I/A智能自动化系统电站应用新发展

1 引言

　　自从８０年代末，望亭电厂#14机组被电力部指定为DCS大型火电机组的应用试点以来，通过

10多年的发展，DCS系统在我国电力行业的应用得到了迅速的推广和普及。进入90年代后，成套从

国外引进的进口机组和国内新建的大部分300MW以上的大型火电机组都采用了DCS控制系统。并且

逐步由新建向老机组改造，由大型火电机组向200MW、125MW机组发展。火电机组的控制系统逐渐

由石横、平圩的"中档实用"模式转变为DCS系统。

　　限于DCS系统的发展水平和我们对其的认识，在DCS系统引进我国电力行业应用的初期，我们

所做的只是用DCS这种先进的控制系统取代了由传统的模拟仪表、小型计算机所组成的控制系统。

以后逐渐将通常由PLC所实现的开关量控制也纳入了DCS控制系统。随着工程经验的积累，DCS系统

已经从最初的DAS、MCS、SCS、FSSS传统的锅炉汽机控制管理，朝着将DEH、MEH和电气监控纳入DCS

系统，实现单元机组的一体化控制。

　　采用了DCS之后，控制系统的可靠性、使用的灵活性等等，都大有提高。但是，就目前使用的大

部分DCS系统来说，还只是简单的取代了传统的控制系统而已。如果我们满足于这样的应用水平，则

对于使用DCS系统而言，并没有完全发挥出DCS的全部能力。就目前已经在使用的绝大部分DCS系统

而言，并没有真正达到DCS面世时所宣称的物理分散和先进控制策略，也没有充分发挥出DCS系统强

有力的信息管理和信息集成能力。

　　FOXBORO公司的I/A智能自动化系统，在下一世纪的火电厂自动化技术的发展中，重点推广物理

分散、先进控制策略和信息集成技术。不仅是要完全实现传统控制系统所实现的那些控制管理功能，

还要在此基础上更进一步发挥出I/A的优势，为提高我国火电机组的控制管理水平作出努力。

2 I/A系统的应用

　　在80年代末推向市场的I/A系统，已经充分考虑到了DCS走向物理分散的发展方向。从系统的结

构、软件和通信标准以及硬件元器件，都是按照实现物理分散的要求加以选择。I/A的I/O转换子系

统具有完全的物理分散能力。所有的I/A系统的I/O转换组件FBM都是全密闭结构，无任何裸露的电子

元器件，具有最好的防尘、防静电、防电磁干扰能力。组件可在0~50℃温度的环境中长期工作，其

本身的工作温度可高达60℃。在1996年底投运的谏壁电厂#10机组（300MW）的改造项目中，就采用

了将I/O转换就地布置的方式。经历了1997、1998、1999年3个寒暑的考验，至今已经稳定的运行了

3年多。得到了电厂用户的信任，在该厂的#8机组改造项目中，共有约3000点的I/O信号采用了就地

布置的远程I/O方式。采用了这种远程的FBM布置方式，不但节省了大量的昂贵的控制电缆、电缆桥

架，减小了电子设备间的所需面积，缩短了现场的施工时间，节省了大量宝贵的资金；而且由于采

用了远程I/O这种先进的布置方案，避免了现场的火灾事故通过控制电缆波及到集控室的弊病，提

高了系统的安全性和可靠性。

　　为了适应现场总线技术的发展，实现控制系统与现场智能变送器、智能执行器的双向通信，实

现完整的一体化，FOXBORO公司的下一代与多种现场总线通信规约相兼容的产品即将问世，届时，

I/A系统除了能与FOXBORO公司的现场现场智能化设备进行通信之外，还可以和其它公司生产的现场

智能化设备进行双向通信。通过10多年的发展，I/A系统的I/O技术和现场总线已经成熟，以历过了

火电厂现场条件的考验，必将取得更大的推广应用。

3 DCS的发展──人工智能

