中国火电厂自动化发展趋势及对策
日期：2009-6-19 0:29:31 来源：中国工控网
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1 火电厂自动化技术应用10年展望
在本世纪最后10年左右的时间里，我国火电厂自动化技术应用的发展，尽管经历过挫折和重重困难，但仍以前所未有的速度发展。可以预见，进入21世纪，我国火电厂自动化技术应用很可能将以更快的速度发展，这个预测是基于：(1)世界高科技飞速发展，世界进入信息时代；(2)我国社会主义市场经济体制将日趋完善，经济实力进一步加强，我国电力市场将真正形成。作者在1997年10月中国电机工程学会第5届自动化学术讨论会上发表的论文《迈向2000年的火电厂自动化水平》，以及电规总院向原电力工业部上报的《关于建设2000年新一代燃煤示范(试点)电厂的请示》中的附件之一：《2000年电厂仪表和控制(I&C)系统设计原则》中，从工程观点出发，提出了21世纪初期火电厂自动化应用技术设想和2000年示范电厂自动化系统设计原则。在国家电力公司、电力规划设计总院的领导下，在各大区设计院以及各有关工程管理和技术人员的努力下，对2000年燃煤示范电厂自动化系统的设计原则逐步完善和落实，也使火电厂自动化未来10年展望更具现实性和指导性。
1.1 火电厂将进入信息网络化时代
未来21世纪的最初10年，火电厂必将随着不可抗拒的潮流加速进入信息网络时代，火电厂乃至电力系统和电力企业集团将形成生产过程自动化和管理现代化的信息网络。特别要指出，在全厂信息网络结构优化过程中，在技术上百家争鸣，研讨优化方案时，还要注意克服头脑中由于专业分工造成的偏见、局部间利益的摩擦，以及管理体制造成的束缚。经过2 a的研究和工程审查实践，初步形成了下图所示的全厂信息网络结构的方案，说明如下。
1.1.1 厂级生产过程自动化和管理现代化系统(简称厂级自动化系统)
由厂级监控信息系统(Supervisory information system in plant level,简写SIS)和厂级管理信息系统(Management information system in plant level,简写MIS)组成。SIS主要处理全厂实时数据，完成厂级生产过程的监控和管理，厂级故障诊断和分析，厂级性能计算、分析和经济负荷调度等；MIS主要为全厂运营、生产和行政的管理工作服务，主要完成设备和维修管理、生产经营管理(包括电力市场报价子系统)、财务管理等。SIS和MIS可以是设置在一个网络中的2个功能，共用计算单元和数据服务器，也可以如图1所示，SIS网与MIS网用网关(G)或其它接口分隔成2个网，分别设置相应的计算单元和数据服务器，以提高SIS网的安全性。
图1 火电厂生产过程自动化和管理现代化信息网络
电力集团企业MIS和电网运营系统与火电厂的厂级MIS相连，而电网调度系统则通过发电端的远程发送单元(RTU)与网内火电厂的的厂级SIS相连，进行1级或2级调度，也可采用传统方法连接到网络站监控系统。随着光缆在各地区，乃至全国范围内的敷设，有可能不再需要RTU，而可以由专用Intranet网实现上述通信。
厂级SIS+MIS系统，对内是实现厂级生产过程自动化和管理现代化的系统，对外是电网运营和调度系统，以及电力企业集团MIS在发电厂侧的支持系统，因此，一般情况下无需独立于厂级MIS再另搞一套发电厂报价系统(GBS)。
1.1.2 辅助车间监控系统
一个火电厂有10几个辅助车间，国外已有通过网络集中到1个控制室进行集中控制的做法。过去国内都是一个辅助车间内由PLC和上位机构成一个网络，在车间控制室内控制。目前趋向于采用适度集中控制的方案，例如全厂形成煤、灰、水3个网络、3个监控点，待今后条件成熟时再减少控制点。辅助车间网络通过网关连接到上层网——厂级SIS网，不推荐连接到单元机组DCS网，再将信息引到SIS网的做法，因为这样增加了DCS负荷，降低了单元机组监控可靠性，很难处理单元机组公用车间运行管理不同的矛盾，而且单元机组对大量辅助车间信息也没有需要。至于2个单元机组公用的厂用电系统和循环水泵房，则可设置公用DCS网，按如图1方式与单元机组DCS相连接，实现每台单元机组DCS对它的监控。
1.1.3 网络站监控系统
网络站监控计算机系统本质上是厂级SIS网下一级的一个车间级监控系统，有人建议把网络站监控计算机系统和SIS合用一个信息网络，这是不妥的，因为它们是2个不同性质的网络，合用会降低网络站控制的可靠性和实时性，并使不同任务的值班人员(全厂总工和网络站值班员)在同一网络的终端上工作而带来一系列问题。必须说明，图示的网络结构还有待在今后的工程实践中进一步完善，或根据情况作必要的修正。
1.2 单元机组自动化将展现新的特点
火电厂单元机组的自动化水平，无论国外和国内，都是比较高的，因此未来21世纪的最初10年期间，单元机组自动化水平要不要和会不会再提高，答案应该是肯定的。当前，国际上电力市场的竞争愈演愈烈，电网为了自身的安全和经济效益，对火电厂单元机组提出了一系列严格的调频和调峰的范围和速度的要求；竞价上网的市场原则迫使火电厂必须最大限度地挖掘机组潜力，提高效率，减少人员，降低成本；国家法律对环保日益严格的要求，并采取相应的经济调控手段，也将迫使电厂采取对策。在我国，随着改革的深入，电力市场正在逐步发展和完善，只要到全国走一走，就会看到火电厂内正蕴动着与国外类似的需求。
