【正文】 要提高DCS控制系統(tǒng)可靠性，一方面要求DCS生產(chǎn)廠家提高設(shè)備的抗干擾能力；另一方面，要求工程設(shè)計(jì)、安裝施工和使用維護(hù)中引起高度重視，多方配合才能完善解決問(wèn)題，有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性能。本系統(tǒng)的配置靈活、可方便地進(jìn)行擴(kuò)充。10)調(diào)節(jié)回路I／O卡件具備l：1冗余功能5．5．3．2系統(tǒng)可靠性估算SUNYTDCS9200系統(tǒng)的平均無(wú)故障時(shí)間MTBF為100000小時(shí)；平均修理時(shí)間MTTR為5分鐘。二10％AC頻率：50Hz士lHZDCS供電根據(jù)需要可為與DCS連接的現(xiàn)場(chǎng)變送器等提供電源。留有用戶可以方便地從上位機(jī)對(duì)DCS數(shù)據(jù)進(jìn)行存取的接IS]。能與上位機(jī)通訊(留有通訊接口)并與其他DCS系統(tǒng)通訊。通信母線及其控制裝置可采用雙重化。根據(jù)試驗(yàn)鍋爐系統(tǒng)的控制要求，DCS設(shè)備包括：CRT操作站，包括外圍設(shè)備打印機(jī)；現(xiàn)場(chǎng)控制站；通信控制裝置：過(guò)程輸入／輸出接口；系統(tǒng)內(nèi)部電源；系統(tǒng)內(nèi)部電纜；工程師站(可與操作站兼用)；落地式操作臺(tái)或桌面式操作臺(tái)；除CRT操作站、打印機(jī)外，所有DCS組件都安裝在自立式機(jī)柜內(nèi)。5．4．9系統(tǒng)生成及數(shù)據(jù)通信1)系統(tǒng)生成，包括控制同路和顯示畫(huà)面的組念，可在操作站的，工程師鍵盤(pán)或工程師工作站完成。報(bào)警和報(bào)表信息可以分頁(yè)或在同一頁(yè)面上打印。報(bào)表打印能通過(guò)任何一個(gè)操作站進(jìn)行控制，并自動(dòng)進(jìn)行實(shí)時(shí)打印。3)過(guò)程報(bào)警過(guò)程變量的報(bào)警包括：測(cè)量值超限或偏離超限設(shè)定點(diǎn)超限；輸出值超限，輸入／輸出值變化率超限開(kāi)／停報(bào)警儀表(包括熱偶)丌路或短路報(bào)警5．4．8報(bào)表打印功能隨機(jī)打?。簣?bào)警打印機(jī)應(yīng)能實(shí)時(shí)打印所有操作狀態(tài)的變化，如控制方式改變、報(bào)警限值、PID參數(shù)的修改、報(bào)警確認(rèn)和其它狀態(tài)改變等，要求隨機(jī)打印能接受所有操作站發(fā)山的打印命令，并打印所需內(nèi)容。5．4．6顯示功能設(shè)計(jì)1)顯示方式：CRT或液晶顯示屏2)顯示內(nèi)容：5．4．7報(bào)警功能設(shè)計(jì)1)報(bào)警方式具備標(biāo)準(zhǔn)的報(bào)警匯總顯示、事件匯總顯示，報(bào)警功能及時(shí)提醒操作員報(bào)警時(shí)間、報(bào)警原因、報(bào)警等級(jí)(大于3個(gè)等級(jí))；事件記錄操作員的操作情況及相關(guān)停止報(bào)告，并進(jìn)行存儲(chǔ)。不同的操作員可以任意設(shè)置操作權(quán)限，使系統(tǒng)的安全設(shè)置更為靈活。如圖2．5所示，所有工業(yè)過(guò)程對(duì)系統(tǒng)維護(hù)。使用人機(jī)界面軟件TraceMode的網(wǎng)絡(luò)功能可使企業(yè)的基層和其它部門(mén)建立起聯(lián)系，現(xiàn)場(chǎng)操作人員和工廠管理人員都可以看到各種數(shù)據(jù)。5．4．4實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件SunyRTM實(shí)時(shí)運(yùn)行軟件SunyRTM是用戶組態(tài)結(jié)果的運(yùn)行平臺(tái)，其運(yùn)行結(jié)果經(jīng)人機(jī)界面軟件TraceMode體現(xiàn)出來(lái)。