摘要　本文介绍EDPF-NT在国电太原#11300MW机组改造工程中的应用情况和EDPF-NT平台上控制系统一体化的实现情况。
关键词　改造应用控制一体化
一、改造的原因
国电太原热电厂装机4×300MW、1×50MW、1×25MW燃煤汽轮发电机组，#11300MW机组于1991年7月投入运行，锅炉为波兰产低倍率复合循环炉，四角切圆燃烧，过热器三级喷水减温，再热汽温采用二级喷水减温；汽轮机、发电机分别由东方汽轮机厂和东方电机厂提供。制粉系统为直吹式，配备了5台中速碗式磨，4台正常运行，1台备用，3台电泵，2台运行，1台备用，2台锅炉再循环泵，1台运行，1台备用，2台一次风机，2台二次风机，2台引风机，2台二次风空预器，3台高加，4台低加，1台除氧器。
控制系统，一次设备主要由波兰生产，DAS为德国制造（1997年改为HS2000），MCS为波兰组装仪表（1998年改为HS2000）、SCS为波兰组装仪表、安全系统低旁为AV6控制系统，高旁，安全门系统为波兰组装仪表（1998年改为HS2000），汽轮机调节系统为同步器控制的液调（2001年改为新华的DEH）。
由于控制系统为多家公司提供，且有相当部分的组装仪表，软硬件不通用，数据无法共享，不能适应现代化电厂控制和信息流动的要求。组装仪表已严重老化，其他设备的质量参差不齐，每年均需花费大量的人力物力进行系统的维护，维护费用不断增加同时系统的稳定性又大大下降，严重影响着机组的安全稳定运行。现有的设备技术状况将很难甚至不可能实现大范围变负荷快速调峰时的机组自动协调控制，制约着协调控制系统水平的提高，为适应当前电力市场竞争、降低发电成本和电网调度对更高程度机组自动化的要求，控制系统进行DCS一体化改造十分必要。
2003年大修，#11机组热控系统进行了一体化改造，DCS采用了北京国电智深控制技术有限公司的EDPF-NT分散控制系统，汽轮机控制系统不作改造仍采用新华XDPS-400控制系统，但实现两系统数据共享，实现GPS时钟对时且DCS与DEH时钟同步。
二、改造的范围和目标
1、改造的范围及具体配置
#11机组改造从安全可靠、先进实用原则出发，以实现DCS一体化和全面提高机组控制性能为目标，改造包括了热控的主要控制系统和电气控制系统：CCS、BMS、DAS、SCS、BPS、电气ECS系统（包括电气220KV系统监视和6KV和380V电源的操作和监视），原10套基地式调节仪纳入DCS系统，取消原温度巡测仪，温度测点进DCS，并使用远程I/O。原温度变送器全部取消，DCS直接接收热电阻，热电偶信号。集控室内设备全部改造，彻底地抛弃了常规仪表和盘台，设置大屏幕显示系统，三台工业电视和极少数硬接线操作按扭，及电气专用的操作盘，配置了5台操作员站，完全采用鼠标操作。该项目2002年3月25日签订合同，7月11日出厂验收，9月12日机组一次性启动成功。DCS改造采用北京国电智深控制技术有限公司的EDPF-NT分散控制系统，整个系统配置如下：
系统配置有17对控制器（DPU）和1个与DEH通讯站。系统I/O点按工艺分配到各个DPU，具体如下：
lDPU1:#1,#2磨煤机逻辑及相应调节系统
lDPU2:#3,#4磨煤机逻辑及相应调节系统
lDPU3:#5磨煤机逻辑及相应调节系统
油系统（非FSSS部分）控制
lDPU4:A侧送风机、一、二次风机控制
炉膛负压、风量及氧量调节
lDPU5:B侧送风机、一、二次风机控制
一、二次风压调节
lDPU6：机炉协调控制，电气光字
lDPU7:FSSS系统、点火程控、机炉SOE点
lDPU8:#1、#3给水泵