未来10年左右时间里，可以断定，单元机组自动化必将在下列几个方面进一步向前发展：
1.2.1 控制系统全计算机化，控制室紧凑小型化
单元机组实现全CRT监控，传统监控盘台将取消，控制室(2台单元机组)面积由目前的350～4 000 m2，降到150 m2以下。
1.2.2 监控系统的功能配置和物理配置原则将重新安排
a.物理配置原则
随着计算机技术的发展，监控系统将由以前的全部集中到一个控制楼里的配置方式，逐步趋向于采用适度物理分散配置的原则。庞大的控制楼将取消，变成若干个小型的电子设备间，分别布置在锅炉、汽轮机房或其它主设备附近。节省电缆，并为主厂房模块化设计、安装、缩短工期，以及主厂房合理布局创造条件。对现场来的信号，将大量采用远程I/O，其中驱动器控制用的I/O，经过实践，也将广泛采取现场配置，这种配置方式必将为大量节约监控电缆，降低基建费用，缩短工期作出贡献。
b.功能配置原则
分散控制系统问世时，当时开发者有2大派，一派以欧洲的公司为主，他们根据过去集中计算机控制故障集中的弊病，提出DCS应按控制功能彻底分散的原则开发，因此推出DCS中的控制器容量很小，往往控制1～2个回路，与传统单回路控制器类似；另一派以美国和日本的公司为主，他们走中间道路，采取适度分散原则。起初欧洲派由于符合原先人们的习惯，受到一定程度欢迎。但是随着时间推移，这种方案最终被淘汰了。现在连当时创导这种思想的DCS公司也纷纷抛弃原来那种型式的所谓控制功能彻底分散思想，而推出适度分散的DCS产品。
纵观这一段DCS发展史，结合火电厂单元机组控制系统的特点，DCS功能配置将与物理配置走正好相反的方向，正在趋向再适度集中一点的方向发展。因为：首先，单元机组各个控制系统间有着千丝万缕的信号联系，一对控制器故障，往往会导致另一对控制器因没有正确的联系信号而不能正常工作，甚至误动；其次，由于目前大多没有常规后备监控制设备，因此，对于大部分重要控制器，只要其中一对控制器故障，可能就要被迫停机，而过多的控制器实际上反而增加了故障停机的概率；再次，目前控制器容量和速度均大大提高，多个相互联系密切的控制系统集中在一对控制器中，反而因内部信息交换方便而提高可靠性。目前有的公司推出的DCS，CPU采用2×2冗余(由于计算机技术发展，成本增加很小)，可靠性进一步提高。
综上所述，根据电厂特点，应当在提高每一组控制器的可靠性上下功夫，例如采用按照IEC61508功能安全原则设计的控制器；CPU采用2×2冗余或三重冗余；必要时甚至对部分I/O采取冗余等。而在控制器容量和速度允许情况下，可以合理地配置控制器(按工艺功能区配置；关系密切的控制系统纳入同一控制器等)，适当提高功能配置的集中度。
c.现场总线控制系统(FCS)若干问题的思考
(1)“FCS将取代DCS，DCS将消亡”的论点。DCS的本质是监控集中，控制分散，故又称集散控制系统(TDCS)，从来没有人声称DCS的“监控集中”原则也过时了；相反，FCS系统开发商也企图仿照DCS开发上层监控网络，不同在于，他们开始时想搞一个唯一的国际标准的上层通信网而已，实施的困难已迫使他们放弃这种想法而宣布拟采用现存的工业以太网。因此，至少从这一点上说，这种提法是很值得讨论的。
(2)DCS和FCS如何对待“控制分散”。有人说，FCS将控制和处理功能彻底分散到智能现场仪表(智能变送器、智能执行机构、智能开关柜等)中，不再需要传统的放在控制室中的控制器了，这也是不全面的。从火电厂单元机组用DCS的经验看，在对待“控制分散”问题上必需因地制宜。
对于单元机组的大部分非常复杂的控制功能，“彻底分散”同由于故障点增多，反而会降低系统的可靠性(即使将来开发出冗余的FF-HI或PROFIBUS-PA过程控制总线)，并使一个控制系统功能必须以很高的处理周期，频繁在2层通信网络内交换信息，因此，至少在相当长时期内，技术上是不可行的。对于这部分系统的控制功能反而有趋向适度集中的趋势。
控制和处理功能中的单个驱动器的逻辑控制功能正在靠近，甚至嵌入驱动器中倒是一个非常明显的发展趋势，这本质实际上是将DCS的驱动逻辑模件放在现场驱动器附近，或者开发内嵌驱动逻辑功能的智能驱动器，通过DCS的I/O总线或现场总线，与控制室内控制器相连，从而大大减少电缆和提高可靠性。因此，这不是FCS的独创。对于简单的功能相对集中的控制系统，采用FCS的控制和处理功能彻底分散到现场智能仪表中，而后纳入DCS的方案，预计经过一段时间发展后，将会受到欢迎。
FCS的全数字化通信将引起真正的革命。传统DCS的一个致命弱点是，它可以控制和监视工艺过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS的工程师站上对现场仪表(变送器、执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。FCS的现场总线和全数字的现场总线智能化仪表熔入DCS后，将彻底解决这个问题。DCS公司也意识到了这点，目前已有一些DCS可以在控制器下层的现场总线上连接现场总线智能化仪表，实现全数字化通信。但是，在DCS工程师站上对现场仪表进行诊断、维护和组态的功能目前都只处于开发阶段。因此，不赞成FCS取代DCS的提法，更确切的提法是，未来现场总线智能化仪表和FCS概念将熔入DCS中，推动DCS功能进一步发展，使用户的配置方式更加灵活。