完成后的用戶軟件經(jīng)編譯安裝到主控模板并運(yùn)行于嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)，從而完成對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)測(cè)利控制。直觀的畫(huà)面、強(qiáng)大的管理，可有效地幫助組態(tài)人員提高組態(tài)效率。每個(gè)控制系統(tǒng)(工程)最多可以分為32個(gè)任務(wù)組，每個(gè)任務(wù)組最多可建立1024個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)最多可容納4096個(gè)算法模塊。5．4．3算法編輯器SunyIEC 算法編輯器SunylEC以實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)為基礎(chǔ)，采用IEC611313標(biāo)準(zhǔn)的FBD或IL文本編程方式，根據(jù)不同的過(guò)程完成控制方案(如PID調(diào)節(jié)順控等)，并允許在線組態(tài)、在線下裝。5．4．2硬件配置軟件SunyCfg硬件配置軟件SunyCfg完成對(duì)各模板運(yùn)行狀態(tài)的檢查和分析。通過(guò)工程管理器ProjectMan(如圖2．4)完成對(duì)系統(tǒng)的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)建立、硬件配置、控制組態(tài)和運(yùn)行，允許在線組態(tài)、在線安裝。5．3．4采用一體化SunyTDCS800系統(tǒng)一體化SunyTDCS800系統(tǒng)除了在物理結(jié)構(gòu)上不同于分體式系統(tǒng)外(集中安裝在一個(gè)機(jī)柜中)，其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)與分體式系統(tǒng)完全一樣。工業(yè)控制應(yīng)用軟件平臺(tái)，可以提供一個(gè)靈活、方便、強(qiáng)大的工程工具，以實(shí)現(xiàn)各種控制策略。它吸取了國(guó)外多家DCS在現(xiàn)場(chǎng)控制站的技術(shù)特點(diǎn)，具有可靠性高、可冗余配置的技術(shù)特色。5．3．2現(xiàn)場(chǎng)控制站現(xiàn)場(chǎng)控制站是SunyPCC800系統(tǒng)的核心，主要由機(jī)柜、機(jī)籠、各類(lèi)板卡、散熱單元以及機(jī)柜附件組成，一切過(guò)程數(shù)據(jù)的采集、運(yùn)算和控制均由安裝在現(xiàn)場(chǎng)控制站中的I／O模板與控制模板來(lái)完成。操作站／工程師站通過(guò)冗余化系統(tǒng)網(wǎng)SNet與現(xiàn)場(chǎng)控制站相連，完成工業(yè)過(guò)程的集中監(jiān)測(cè)管理、操作。如圖5．2所示。由于I／O模塊實(shí)現(xiàn)了智能化，因此在I／O凋理模板內(nèi)部還有一層到端子的網(wǎng)絡(luò)——靈巧總線SmartBus。全漢化Windows風(fēng)格操作界面，提供詳細(xì)在線指導(dǎo)，操作簡(jiǎn)便不需專(zhuān)門(mén)培訓(xùn)。符合IEC61 131—3標(biāo)準(zhǔn)的組態(tài)工具和豐富的控制算法，大大縮減工程周期。6．方便性全節(jié)點(diǎn)自診斷幫助用戶了解系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。萬(wàn)能輸入模塊減少備品備件類(lèi)型，最大限度地降低庫(kù)存成本。復(fù)雜控制算法滿足用戶先進(jìn)控制的要求。