号综合运算为：[ULD-K（PS-PT）]-PULD——机组负荷指令；PT——主蒸汽压力(机前压力)：PS——主蒸汽压力设定值；P——机组实发功率；K——系数。由此式可见，当负荷增加时。由于压力动态降低，暂时减少了功率定值增量，即系统在充分利用锅炉蓄能的基础上，兼顾压力稳定的要求，又限制了负荷变化的速度与幅度。协调控制系统各部分功能介绍协调控制系统包括机组主控、锅炉主控和汽轮机主控等部分机组主控负荷信号协调和汽机跟随(锅炉主控在自动)运行方式：机组处于手动方式，负荷信号由运行人员在“手动负荷设定器”(O-SPC)上人工设置；当机组切换到自动时，机组负荷信号接受电网的自动调度信号。负荷信号要受到机组运行负荷的限值(最大最小负荷限值及发生RUNBACK、RUNUP/RUNDOWN等)，负荷限值分三部分：一是通过负荷高低限制模块设定，二是机组的辅机的运行数目，三是机组发生RUNBACK、RUNUP/RUNDOWN；负荷指令的变化速率亦要通过人工设定速率或汽轮机热应力的限制。当机组参加电网一次调频时(协调控制方式下)，还要迭加上频差部分的负荷指令，这时机组主控输出为机组负荷需求指令，同时送往锅炉主控和汽轮机主控。在炉跟随方式时，机组负荷指令由汽轮机主控器设置。负荷定值限制当机组能力和负荷需求不相适应时，应根据机组实际能力对负荷定值作一定的限制。与机组负荷有关的主要运行参数越限而引起的强迫增(RUNUP)、强迫减(RUNDOWN)；机组负荷超出了主、辅机的运行极限范围所引起的增、减负荷作用。当负荷指令或与辅机有关的调节指令有矛盾时，如给水、燃料、送风、引风等超过各自运行上限值时，则必须将负荷降至和该上限值相适应，才能保证主、辅机的安全运行，这种迫降负荷即称RUNDOWN；当上述各值超出各自运行下限值时，则要发生迫升负荷，即RUNUP。辅机故障减负荷RUNBACK是指机组主要辅机部分故障时，自动将负荷减到和主要辅机负载能力相适应的负荷水平。主要辅机故障指：部分风机(送风机、引风机、一次风机)故障、给水泵故障、磨煤机故障、锅水循环泵故障等。发生主油开关跳闸所引起的大幅度甩负荷，为维持汽轮机带厂用电或空负荷运行而导致的RUNBACK称FCB。机组主控进行操作的内容：选择机组运行方式；设置机组需求负荷；设置负荷变化率；设置机组负荷最大最小限值；电网调度信号的切投；电网频率信号的切投。锅炉主控锅炉定值通过锅护主控器设定，锅炉主控器根据不同的运行方式可以自动或手动。当所有依赖锅炉主控器的控制回路都在自动时，它可以手动；反之，当锅炉控制都在手动方式时，它不能手操，只跟踪燃料量。汽机跟随方式，锅炉主控器可以手操也可以自动，由运行人员选择。当在自动时，运行人员通过手动负荷设定器改变负荷定值。锅炉跟随方式，锅炉主控器只能自动运行，它的输入信号是压力定值与汽轮机阀位开度的乘积所代表的直接能量平衡信号。协调控制方式，锅炉主控器也只能自动运行.它的输出就是燃料量和风量调节的定值。汽机主控当DEH装置在远方控制方式时，汽机主控才能通过DEH起调节作用。当选择协调运行方式时，电功率(需求负荷)为设定值，实测电功率和需求负荷相比较，其偏差经汽压偏差修正，然后经控制器去改变汽轮机调节汽门开度，达到消除功率偏差的目的。当选择了汽机跟随方式，汽轮机进汽压力在设定值，实测进汽压力与定值相比较，其偏差经汽轮机压力控制器去改变汽轮机调节汽门开度，达到消除压力偏差的目的。