1.2.3 单元机组自动化系统进一步智能化
单元机组DCS的应用使机组的监控面貌发生了质的飞跃，但是应当说，它的监控手法大多还是比较传统的，智能化程度不太高。当前情况开始有了变化。从国外看，许多智能化的监视和控制软件已日趋成熟和商品化，并在火电厂实践中取得明显的效益，单元机组自动化系统进一步智能的趋势十分明显。因此，应当精心研究和设计DCS应用软件，进一步提高显示、报警、事故记录等功能的智能化程度，实现数据存档和检索无纸化。要进一步提高模拟量控制系统的控制范围，研究实现根据机组负荷自动启停燃烧器(制粉系统)和机组自启停功能，使控制中心进一步智能化、自动化，使值班人员控制机组运行，好似人们照相使用“傻瓜机”那样，以提高机组运行安全性。同时，要积极采用已取得成功应用经验，安全、经济效益明显的优化控制软件、性能计算和分析软件、机组寿命管理软件、故障诊断以及状态维修软件等，进一步提高机组运行的安全性和经济效益，以较少投入，最大限度地挖掘机组潜力。
1.3 辅助车间高度集中控制
一个电厂有10几个辅助车间，过去在每个车间都设一个控制室，采用PLC实现顺序控制，值班人员多达100～200人，不少电厂辅助车间实际达到的自动化水平不高。随着大中型国营企业改革逐步到位，许多企业已经意识到，1 a就可以减少近千万元的支出。目前新建工程已迅速向这个方向发展。对于老电厂，他们在自动化改造时，除少数电厂外，目前大多还只在提高单元机组自动化水平上下功夫，辅助车间自动化改造还没有提到议事日程上来，这主要是因为它将引起更大规模的下岗压力。相信我国大中型国营企业改革基本完成之日，必将是老厂辅助车间进行上述自动化改造之时。
辅助车间实现高度集中控制要抓好2件事：(1)提高可控性，并集中解决好某些特殊检测问题，使设计的顺序控制得以可靠运行，实现在当地基本无人值班；(2)配置好辅助车间的计算机监控网络，实现若干辅助车间远方集中监控。
2 一场管理体制改革正在火电厂自动化领域内蕴动
火电厂自动化应用技术如此快速地发展，必然要呼唤上层管理体制的改革；否则，将阻碍它的发展。这场上层管理体制的改革，实际上已经在有的单位一些有远见卓识人的领导下一步一步地进行着。针对火电厂自动化的上层管理体制改革的范围将十分广泛，我想提出几点，抛砖引玉，与读者讨论：
2.1 火电厂自动化专业机构将重组
单元机组DCS的一体化及其向各功能领域渗透(包括电气控制纳入DCS等)；水泵房、水处理、输煤、除灰(渣、尘)、空调和环保监测等辅助车间及辅助系统以及远动和网络控制的计算机化和网络化；厂级监控信息系统和管理信息系统以及全厂信息网络的形成；电网运营和调度系统在发电侧支持系统的设置等火电厂自动化技术翻天覆地的进步，已使规划设计系统的火电厂自动化原有的专业机构设置不大适应，诸多矛盾、冲突、阻力等已在日常工作中日益暴露和尖锐起来。这主要表现为：(1)全厂各个系统所使用的自动化技术日趋接近和类似。但专业分隔，力量分散，使本来紧跟自动化技术日新月移发展就很困难的局面更难扭转。(2)专业机构分隔不合理还导致类似自动化系统间，由于互不交流，各搞一套，甚至设备选型不统一，设计标准和技术不一致，给电厂管理带来诸多不便。专业机构分隔不合理，也使有关专业在进行相关连自动化系统设计时，协调和交流带来困难，例如，有的专业从事MIS设计时，要大量涉及到电厂实时生产过程的数据处理(包括实时数学模型)时，需要熟悉实时过程热控专业，而在目前的机构设置下，往往会遇到相当困难。(3)火电厂进入信息网络时代，需要对火电厂各部分自动化系统进行统一规划和协调，使之更合理化，但是目前的专业分隔常常会造成各自扩大自己专业范围，专业间争吵不休，甚至最终设计出整体不合理的方案，例如电厂已经配置了厂级监控和管理信息系统，而另一个专业又单独搞一套专门的发电报价系统。类似现象不胜枚举。
所有这些说明，要加快设计单位机构的改革和重组。成立电厂自动化处(室)，统一归口设计全厂各个自动化系统，包括电厂管理信息系统，以及与电网运营和调度系统在电厂侧的支持系统，这将是发展的需要。机构改革可以是整个专业纳入，也可以是有些专业中抽调一些人重组一个专业组(例如MIS组)。目前各单位纷纷在进行的机构改革尝试必将提供更宝贵的经验。
火电厂自动化技术应用的纵深发展，也使电厂原先热工车间内的分工，以及热工和电气专业间分工再调整；电厂自动化技术的发展，维修社会化是十分明显的趋势，这也将改变过去那种厂内建立大而全的热工维修车间和配备大批人员的做法。单元机组和高度自动化水平要求按“集控”值班；电气控制纳入DCS将使我国延袭几十年的电气操作管理办法中有不少需要改变；现代化的MIS系统也将促使电厂形成新的一套现代化管理方法。
2.2 充实领导队伍，加强对自动化专业的领导