開(kāi)放、可靠、流行的windoWS2000N/T操作系統(tǒng)，全面支持DDE、ODBC、OPC、ActiveX和TCP／IP。標(biāo)準(zhǔn)的用戶／服務(wù)器結(jié)構(gòu)，保證了數(shù)據(jù)的一致性、安全性和大容量的需求。大容量FLASH的應(yīng)用省卻了后備電池，即使系統(tǒng)掉電，數(shù)據(jù)至少十年內(nèi)不會(huì)丟失。分布式全隔離供電，避免了多根電源線產(chǎn)生的電源干攏。全隔離及智能調(diào)理技術(shù)，將外部干擾拒之門(mén)外。分布式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，信息分散，重要信息冗余化。I／0、通訊、控制模板及電源、控制網(wǎng)絡(luò)均可實(shí)現(xiàn)冗余配置。在線門(mén)校幣技術(shù)有效地抑制了環(huán)境溫度帶來(lái)的“零漂”問(wèn)題。它采用危險(xiǎn)分散、控制分散，而操作和管理集中的基本設(shè)計(jì)思想，多層分級(jí)、合作自治的結(jié)構(gòu)形式，以適應(yīng)現(xiàn)代化工業(yè)的生產(chǎn)和管理要求。受到眾多企業(yè)的廣泛好評(píng)。浙大中自集成控制股份有限公司以浙江大學(xué)多個(gè)自動(dòng)化研究中心為技術(shù)依托，長(zhǎng)期從事集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于化工、生化、制藥、造紙、電力、冶金、食品等行業(yè)，已經(jīng)為諸多企業(yè)帶了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。尤其是DCS雖工藝設(shè)備成套時(shí)，專(zhuān)利商和設(shè)計(jì)院(工程公司)會(huì)選擇對(duì)他們最有利的機(jī)型，很可能是落后的、質(zhì)次價(jià)高的，而且他們不考慮用戶在備件、維護(hù)、聯(lián)網(wǎng)等方面的需要，如果自己選擇，就可以避免這種現(xiàn)象。當(dāng)選擇機(jī)種時(shí)，根據(jù)自己的實(shí)際情況來(lái)決定，專(zhuān)利商和設(shè)計(jì)院(工程公司)的意見(jiàn)作為參考。2．I／O卡能力比較(點(diǎn)數(shù)／卡、卡數(shù)、總點(diǎn)數(shù))3．系統(tǒng)通信功能比較：通信規(guī)程的標(biāo)準(zhǔn)化、開(kāi)放型及功能，通信網(wǎng)絡(luò)(總線)、通信速度、傳遞距離、網(wǎng)絡(luò)(總線)允許加載設(shè)備總臺(tái)數(shù)，是否雙重化?？疾焓欠裼衷谕袠I(yè)使用的實(shí)例，效果是否令人滿意，制造廠家的后備支持系統(tǒng)是否完備，調(diào)查廠家工程經(jīng)驗(yàn)和實(shí)施能力、專(zhuān)業(yè)化解決方案的能力和設(shè)計(jì)能力，服務(wù)是否良好，性能／價(jià)格比是否最好，價(jià)格是否可以接受，備件供應(yīng)和響應(yīng)是否及時(shí)。DCS機(jī)種選擇的因素很多，不能只從一次性投資多寡考慮。5．1．3 DCS系統(tǒng)選型原則選擇DCS機(jī)種是一項(xiàng)重要工作，現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外主要DCS制造商有十幾家。7．實(shí)現(xiàn)過(guò)程實(shí)時(shí)參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)的管理，提供性能計(jì)算，設(shè)備壽命計(jì)算功能。5．減少工藝生產(chǎn)的運(yùn)行對(duì)儀表控制設(shè)備廠商的依賴(lài)，減少儀控人員培訓(xùn)所需的費(fèi)用。3．大量縮減控制系統(tǒng)所需的電纜。