　　人工智能通常包含了专家系统、模糊逻辑控制和神经网络3个方面的控制策略。I/A智能自动化

系统在人工智能领域也取得了稳步的发展。FOXBORO公司是一家具有90多年悠久历史，专门从事过

程控制仪表和过程控制系统的跨国公司。FOXBORO公司开发的PID参数自适应整定控制器，已经在15

年前就投入了运行，取得了很好的经济效益。在I/A系统中，FOXBORO公司继承了这些成功的应用经

验，并且进一步开发了多变量PID参数自适应整定控制模块。这些多变量PIC参数自适应变量PIC参数

自适应整定控制模块，融合了其数十年的专家控制整定的丰富经验，可以有效地提高系统的调节品

质。在那些过程的特性随负荷而变的回路中，调节器的PIC参数必须随着负荷而变，些时PID参数自

适应整定控制模块就能很好地实现这些用常规调节器难以实现的控制回路。

　　除了PID参数自适应整定控制模块之外，FOXBORO公司又不断地开发了具有模糊控制算法功能的

模糊控制模块。以适应非线性、大延迟等用普通的线性PID控制器难以实现的控制。FOXBORO公司与

在神经网络发展领域著名的Pavilion公司合作，利用神经网络的自学习、自适应的能力和I/A系统强

有力的数值计算能力，根据过程对象的特性，实现预估控制和优化控制。

4 FoxEDM和FoxDMM

　　随着通信技术和网络技术的迅速发展，实现控制系统和全厂信息管理系统（MIS）的信息共

享是绝大部分电厂用户的要求。我们不会再仅仅满足于DCS实现基本的控制功能，充分地发挥出

DCS系统功能强大的信息处理能力、友好的人机界面和卓越的通信能力，对全厂的信息进行一体

化的管理，是I/A系统应用软件发展的一个重要方向。FOXBORO公司在I/A系统上开发了FoxEDM电

子文档管理软件包和FoxDMM设备动态维护软件包。

4.1 FoxEDM

　　FoxEDM电子文档管理软件包是一个满足当今过程工业和制造业需求的电子文档管理系统，

是EDM（电子文档管理）市场的佼佼者。FoxEDM电子文档管理软件包提供一个供授权用户安全存

取文件的带有电子图书馆的电子保险库，它贮存了全厂所有的文件，并且始终保持这些文件为

最新版本。这里面有诸如材料安全数据表（MSDS）、标准的运行规程（SOP）、CAD图纸、维护

手册等等用户所需的文件。FoxEDM电子文档管理软件包可快速地访问用户所需的文件。它可组

态为当过程报警或其它某种条件出现时，仅仅显示与之有关的文件，以方便运行和维护人员。

在运行人员的操作界面上，运行人员可以直接点击图形对象，立即调出与之对应的相关文件。

4.2 FoxDMM

　　FoxDMM设备动态维护软件包是用于计划和定期设备维护以及资产管理的软件工具，以适应现

代工厂的要求，它是一个计算机化的维护管理系统。FoxDMM设备动态维护软件包是FOXBORO公司

的I/A系统和PSDI公司的MAXIMO维护管理软件以及双方共同开发的应用程序接口（API）的集成。

它将动态设备维护这一合理的工厂管理原则融入了I/A系统。从所采集的维护数据中，可知道确

切的停机时间记录，分析出设备故障的原因，并且可随时掌握备品备件的库存量，从而更好地满

足机组安全运行的要求。

5 结束语

　　在新世纪到来之际，DCS系统的应用已经由在它初次进入中国电力市场时的完成基本的控制管

理，逐步向珠物理分散、功能分散，实现先进控制策略和全厂信息一体化发展。FOXBORO公司的I/A

系统也顺应这一技术发展的趋势，推出了有关的新产品。我们也希望在新的一年里，I/A系统在这些

新的产品应用方面取得发展，将这些先进的产品成功地应用于我国的大型火电机组的控制管理中。