20世纪最后10年左右时间内火电厂自动化应用技术之所以发展比较快、比较好，其中一个重要原因是有一批卓越的领导，深刻认识到自动化技术对火电厂的重要性，通过各种组织形式把从事自动化专业的专家和技术管理人员组织在周围，在认真向他们学习、听取意见的基础上，作出了一系列正确的指导决策，这对推动自动化技术应用快速、健康地发展起到十分关键的作用；另一方面，一些单位，尤其是电厂和试验、调度单位，提拔了一批热工自动化专业人员充实到领导班子中，使整个领导集团对自动化技术应用的认识和指导作用得到了组织保证，这个经验对于未来21世纪火电厂自动化应用技术健康发展尤为重要，值得其他单位学习。
电厂进入信息网络化时代，各专业自动化系统汇合在一个大系统中，十分需要尽早着手培养一批专业知识面广、有管理组织经验的“自动化设总”。机构重组只解决组织形式，仍需要选拔和培养一批能胜任多专业综合的电厂自动化专业领导工作骨干，他们不仅应该有较广的知识面，而且应该没有偏见，站在全局的立场上，而不是站在个别专业利益上领导整个电厂自动化专业。我们已看到有的单位机构重组后，貌合神离，甚至互相抵消，这应引起我们密切注意。希望各级领导多花一些精力学习自动化技术知识，经常研究自动化技术和政策；提拔一批自动化专业人员充实领导班子；选拔一批自动化专业知识面较广、能够站在全局考虑问题和一定管理经验的人充当电厂自动化专业的“处长”或“设总”，充实领导队伍，以适应加强对自动化专业发展的需要。
3 我国电厂自动化系统制造商向何处去
3.1 抓住自动化系统国产化的机遇
国际上产业分工的深刻变化及这几年我国不少公司在DCS应用中从国外学到的技术和积累的经验，为我国DCS开发和产业化提供了十分有利的条件，国际上大量可以作为OEM产品的计算机公司提供的硬件和软件公司提供的软件，为集成我国DCS加快了步伐。
我国少数较有实力的DCS公司，为了适应快速变化的市场需要，不仅不断扩大为单元机组提供的DCS的功能范围(例如，DEH、电气控制功能)，而且扩大到能提供电厂MIS，并进而向变电站等方向扩张，正在形成一个全方位自动化公司，这些公司有望成为中国民族自动化公司的中坚。但是，他们要像一些著名大公司那样取得用户的信任，不仅要开发出先进、可靠的产品，而且要通过实际行动在用户中树立起有高度信誉公司的形象。因此，一定要切实加强企业的现代化管理，要把目光放远一点，切勿因眼前的利益和不谨慎而毁坏名誉。我们应当全力支持他们在市场竞争中加快成长。
3.2 大力发展火电厂专用软件公司
我国高科技人才资源的丰富为世界所公认，许多大专院校和科研院所很早就对火电厂优化控制、性能分析、故障诊断、寿命管理做过不少工作，也研制过一些系统。但由于当时社会需求不旺、软件商品化条件不成熟、DCS厂商喜欢自己开发，而配在专用计算机上提供又受欢迎。因此，大多只做试验，未能进一步完善化就束之高阁了。
当前，软件商品化条件已成熟，生产软件将成为一个重要产业，因此有些大专院较和科研院所不应都挤在一起低水平地重复开发DCS，竞争系统工程项目。由于不是自己强项，结果不是为外国人作代理，就是搞些技术性不强的小项目。具有这种优势的上述单位，应尽快下决心转向火电厂自动化专用软件的开发和生产上，向国内外计算机监控系统的生产商或集成商提供OEM软件产品，提供完整的、成套的可供选择的软件包，把自己发展成为有自己特色的软件公司。尽管初期会有些困难，但前途必将无量。软件公司的大量拥现和成长，必将增强我国计算机软件产业的实力，也将推动火电厂自动化应用技术水平的提高。
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1 火电厂自动化技术应用10年展望
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在本世纪最后10年左右的时间里，我国火电厂自动化技术应用的发展，尽管经历过挫折和重重困难，但仍以前所未有的速度发展。可以预见，进入21世纪，我国火电厂自动化技术应用很可能将以更快的速度发展，这个预测是基于：(1)世界高科技飞速发展，世界进入信息时代；(2)我国社会主义市场经济体制将日趋完善，经济实力进一步加强，我国电力市场将真正形成。作者在1997年10月中国电机工程学会第5届自动化学术讨论会上发表的论文《迈向2000年的火电厂自动化水平》，以及电规总院向原电力工业部上报的《关于建设2000年新一代燃煤示范(试点)电厂的请示》中的附件之一：《2000年电厂仪表和控制(I&C)系统设计原则》中，从工程观点出发，提出了21世纪初期火电厂自动化应用技术设想和2000年示范电厂自动化系统设计原则。在国家电力公司、电力规划设计总院的领导下，在各大区设计院以及各有关工程管理和技术人员的努力下，对2000年燃煤示范电厂自动化系统的设计原则逐步完善和落实，也使火电厂自动化未来10年展望更具现实性和指导性。
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1.1 火电厂将进入信息网络化时代