lDPU9：#2给水泵及锅炉循环泵控制
lDPU10:给水调节及校正，部分除氧设备
lDPU11:旁路调节及控制
lDPU12:抽汽系统、氢、水及油系统控制及调节
lDPU13:凝结水、低加及除氧系统
lDPU14:主蒸汽、再热蒸汽系统控制
lDPU15:ECS系统及电气SOE点
lDPU16:锅炉疏放水系统、给煤机拉杆门、磨消防电磁阀
lDPU17:汽机疏水门、发电机温度
lDPU30:与DEH数据的通讯
根据运行要求及实际需要配置了6个操作员站（包括一个大屏幕操作员站），2个工程师站，1个MIS网关，1个历史站，1台激光彩色打印机，1台激光黑白打印机。
系统配置有1个电源分配柜；34个I/O控制柜。
2、改造的目标
l统一运行人员监控和操作平台，远程控制由DCS实现
l保护投入率100，不发生设备误动、拒动
l自动投入率100，逐步投入AGC
lDAS测点全部投入，且信号抗干扰能力能满足实际要求
lSOE安全可靠，历史曲线便于事故分析
l旁路控制系统改造后稳定可靠
三、EDPF-NT系统的主要特点
EDPF-NT系统是北京国电智深控制技术公司开发制造的具有全部知识产权的DCS，系统采用开放式系统结构、模块化设计、软、硬件可灵活配置、系统易于扩展、用户界面友好，整个系统具有强大功能和高可靠性。
1、系统的先进性
1)新结构设计：在结构设计上，率先采用端子/模块一体化方案，省去了大量的柜内配线和标设工作，省去了大量预制电缆，降低了工艺复杂性，降低了工艺复杂性，提高了空间利用率，提高了连接可靠性和施工/维护的方便性。
2)新器件：在硬件模块上采用高性能CPU，集成在CPU内的专用通讯处理器，实现了在I/O总线层的真正冗余的高速、高可靠通讯。
在测量通道保护上采用高性能PTC器件，实现了模块的强电保护功能。
3)新技术：采用网络流量时间片分时控制技术，提高了系统网络的实时性、可靠性。
2、系统的可靠性
1)冗余技术：电源：输入总电源、直流供电电源冗余配置
网络：系统级网络、I/O总线网络冗余配置
DPU：控制器冗余配置
I/O：支持I/O冗余配置
2)隔离技术：I/O总线隔离：I/O模块和控制器间的通讯隔离
I/O现场隔离：I/O模块和现场信号间隔离
数字/模拟隔离：I/O模块内部的数字电路和模拟电路隔离
电源隔离：I/O模块内的通讯电源、CPU电源、现场信号激励电源隔离
3)防护技术：机械防护：采用密封封装
电磁防护：封装采用金属材料
静电防护：封装采用金属材料和接地处理
强电防护：采用新型电子器件防护250VAC/DC强电
3、系统的实用性
1)系统功能：已经实现DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH、ECS、BPS功能
2)板卡种类：除通用卡件外，还具有MCS、DEH、ECS等专用卡件，RTU专用光纤模块
3)数据库组态：支持Excel表格批量组态，以及单点在线组态
4)控制组态：图形组态，自动跟踪（隐式跟踪），逆运算自动完成
5)监控画面：多窗口、多画面，尽显Windows风格
6)控制算法：各种算法约70种以上，控制类算法可以自动实现逆运算和跟踪
4、系统可维护性
1)硬件免维护：硬件以封装为单位整体维修，用户不需分解，维护简便
2)软件自诊断：完整的自诊断系统，可诊断到卡件，在操作站上用形象、准确的图形表示系统运行状态，故障点
四、系统的组态安装调试