当选择了锅炉跟随和手动方式时，运行人员直接在汽轮机主控器上操作来增减负荷，得到所需要的电功率。汽轮机调节汽门需求位置与实际开度的偏差送到DEH系统去修正阀位，最后达到平衡。协调控制系统运行方式的选择和切换除手动方式外，向任何控制方式切换都需要事先选择相应数量的控制回路投入自动。每种运行方式在经过平衡阶段后才起作用，也即将各种变量定值调整到与实际的过程变量相同，才能做到无扰。手动:手动方式不需要经过平衡阶段，只有锅炉主控器可供运行人员手动，但此时燃料控制、风量控制及给水控制需在自动。当发生下列情况时，系统将自动切换到手动方式：燃料量、风量、负荷定值、实际阀位的设定值与实际变量之间偏差太大，且超过规定的时间间隔；甩负荷；汽轮机阀位、第一级压力测量不正常。汽机跟随：系统只保持进汽压力在设定值。选择汽机跟随的条件是：汽轮机控制(汽轮机主控器)在自动；在下列条件下系统自动切换到汽机跟随方式：进汽压力偏差大(例如大于±1Mpa,且延续时间长0～50s可调)发生RUNBACK。锅炉跟随.该方式自动运行可使运行人员直接通过“汽机主控”或“就地控制”快速改变负荷，而不顾汽压的变化，进汽压力通过压力控制器调节到定值。投入锅炉跟随运行方式的条件为：总风量在自动；燃料量调节在自动(至少一台磨煤机组)；给水调节在自动。协调控制方式的条件为：锅炉运行在自动(风和燃料);给水自动；汽机主控在自动。鉴于机组协调控制系统的功能的重要性，对其系统的可靠性有很高的要求。大机组协调控制系统通常均由分散控制系统(DCS)构成，对分散控制系统的功能模件，如分散处理单元(DPU)或过程控制单元(PCU)，都采用冗余配置。主要信号如机前压力(主蒸汽压力)、汽轮机第一级压力、机组实发功率等主要信号都采用了三取中的冗余方案。自动发电控制(AGC)自动发电控制系统(AGC)主要由三部分组成；电网调度中心的能量管理系统(EMS)、电厂端的远方终端(RTU)和分散控制系统的协调控制系统、微波通道。实现自动发电控制系统闭环自动控制实现自动发电控制系统闭环自动控制必须满足下列基本要求：电厂机组的热工自动控制系统必须在自动方式运行，且协调控制系统必须在“协调控制”方式。电网调度中心的能量管理系统、微波通道、电厂端的远方终端RTU必须都在正常工作状态，并能从电网调度中心的能量管理系统的终端CRT上直接改变机炉协调控制系统中的调度负荷指令。机炉协调控制系统能直接接收到从能量管理系统下发的要求执行自动发电控制的“请求”和“解除”信号、“调度负荷指令”的模拟量信号(标准接口为4—20mA)。能量管理系统能接收到机组协调控制系统的反馈信号：协调控制方式信号和AGC已投入信号。能量管理系统下达的“调度负荷指令”信号与电厂机组实际出力的绝对偏差必须控制在允许范围以内。机组在协调控制方式下运行，负荷由运行人员设定称就地控制；接受调度负荷指令，直接由电网调度中心控制称远方控制。就地控制和远方控制之间相互切换是双向无扰的。在就地控制时、调度负荷指令自动跟踪机组实发功率；在远方控制时，协调控制系统的手动负荷设定器的输出负荷指令自动跟踪调度负荷指令。燃烧控制系统协调控制系统中，主控系统的协调指挥作用要由机、炉各子控制系统来具体执行，才能最终完成整个系统的控制任务。