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未来21世纪的最初10年，火电厂必将随着不可抗拒的潮流加速进入信息网络时代，火电厂乃至电力系统和电力企业集团将形成生产过程自动化和管理现代化的信息网络。特别要指出，在全厂信息网络结构优化过程中，在技术上百家争鸣，研讨优化方案时，还要注意克服头脑中由于专业分工造成的偏见、局部间利益的摩擦，以及管理体制造成的束缚。经过2 a的研究和工程审查实践，初步形成了下图所示的全厂信息网络结构的方案，说明如下。
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1.1.1 厂级生产过程自动化和管理现代化系统(简称厂级自动化系统)
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图1 火电厂生产过程自动化和管理现代化信息网络
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电力集团企业MIS和电网运营系统与火电厂的厂级MIS相连，而电网调度系统则通过发电端的远程发送单元(RTU)与网内火电厂的的厂级SIS相连，进行1级或2级调度，也可采用传统方法连接到网络站监控系统。随着光缆在各地区，乃至全国范围内的敷设，有可能不再需要RTU，而可以由专用Intranet网实现上述通信。
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厂级SIS+MIS系统，对内是实现厂级生产过程自动化和管理现代化的系统，对外是电网运营和调度系统，以及电力企业集团MIS在发电厂侧的支持系统，因此，一般情况下无需独立于厂级MIS再另搞一套发电厂报价系统(GBS)。
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1.1.2 辅助车间监控系统
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1.1.3 网络站监控系统
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1.2 单元机组自动化将展现新的特点
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火电厂单元机组的自动化水平，无论国外和国内，都是比较高的，因此未来21世纪的最初10年期间，单元机组自动化水平要不要和会不会再提高，答案应该是肯定的。当前，国际上电力市场的竞争愈演愈烈，电网为了自身的安全和经济效益，对火电厂单元机组提出了一系列严格的调频和调峰的范围和速度的要求；竞价上网的市场原则迫使火电厂必须最大限度地挖掘机组潜力，提高效率，减少人员，降低成本；国家法律对环保日益严格的要求，并采取相应的经济调控手段，也将迫使电厂采取对策。在我国，随着改革的深入，电力市场正在逐步发展和完善，只要到全国走一走，就会看到火电厂内正蕴动着与国外类似的需求。
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未来10年左右时间里，可以断定，单元机组自动化必将在下列几个方面进一步向前发展：
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1.2.1 控制系统全计算机化，控制室紧凑小型化
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1.2.2 监控系统的功能配置和物理配置原则将重新安排
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a.物理配置原则
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随着计算机技术的发展，监控系统将由以前的全部集中到一个控制楼里的配置方式，逐步趋向于采用适度物理分散配置的原则。庞大的控制楼将取消，变成若干个小型的电子设备间，分别布置在锅炉、汽轮机房或其它主设备附近。节省电缆，并为主厂房模块化设计、安装、缩短工期，以及主厂房合理布局创造条件。对现场来的信号，将大量采用远程I/O，其中驱动器控制用的I/O，经过实践，也将广泛采取现场配置，这种配置方式必将为大量节约监控电缆，降低基建费用，缩短工期作出贡献。
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b.功能配置原则
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分散控制系统问世时，当时开发者有2大派，一派以欧洲的公司为主，他们根据过去集中计算机控制故障集中的弊病，提出DCS应按控制功能彻底分散的原则开发，因此推出DCS中的控制器容量很小，往往控制1～2个回路，与传统单回路控制器类似；另一派以美国和日本的公司为主，他们走中间道路，采取适度分散原则。起初欧洲派由于符合原先人们的习惯，受到一定程度欢迎。但是随着时间推移，这种方案最终被淘汰了。现在连当时创导这种思想的DCS公司也纷纷抛弃原来那种型式的所谓控制功能彻底分散思想，而推出适度分散的DCS产品。