太原第一热电厂#12机组采用的是目前在国内屈指可数的低倍率循环锅炉，配直吹式制粉系统，控制较为复杂，与国内锅炉相比有特殊控制要求的设备较多，为此EDPF-NT系统特别定制了相应的设备算法，通过现场应用取得了很好的效果。在旁路控制系统中采用EDPF-NT系统阀门控制卡（VC）对苏尔寿AV6系统的各阀门的电液伺服阀直接进行控制，通过对VC卡软件的特殊改进，取得了非常满意的效果。在本系统中充分利用远程I/O技术，在以前仅完成监视功能的基础上，实现了磨煤机拉杆门、锅炉和汽机疏水门的远程操作与控制。
国电太原热电厂#11机组热控系统的一体化改造是在20003年7，8月份大修期间进行的，系统共配置了模拟量1936个，开关量5016个，系统总点数近30000点，系统调试的工作量巨大。此次DCS改造准备时间短，而且大修过程中出现电缆重新敷设，造成机组启动前的调试时间只有15天左右，如此短时间的调试却保证了机组顺利启动，启动后未出现设备误动，拒动等不安全现象。如此良好的调试效果是同EDPF-NT系统的稳定性，可靠性分不开的，但更为关键的是组态的严谨，图纸的完备，静态调试的认真细致。
EDPF-NT分散控制系统是基于WINDOWS－NT的开放式的控制系统，界面和操作风格同WINDOWS系统一致，DPU组态是用LOOP图和LADDER图的方式实现的，每个DPU可以定义99个LOOP图（MCS），999个LADDER（SCS），999个TEXT算法。组态时有一个将SAMA图转换为上述组态图的过程，要求组态工程师必须认真准备SAMA图，严格数据库点的编码规则，因而大大减少了组态出错的机会。同时EDPF-NT提供了调试工具LLTTUNER工具软件，正因为EDPF-NT系统的这些特点，使得调试工作出错少，发现问题迅速。以下就系统的调试工作进行介绍。
1、系统组态
2003年的“非典”使得DCS的改造又艰难了许多，本来DCS改造的组态国电太原热电厂热工人员将全过程、全方位地参与，但由于“非典”，只能由国电智深工程师单独完成。由于严格了技术准备，加强了技术联络，系统在出厂前进行的各项功能测试和严格的质量验收，确认组态工作完成良好，是高水平的，硬件配置合理，高质量的系统配置和组态为一次启动成功奠定了坚实的基础。
2、系统安装
EDPF-NT系统的安装较国电太原热电厂原来安装上海新华XDPS-400和北京和利时MAX系统简单，且容易实现，尤其是系统接地机柜可直接与底座焊接，只要保证接地电阻即可。
机柜受电前严格按照DCS系统机柜受电方案严格进行复查，保证了机柜受电一次成功。
3、SCS调试
DCS改造后，SCS系统所有设备的操作均可在CRT的软手操上完成；软手操器除完成设备的启停/开关操作外，还具有必要的操作提示功能。SCS系统除完成各设备的单操及连锁逻辑外，还完成对子组的顺序启停控制。
在SCS的调试中，为确保#11机组DCS改造的圆满完成，对SCS大修的所有组态和图纸进行了校核，并一方面专人负责对SCS进行了静态测试，保证了设备输入输出信号的正确，保证设备单操功能正常，另一方面是检查、试验保护、连锁、允许逻辑正常。由于EDPF-NT系统的组态严格，图纸齐备，机柜受电后的静态调试很顺利，未发现大的问题，在设备实际试运时，各设备启停正常，允许，连锁正常。
4、BMS调试
BMS在保证原功能的实现外，还增加了MFT、OFT首发记忆，在调试过程中，个别SOE不记忆，检查发现是由于在建立数据库时，数据库项有错位所致，对数据项进行了修改，故障排除。在调试中发现报警信号无规则，级别混乱，对事故分析很不利，对其进行了分级归类；由于油枪有4种，且差别较大，对油枪进行了重新组态。
5、系统功能测试
为确保系统稳定可靠，对系统的电源、DPU、卡件进行了测试，在测试中发现DPU电源空气开关配置偏小，进行了更换，DPU掉电调整门不保位，对调整门组态增加掉电保护功能，满足了现场的保位要求。