故障分散的理由是DCS系統(tǒng)采用了大量的微處理器，各個(gè)微處理器承擔(dān)一個(gè)范圍較小的(地域上)控制任務(wù)，某個(gè)微處理器故障不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的正常工作。這樣的控制系統(tǒng)至少帶來(lái)以下一些好處：1．故障分散。相對(duì)來(lái)說(shuō)DCS系統(tǒng)所用的微處理器和微機(jī)要便宜得多，故障相對(duì)分散，并且DCS系統(tǒng)中的微機(jī)或微處理器是并行運(yùn)行的，相對(duì)于集中控制系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的串行運(yùn)行來(lái)說(shuō)處理速度也大大提高，因此具有更高的實(shí)時(shí)性指標(biāo)，這些是DCS系統(tǒng)優(yōu)于集中控制系統(tǒng)而得到迅速發(fā)展的關(guān)鍵所在。6．計(jì)算機(jī)應(yīng)用技術(shù)的發(fā)展，尤其是微軟公司的WINDOWS95這樣的操作系統(tǒng)軟件的推出，為計(jì)算機(jī)在過(guò)程控制系統(tǒng)中的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，計(jì)算機(jī)和操作人員之間有了良好的界面，使不具備計(jì)算機(jī)專(zhuān)門(mén)知識(shí)的操作人員樂(lè)于接受。4．自動(dòng)化控制理論的發(fā)展，特別是連續(xù)系統(tǒng)離散化理論，采樣理論，這些理論大大地推進(jìn)了過(guò)程控制從傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)向DCS系統(tǒng)變革的進(jìn)程。這一狀況也希望有所改變。5．1．2 DOS系統(tǒng)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)DCS系統(tǒng)的推出并逐步發(fā)展成為過(guò)程控制領(lǐng)域的主角是由于以下一些原因：1．現(xiàn)代化的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)日趨大型化，復(fù)雜化，需要檢測(cè)和控制的參數(shù)大量增加，使得傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)顯得難以勝任，勢(shì)必得另辟蹊徑。從檢修的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，經(jīng)檢修過(guò)的模件，已修復(fù)的部分一般不會(huì)重復(fù)損壞。DCS的各部件的壽命與平常的維護(hù)水平有關(guān)。其價(jià)格比進(jìn)口的DCS至少要低一半，算上備品備件、現(xiàn)場(chǎng)服務(wù)費(fèi)用，它的成本則要低很多。但這種封閉局面總會(huì)被打破，DCS的用戶只要及時(shí)了解技術(shù)的發(fā)展情況，就能選出合適的系統(tǒng)。以前是因?yàn)橛?jì)算機(jī)技術(shù)不夠發(fā)達(dá)、沒(méi)有合適的軟、硬件供選擇，所以DCS廠家只能自己開(kāi)發(fā)自己的專(zhuān)用操作站，因而造成封閉局面。變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和DCS的控制器的距離可達(dá)1公里以上。把兩個(gè)控制回路的控制器的控制回路增加到25個(gè)控制回路。如把HART總線做成DCS的一種輸入板，可以有16個(gè)變送器連接在HART總線上。DCS的另一個(gè)重要發(fā)展是：現(xiàn)場(chǎng)總線作為控制器的輸入、輸出。稱(chēng)為對(duì)稱(chēng)數(shù)字訂戶線(SDSL)技術(shù)。