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纵观这一段DCS发展史，结合火电厂单元机组控制系统的特点，DCS功能配置将与物理配置走正好相反的方向，正在趋向再适度集中一点的方向发展。因为：首先，单元机组各个控制系统间有着千丝万缕的信号联系，一对控制器故障，往往会导致另一对控制器因没有正确的联系信号而不能正常工作，甚至误动；其次，由于目前大多没有常规后备监控制设备，因此，对于大部分重要控制器，只要其中一对控制器故障，可能就要被迫停机，而过多的控制器实际上反而增加了故障停机的概率；再次，目前控制器容量和速度均大大提高，多个相互联系密切的控制系统集中在一对控制器中，反而因内部信息交换方便而提高可靠性。目前有的公司推出的DCS，CPU采用2×2冗余(由于计算机技术发展，成本增加很小)，可靠性进一步提高。
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综上所述，根据电厂特点，应当在提高每一组控制器的可靠性上下功夫，例如采用按照IEC61508功能安全原则设计的控制器；CPU采用2×2冗余或三重冗余；必要时甚至对部分I/O采取冗余等。而在控制器容量和速度允许情况下，可以合理地配置控制器(按工艺功能区配置；关系密切的控制系统纳入同一控制器等)，适当提高功能配置的集中度。
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c.现场总线控制系统(FCS)若干问题的思考
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(1)“FCS将取代DCS，DCS将消亡”的论点。DCS的本质是监控集中，控制分散，故又称集散控制系统(TDCS)，从来没有人声称DCS的“监控集中”原则也过时了；相反，FCS系统开发商也企图仿照DCS开发上层监控网络，不同在于，他们开始时想搞一个唯一的国际标准的上层通信网而已，实施的困难已迫使他们放弃这种想法而宣布拟采用现存的工业以太网。因此，至少从这一点上说，这种提法是很值得讨论的。
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(2)DCS和FCS如何对待“控制分散”。有人说，FCS将控制和处理功能彻底分散到智能现场仪表(智能变送器、智能执行机构、智能开关柜等)中，不再需要传统的放在控制室中的控制器了，这也是不全面的。从火电厂单元机组用DCS的经验看，在对待“控制分散”问题上必需因地制宜。
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对于单元机组的大部分非常复杂的控制功能，“彻底分散”同由于故障点增多，反而会降低系统的可靠性(即使将来开发出冗余的FF-HI或PROFIBUS-PA过程控制总线)，并使一个控制系统功能必须以很高的处理周期，频繁在2层通信网络内交换信息，因此，至少在相当长时期内，技术上是不可行的。对于这部分系统的控制功能反而有趋向适度集中的趋势。
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控制和处理功能中的单个驱动器的逻辑控制功能正在靠近，甚至嵌入驱动器中倒是一个非常明显的发展趋势，这本质实际上是将DCS的驱动逻辑模件放在现场驱动器附近，或者开发内嵌驱动逻辑功能的智能驱动器，通过DCS的I/O总线或现场总线，与控制室内控制器相连，从而大大减少电缆和提高可靠性。因此，这不是FCS的独创。对于简单的功能相对集中的控制系统，采用FCS的控制和处理功能彻底分散到现场智能仪表中，而后纳入DCS的方案，预计经过一段时间发展后，将会受到欢迎。
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FCS的全数字化通信将引起真正的革命。传统DCS的一个致命弱点是，它可以控制和监视工艺过程，对自身进行诊断、维护和组态。但是，由于其I/O信号采用传统的模拟量信号，因此，它无法在DCS的工程师站上对现场仪表(变送器、执行机构等)进行远方诊断、维护和组态。FCS的现场总线和全数字的现场总线智能化仪表熔入DCS后，将彻底解决这个问题。DCS公司也意识到了这点，目前已有一些DCS可以在控制器下层的现场总线上连接现场总线智能化仪表，实现全数字化通信。但是，在DCS工程师站上对现场仪表进行诊断、维护和组态的功能目前都只处于开发阶段。因此，不赞成FCS取代DCS的提法，更确切的提法是，未来现场总线智能化仪表和FCS概念将熔入DCS中，推动DCS功能进一步发展，使用户的配置方式更加灵活。
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1.2.3 单元机组自动化系统进一步智能化