6、旁路控制系统调试
旁路控制系统的自动运行是提高机组整体自动化运行水平的标志，是实现主汽压力全程自动控制中机组启动阶段的主要手段，也是机组停机过程中，保证机组安全的有效手段。11#机组DCS改造过程中，将旁路控制系统纳入DCS，操作的阀门有高压旁路门、高旁减温门、再热器安全门、低压旁路门、低旁减温门、高旁喷水总门，控制方案在原设计的基础上，重点考虑在机组的全过程与MCS配合完成主汽压力的全程控制和机组的甩负荷控制。
7、MCS调试
在机组启动过程中不断调试，不断投入，与机组启动同步投入了低旁、安全门、除氧器水位、汽水分离器水位、润滑油温、吹灰器压力自动，于9月10日又将减温、高加自动投入运行，又于9月30日前，将炉膛负压、二次风压、一次风压、磨煤机自动调试完成，炉膛负压、二次风压投入运行，紧接着对氧量控制和CCS进行了调试和投运，到目前#11机组自动投入率已达到100。
至此在系统功能上，保护随机组启动同步全部投运，投入率100；自动投入率已达100。EDPF-NT系统所具有的性能和特点在#11机组的运行中得到了充分的体现和证明，特别是对于11#机组，燃烧系统、风烟系统、制粉系统的自动控制和机炉协调一直没有正常投运，此次DCS改造，也对测量信号（如：风量信号）和一次控制设备（如：送、引风机导叶，制粉系统风门，给煤机控制装置等）进行彻底的检查、改进，使其满足所有自动调节系统良好投运的要求，DCS优势功能的发挥有了坚实的基础，整个控制系统改造的目标全部实现。
五、电厂对EDPF-NT系统运行评价
自2003年9月1日开机以来，机组运行情况正常，控制系统稳定，整个调试期间未发生过由于系统或调试原因引起的设备误动，拒动故障。EDPF-NT系统在#11机组上安全，稳定运行虽然只有半年多的时间，但从整体上看，#11机组DCS改造是非常成功的，为#11机组安全、稳定、经济运行奠定了坚实的基础。
用EDPF-NT系统阀门控制卡（VC）对苏尔寿AV6系统的各阀门的电液伺服阀直接进行控制，完整实现旁路控制的各项功能，简洁可靠。用远程I/O技术，实现了磨煤机拉杆门、锅炉和汽机疏水门等的远程操作与控制，对远程I/O大都用于监视是一突破。实现了DCS与DEH数据共享和两系统时钟同步。EDPF-NT平台上控制系统一体化的实现统一和简化运行人员对机组的监视和操作。
六、改造前、后比较
1.设备维护量大大减少。改造前是大量的不同系统，掌握困难，工作量大，故障点多，故障率高。
2.逻辑回路可靠性增强。改造后回路中的继电器，组装仪表装置由软件运算单元取代，相当于取消了中间环节，逻辑回路又实现了各设备的全面连锁、保护条件，系统稳定性，可靠性大大增强。
3.实现了控制系统一体化，几乎所有的控制对象都进入DCS，运行人员通过统一人机接口及时全面监视全部工况，进行远控，把他们从繁琐的仪表、开关、按钮中解放出来，监视操作简单、可靠。
4.热工人员可随时完成逻辑修改和参数设定，大大提高了热工人员设备维护效率、方便和加快了控制系统的调试。
七、电厂对EDPF-NT的建议
国电太原热电厂的#11机组的DCS改造曾部分使用过北京和利时的HS2000，而电调使用的是上海新华的XDPS-400，此次DCS改造是使用北京电研智深的EDPF-NT，在使用过程中，发现这三种DCS系统各有特点，但都须加强以下几方面的工作：
1.自始自终都要为用户负责，软件应终生免费升级，维护，树立良好的信誉；
2.系统都有成功的经验，失败的教训，应勇于承认系统不足，努力加以改善，并认真分析其产生的原因；
3.要严格软件管理制度。