MIS系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸，載體采用光纖網(wǎng)和電話線網(wǎng)相結(jié)合的方式。DCS的信號(hào)送到全廠和存入工廠數(shù)據(jù)庫(kù)。九十年代末DCS通訊網(wǎng)絡(luò)有部分開(kāi)始采用以太網(wǎng)。九十年代操作站出現(xiàn)了通用操作站，打開(kāi)了DCS形成的自動(dòng)化“孤島”。通訊網(wǎng)絡(luò)的協(xié)議基本上都是采用輪詢(xún)方式的，在網(wǎng)絡(luò)上設(shè)交通指揮器。表現(xiàn)在操作站、DCS網(wǎng)絡(luò)、現(xiàn)場(chǎng)總線的出現(xiàn)三個(gè)方面。相繼出現(xiàn)的DCS有MAXRSMODIII、N90、D/WDPF、MICRO、ECS一1200；日本橫河的YEPARK MARKII、東芝的TOSDIC；，英國(guó)的P4000：德國(guó)的TELEPERM、PROCONTROL P，瑞典的AC210等o”。傳動(dòng)公司設(shè)計(jì)的PLC部分比較好。從不同方向發(fā)展起來(lái)的DCS在結(jié)構(gòu)上、軟件方面有些區(qū)別。在開(kāi)關(guān)量的處理方面區(qū)別很大。在國(guó)際上各DCS廠家在模擬量的算法上的技術(shù)水平都相差不遠(yuǎn)，用戶編寫(xiě)應(yīng)用程序都采用很方便的組態(tài)方式(填寫(xiě)若干個(gè)參數(shù))。I／O扳主要完成模擬和數(shù)字的轉(zhuǎn)換(A／D和D／A轉(zhuǎn)換)，最初用的最多的是8位，后來(lái)是12位加1位符號(hào)位。同時(shí)，由于DCS的高額利潤(rùn)，負(fù)責(zé)制造傳動(dòng)設(shè)備的公司和計(jì)算機(jī)公司也開(kāi)始涉及DCS的開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)。HONEYWELL公司產(chǎn)品型號(hào)是：TDC2000，它只有模擬量控制。4．5．3重新啟動(dòng)尋優(yōu)的條件上述的尋優(yōu)過(guò)程不是連續(xù)進(jìn)行的，鍋爐在正常工作時(shí)連續(xù)計(jì)算鍋爐的熱負(fù)荷，并與上次尋優(yōu)結(jié)束時(shí)熱負(fù)荷進(jìn)行比較，只有當(dāng)負(fù)荷有較大變化，認(rèn)為必須重新進(jìn)行尋優(yōu)時(shí)，才重新啟動(dòng)尋優(yōu)過(guò)程。(6)如果尋優(yōu)次數(shù)太多timestimesmax，而沒(méi)有找到極值點(diǎn)，認(rèn)為尋優(yōu)失敗，將風(fēng)量控制閥位恢復(fù)到尋優(yōu)前的初始值。以后的尋優(yōu)方法同3。如此進(jìn)行，直到rateratemin(允許的最小閥位改變的百分?jǐn)?shù))或兩次爐溫的差值的絕對(duì)值，則可以認(rèn)為達(dá)到了極值點(diǎn)。(3)如果，說(shuō)明尋優(yōu)方向正確，下次尋優(yōu)繼續(xù)以rate0為步長(zhǎng)，向同一方向進(jìn)行到點(diǎn)c。注意rateO的選取要保證第一次改變風(fēng)量時(shí)，既不能超過(guò)極值點(diǎn)，但rateO也不能太小。假定鍋爐初始工作點(diǎn)在a，初始的尋優(yōu)步長(zhǎng)為rate0(每次風(fēng)量閥位改變的百分?jǐn)?shù))，尋優(yōu)過(guò)程如下：(1)為防止由于尋優(yōu)方向錯(cuò)誤而導(dǎo)致的鍋爐昌黑煙，第一次改變風(fēng)量時(shí)，以rate0為步長(zhǎng)，向風(fēng)量增加的方向進(jìn)行。如果尋優(yōu)步長(zhǎng)太大，則很難找到真正的最優(yōu)點(diǎn)。4．5．