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单元机组DCS的应用使机组的监控面貌发生了质的飞跃，但是应当说，它的监控手法大多还是比较传统的，智能化程度不太高。当前情况开始有了变化。从国外看，许多智能化的监视和控制软件已日趋成熟和商品化，并在火电厂实践中取得明显的效益，单元机组自动化系统进一步智能的趋势十分明显。因此，应当精心研究和设计DCS应用软件，进一步提高显示、报警、事故记录等功能的智能化程度，实现数据存档和检索无纸化。要进一步提高模拟量控制系统的控制范围，研究实现根据机组负荷自动启停燃烧器(制粉系统)和机组自启停功能，使控制中心进一步智能化、自动化，使值班人员控制机组运行，好似人们照相使用“傻瓜机”那样，以提高机组运行安全性。同时，要积极采用已取得成功应用经验，安全、经济效益明显的优化控制软件、性能计算和分析软件、机组寿命管理软件、故障诊断以及状态维修软件等，进一步提高机组运行的安全性和经济效益，以较少投入，最大限度地挖掘机组潜力。
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1.3 辅助车间高度集中控制
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一个电厂有10几个辅助车间，过去在每个车间都设一个控制室，采用PLC实现顺序控制，值班人员多达100～200人，不少电厂辅助车间实际达到的自动化水平不高。随着大中型国营企业改革逐步到位，许多企业已经意识到，1 a就可以减少近千万元的支出。目前新建工程已迅速向这个方向发展。对于老电厂，他们在自动化改造时，除少数电厂外，目前大多还只在提高单元机组自动化水平上下功夫，辅助车间自动化改造还没有提到议事日程上来，这主要是因为它将引起更大规模的下岗压力。相信我国大中型国营企业改革基本完成之日，必将是老厂辅助车间进行上述自动化改造之时。
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辅助车间实现高度集中控制要抓好2件事：(1)提高可控性，并集中解决好某些特殊检测问题，使设计的顺序控制得以可靠运行，实现在当地基本无人值班；(2)配置好辅助车间的计算机监控网络，实现若干辅助车间远方集中监控。
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2 一场管理体制改革正在火电厂自动化领域内蕴动
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火电厂自动化应用技术如此快速地发展，必然要呼唤上层管理体制的改革；否则，将阻碍它的发展。这场上层管理体制的改革，实际上已经在有的单位一些有远见卓识人的领导下一步一步地进行着。针对火电厂自动化的上层管理体制改革的范围将十分广泛，我想提出几点，抛砖引玉，与读者讨论：
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2.1 火电厂自动化专业机构将重组
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单元机组DCS的一体化及其向各功能领域渗透(包括电气控制纳入DCS等)；水泵房、水处理、输煤、除灰(渣、尘)、空调和环保监测等辅助车间及辅助系统以及远动和网络控制的计算机化和网络化；厂级监控信息系统和管理信息系统以及全厂信息网络的形成；电网运营和调度系统在发电侧支持系统的设置等火电厂自动化技术翻天覆地的进步，已使规划设计系统的火电厂自动化原有的专业机构设置不大适应，诸多矛盾、冲突、阻力等已在日常工作中日益暴露和尖锐起来。这主要表现为：(1)全厂各个系统所使用的自动化技术日趋接近和类似。但专业分隔，力量分散，使本来紧跟自动化技术日新月移发展就很困难的局面更难扭转。(2)专业机构分隔不合理还导致类似自动化系统间，由于互不交流，各搞一套，甚至设备选型不统一，设计标准和技术不一致，给电厂管理带来诸多不便。专业机构分隔不合理，也使有关专业在进行相关连自动化系统设计时，协调和交流带来困难，例如，有的专业从事MIS设计时，要大量涉及到电厂实时生产过程的数据处理(包括实时数学模型)时，需要熟悉实时过程热控专业，而在目前的机构设置下，往往会遇到相当困难。(3)火电厂进入信息网络时代，需要对火电厂各部分自动化系统进行统一规划和协调，使之更合理化，但是目前的专业分隔常常会造成各自扩大自己专业范围，专业间争吵不休，甚至最终设计出整体不合理的方案，例如电厂已经配置了厂级监控和管理信息系统，而另一个专业又单独搞一套专门的发电报价系统。类似现象不胜枚举。
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所有这些说明，要加快设计单位机构的改革和重组。成立电厂自动化处(室)，统一归口设计全厂各个自动化系统，包括电厂管理信息系统，以及与电网运营和调度系统在电厂侧的支持系统，这将是发展的需要。机构改革可以是整个专业纳入，也可以是有些专业中抽调一些人重组一个专业组(例如MIS组)。目前各单位纷纷在进行的机构改革尝试必将提供更宝贵的经验。
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火电厂自动化技术应用的纵深发展，也使电厂原先热工车间内的分工，以及热工和电气专业间分工再调整；电厂自动化技术的发展，维修社会化是十分明显的趋势，这也将改变过去那种厂内建立大而全的热工维修车间和配备大批人员的做法。单元机组和高度自动化水平要求按“集控”值班；电气控制纳入DCS将使我国延袭几十年的电气操作管理办法中有不少需要改变；现代化的MIS系统也将促使电厂形成新的一套现代化管理方法。