在锅炉侧最主要的子控制系统就是燃烧控制系统。单元机组的能量输入是靠燃料的及时供给和在炉膛内的良好燃烧来保证的。我厂锅炉采用直吹式制粉系统向锅炉供应煤粉。燃烧控制系统又主要包括下列子控制系统：燃料控制系统：主要任务是控制进入锅炉炉膛的燃料量，以满足机组负荷需求。燃煤锅炉燃煤量的直接测量目前尚未很好解决，同时煤质如发热量、挥发物、灰分、水分等也是个变量，很难在线检测。目前采用热量信号来间接代表进入炉膛的燃料量(包括油)。燃料控制系统通常以热量信号为反馈信号，执行级为多输出控制系统，同步控制各台给煤机的转速，以达到总给煤量与锅炉需求燃料量之间的平衡。锅炉煤量指令由锅炉负荷指令和经温度补偿后的总风量经小选后形成，以保证安全风煤比，保证锅炉燃烧的安全性。在机组增、减负荷时保证有充足风量，保持一定的过量空气系数，即总能保证“过氧”燃烧。当增加负荷时，在原总风量未变化前，小选器输出仍为原锅炉煤量指令。只有当总风量增加后，锅炉煤量指令才随之增加，直至锅炉煤量指令既与锅炉负荷指令相一致，又达到新的煤量和风量的平衡。在减负荷时，由于小选器的作用，锅炉煤量指令立即减小，到实际煤量开始减小后，风量指令才减小。这样就达到了升负荷时先加风后加煤和减负荷时先减煤后减风的目的。风量控制系统保证燃料在炉膛中充分燃烧是风量控制系统的基本任务。在单元机组锅炉的送风系统中，一、二次风各用两台风机分别供给。一次风通过制粉系统并带煤粉入炉膛。一次风的控制涉及到制粉系统和煤粉喷燃的要求，各台磨煤机的一次风量要根据各台磨煤机的工况分别控制。所以这里的风量控制主要是二次风控制。风量控制系统为串级控制系统，主调为氧量校正，副调为风/煤比。其控制系统的设计构思是副调首先保持一定的风/煤比，再由主调的氧量校正做精确的细调。为了保证锅炉燃烧的安全性，在机组增、减负荷时，保证有充足的风量，保持一定的过量空气，在整个控制过程中始终保持“总风量大于或等于总燃料量”，系统设计了风煤交叉限制回路。在增负荷时，锅炉负荷指令同时加到燃料控制系统和风量控制系统。由于大值选择器的作用，风量随着锅炉负荷指令的增加而增加；而燃料量受实测到的风量经补偿的总风量的闭锁(小值选择器)，实际燃料量和热量不会马上增大，等到实际风量上升以后，燃料量才开始增加。这样就达到了增负荷时先增风后加煤的目的。在减负荷时，只有燃料量(或热量信号)减小，风量控制系统才开始动作。当负荷低于30％额定负荷时，为了能保证锅炉的安全燃烧，风量保持在30％。风量测量系统A、B两侧送风量(二次风量)和各台磨煤机的风量(一次风量)分别测量，总加后得到锅炉总风量。为了提高风量测量的可靠性，风量变送器采用二取一冗余方式。变送器的输出要经温度补偿和开方后送加法器总加。氧量校正为保证燃烧的安全和经济，需控制一定的过量空气系数。控制烟气含氧量可以达到控制过量空气系数的目的。氧量校正系统采用PI无差控制规律，保持氧量为给定值。而氧量定值则应是锅炉负荷的函数。这里可用汽轮机第一级压力、主蒸汽流量或热量信号来代表锅炉负荷。选用适当的函数转换可保证氧量定值与负荷之间的最佳关系。由于燃料(煤量)控制系统和风量控制系统在升降负荷过程中能同步协调动作，氧量只起着细调的作用，故氧量校正应该整定得较慢。风量控制系统的保护功能风量测量的偏差监控。风量测量采用两只差压变送器，差值报警器监视变