2尋優(yōu)算法現(xiàn)有的文獻(xiàn)中，大部分算法是采用等步長(zhǎng)法搜索極值點(diǎn)，方法簡(jiǎn)單，但是如果尋優(yōu)步長(zhǎng)太小，存在收斂速度慢，尋優(yōu)周期長(zhǎng)的缺點(diǎn)。(3)尋優(yōu)過(guò)程中鍋爐的熱負(fù)荷不應(yīng)有大的波動(dòng)(供暖熱水鍋爐這個(gè)條件一般可以滿足)，否則必須重新尋優(yōu)。即整個(gè)實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)。對(duì)于滯后大、煤量難以準(zhǔn)確計(jì)量、控制品質(zhì)要求不高的燃煤熱水鍋爐是合適的。(4)從曲線可以看出，當(dāng)爐膛溫度改變20～30℃時(shí)，出口溫度才變化0．3～0．4℃(當(dāng)然這與鍋爐的負(fù)荷有關(guān))，說(shuō)明了爐膛溫度比出口溫度變化的幅度要大得多，靈敏度要高。(3)在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)每次改變鼓風(fēng)閥門(mén)時(shí)，過(guò)0．5min左右爐膛溫度開(kāi)始變化，而出口水溫要再過(guò)1．5min左右才有變化。從圖中可以得出以下幾點(diǎn)結(jié)論：(1)爐膛溫度相對(duì)于空氣過(guò)剩系數(shù)的極值點(diǎn)的確是存在的。為了j進(jìn)一步論證“爐溫尋優(yōu)”思想，同時(shí)為將來(lái)在軟件上實(shí)現(xiàn)尋優(yōu)算法和尋優(yōu)算法在實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中投運(yùn)時(shí)做到有的放矢，在鍋爐房熱水鍋爐上做了爐膛溫度和出口水溫相對(duì)于鼓風(fēng)量的關(guān)系曲線，如圖46所示。所以在一定的燃料量時(shí)，爐膛溫度和空氣量有極值關(guān)系存在。若空氣量小于完全燃燒所需的最小空氣量，不將增加，產(chǎn)將更加偏離極值點(diǎn)。熱量支出有燃燒產(chǎn)物含有的物理熱：；由燃燒產(chǎn)物傳給周?chē)矬w的熱量；由燃燒條件造成的不完全燃燒損失； 將燃料加熱到產(chǎn)所需熱量等。在實(shí)際條件下的燃燒溫度與燃料種類(lèi)和成分、燃燒條件和傳熱條件等各方面因素有關(guān)。鍋爐有效利用的熱量為對(duì)流和輻射換熱之和即=所以即在燃料量一定的前提下，爐膛平均煙溫越高，鍋爐熱效率越高。(4)爐膛溫度和熱效率的關(guān)系用正平衡法計(jì)算鍋爐的熱效率為：式中D—工質(zhì)流量i。從(2)可以看出，爐膛溫度升高時(shí)，由于對(duì)于一定的燃料一定，則爐膛出口溫度升高，則(3)式中增加，幽增加。(3)對(duì)流室內(nèi)的換熱在受熱面結(jié)構(gòu)和煙氣速度一定的前提下，對(duì)流傳熱量和溫壓成正比。反映爐內(nèi)燃燒工況對(duì)爐內(nèi)溫度場(chǎng)的影響，對(duì)拋煤機(jī)鏈條爐一般取n=。(1)爐膛傳熱計(jì)算爐膛內(nèi)的熱量傳遞以輻射為主。根據(jù)燃煤熱水鍋爐的實(shí)際情況，打算以鍋爐的爐膛溫度作為目標(biāo)函數(shù)，在燃煤量一定的前提下，通過(guò)改變風(fēng)量的大小，尋找爐膛溫度的最高點(diǎn)，此時(shí)的過(guò)?？諝庀禂?shù)即為當(dāng)前負(fù)荷下的最佳值。所以采用熱效率為目標(biāo)函數(shù)的尋優(yōu)方法尋優(yōu)周期比較長(zhǎng)，而且在尋優(yōu)過(guò)程中入爐水溫有變化時(shí)，由于效率的滯后現(xiàn)象，對(duì)效率的計(jì)算會(huì)產(chǎn)生影響。4．4 .1“爐溫尋優(yōu)”思想的提出拋煤機(jī)鏈條爐和燃?xì)?、燃油鍋爐的主要區(qū)別在于：拋煤機(jī)鏈條爐中，煤在爐排上的燃燒是以層燃方式進(jìn)行的，當(dāng)煤進(jìn)入爐膛時(shí)，它不像燃?xì)?、燃?