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2.2 充实领导队伍，加强对自动化专业的领导
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20世纪最后10年左右时间内火电厂自动化应用技术之所以发展比较快、比较好，其中一个重要原因是有一批卓越的领导，深刻认识到自动化技术对火电厂的重要性，通过各种组织形式把从事自动化专业的专家和技术管理人员组织在周围，在认真向他们学习、听取意见的基础上，作出了一系列正确的指导决策，这对推动自动化技术应用快速、健康地发展起到十分关键的作用；另一方面，一些单位，尤其是电厂和试验、调度单位，提拔了一批热工自动化专业人员充实到领导班子中，使整个领导集团对自动化技术应用的认识和指导作用得到了组织保证，这个经验对于未来21世纪火电厂自动化应用技术健康发展尤为重要，值得其他单位学习。
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电厂进入信息网络化时代，各专业自动化系统汇合在一个大系统中，十分需要尽早着手培养一批专业知识面广、有管理组织经验的“自动化设总”。机构重组只解决组织形式，仍需要选拔和培养一批能胜任多专业综合的电厂自动化专业领导工作骨干，他们不仅应该有较广的知识面，而且应该没有偏见，站在全局的立场上，而不是站在个别专业利益上领导整个电厂自动化专业。我们已看到有的单位机构重组后，貌合神离，甚至互相抵消，这应引起我们密切注意。希望各级领导多花一些精力学习自动化技术知识，经常研究自动化技术和政策；提拔一批自动化专业人员充实领导班子；选拔一批自动化专业知识面较广、能够站在全局考虑问题和一定管理经验的人充当电厂自动化专业的“处长”或“设总”，充实领导队伍，以适应加强对自动化专业发展的需要。
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3 我国电厂自动化系统制造商向何处去
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3.1 抓住自动化系统国产化的机遇
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国际上产业分工的深刻变化及这几年我国不少公司在DCS应用中从国外学到的技术和积累的经验，为我国DCS开发和产业化提供了十分有利的条件，国际上大量可以作为OEM产品的计算机公司提供的硬件和软件公司提供的软件，为集成我国DCS加快了步伐。
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我国少数较有实力的DCS公司，为了适应快速变化的市场需要，不仅不断扩大为单元机组提供的DCS的功能范围(例如，DEH、电气控制功能)，而且扩大到能提供电厂MIS，并进而向变电站等方向扩张，正在形成一个全方位自动化公司，这些公司有望成为中国民族自动化公司的中坚。但是，他们要像一些著名大公司那样取得用户的信任，不仅要开发出先进、可靠的产品，而且要通过实际行动在用户中树立起有高度信誉公司的形象。因此，一定要切实加强企业的现代化管理，要把目光放远一点，切勿因眼前的利益和不谨慎而毁坏名誉。我们应当全力支持他们在市场竞争中加快成长。
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3.2 大力发展火电厂专用软件公司
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我国高科技人才资源的丰富为世界所公认，许多大专院校和科研院所很早就对火电厂优化控制、性能分析、故障诊断、寿命管理做过不少工作，也研制过一些系统。但由于当时社会需求不旺、软件商品化条件不成熟、DCS厂商喜欢自己开发，而配在专用计算机上提供又受欢迎。因此，大多只做试验，未能进一步完善化就束之高阁了。
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当前，软件商品化条件已成熟，生产软件将成为一个重要产业，因此有些大专院较和科研院所不应都挤在一起低水平地重复开发DCS，竞争系统工程项目。由于不是自己强项，结果不是为外国人作代理，就是搞些技术性不强的小项目。具有这种优势的上述单位，应尽快下决心转向火电厂自动化专用软件的开发和生产上，向国内外计算机监控系统的生产商或集成商提供OEM软件产品，提供完整的、成套的可供选择的软件包，把自己发展成为有自己特色的软件公司。尽管初期会有些困难，但前途必将无量。软件公司的大量拥现和成长，必将增强我国计算机软件产业的实力，也将推动火电厂自动化应用技术水平的提高。
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