一系統概述
工程範圍：為年產30萬噸塗布白紙板生產線配套的熱電站提供完整的集散控制系統，滿足造紙生產需要，為造紙過程提供高品質蒸汽和電能。熱電站基本數據：1．紙機蒸汽指標：蒸汽段1：溫度：150 OC 壓力：4 bar 蒸汽段2：溫度：180 OC 壓力：12 bar2．鍋爐指標二台75噸循環硫化鍋爐爐參數：壓力54 kg 485oc點火方式：噴油減溫方式：噴水3．汽輪機發電機二台抽汽式冷凝式汽輪機進汽壓力：49kg 冷卻水： 工業用水 功率 15000 kw 轉速 ：6000 rmp發電 10.5kv DCS系統功能主要包括：DAS、MCS、SCS、FSSS、ETS等，涉及機組絕大部分的主、輔機設備的控制和迴路控制，所有點均可在DCS中顯示、報警、數據分析和控制。
二 系統要求
1．控制系統設計的總體目標•為紙機正常生產提供品質優良的蒸汽和發電量；•提高鍋爐、汽機的自動化水平；•實現機組高品質運行，提高運行經濟性；•提高運行人員工作效率，滿足機組運行全能值班要求；•提高效益，降低能耗。2．系統設計及應用時的設計思想1) 功能設計：體現DCS建成后的自動化程度、處理事故能力（報警、分析、指導、處理等）及先進的控制策略等，以最大限度提高效益，降低能耗為設計思想。具體如下：對象控制•按工藝流程的自動化過程由DCS系統協調完成，達到能量平衡。•保障機組安全、可靠、高效運行和啟停。提高機組運行的技術經濟效益•機組在額定參數的上限運行，使機組處於最佳運行工況。•實現高自動化投入率，提高可靠性，減少誤操作，降低事故率。完善的操作指導和事故分析手段•機組的運行工況可由很多監測參數反映出來，當運行工況出現異常時，一方面進行超馳功能及過程制約機制的實行，一方面提供相關參數、趨勢、圖表等高效方式通知運行人員及時處理。•操作記錄列印、報警列印、事故追憶列印、周期性報表等功能，有助於機組的日常管理和事故分析。•高效、便捷的系統在線維護。2) 系統設計：體現DCS的高可靠性、先進性、易維護、易組態等為設計思想。具體如下：可靠性設計•所有部件標準化、通用化、模塊化。•控制系統按分層、分散、自治的原則。•冗餘設計：通訊匯流排、電源、I\O匯流排、CPU均為冗餘配置。•所有I\O模件均為智能化設計，採用隔離措施，具有高共模抑制比和差模抑制比。並具有軟體數字濾波和消除偶發乾擾的措施。維護性設計•可帶電插拔。•系統自診斷至通道級。•選用模塊化的功能組態軟體，提高軟體透明度。擴展性設計•採用工業乙太網網路結構，通訊速率100MBPS，主幹網採用冗餘環網，個子站通過雙絞電纜掛接在主幹網路上，有極強的通訊擴展能力。•提供與其它系統的通訊介面，如工業乙太網、Profibus DP或MODBUS。開放性設計•支持國際標準數據介面，如OPC、ODBC、OLE、DDE、SQL等。•標準MIS數據介面站，與廠級MIS互聯。•支持SIS系統，實現對DCS數據的監控。三 系統配置與功能實現根據CFB機組的特點和實際I\O點的設計分佈情況，進行以下設計方案，設計的基本功能包括：DAS、SCS、BMS和MCS等功能，分別介紹如下：1 DAS系統控制系統不設專用的DAS處理器，任何系統中的點都可以作為DAS點進行必要的處理，如顯示、報警、趨勢、歷史趨勢、積算、設備運行檢修周期統計等，對於解析度要求較高的點，可以提供更高處理性能的I\O處理卡，以便適應對部分點進行SOE等快速記錄和處理的需要。2 SCS系統根據CFB機組的特點我們設計了如下順序\程序控制系統：a) 鍋爐點火啟動控制b) 一次風機啟動、停止控制c) 二次風機啟動、停止控制d) 引風機啟動、停止控制e) 給水泵啟動、停止控制f) 凝結水泵啟動、停止控制g) 抽汽系統啟動、停止控制3 燃燒器管理（BMS）其它主要保護4 MCS（自動調節）系統：鍋爐島的調節區域可劃分成的相對獨立的區域有：汽包水位調節區域、過熱汽溫調節區域、燃燒調節區域等。目前，爐水含鹽量的控制大都採用人工定期排污和連續排污來解決。為此，CFB鍋爐島的調節只有汽包水位、過熱汽溫和燃料區域。CFB機組的鍋爐控制包括如下控制功能組：鍋爐主控、給水控制、主蒸汽溫度控制、燃料量控制、送風流量控制、床溫控制、爐膛壓力控制、啟動燃燒器控制等。汽機側控制相對簡單，主要包括：除氧器水位控制、除氧器壓力控制、低壓加熱器水位控制、凝汽器水位（變頻）控制、主汽減溫器控制、一段二段抽汽減溫器控制等。
系統從硬體結構上可分為：
1．操作員站(OS站)和工程師站(ES站)DCS系統配置6套獨立的操作員站（OS站），其中每台鍋爐、汽機各配一個OS站，即4個操作員站（每個操作站帶雙顯示器），在值長室和辦公室各配一個OS站。每套OS均採用成熟、可靠的DELL商用計算機。OS站為操作員提供圖形、列表、操作、歷史數據再現等，可在印表機上輸出。運行Windows 2000多任務網路操作系統下的PCS7 OS站應用軟體。所有OS站均為全能值班配置，圖像、操作、數據一致，實現機、爐、電的運行操作。系統配置1套工程師站（ES站），採用成熟、可靠的DELL商用電腦。ES站主要完成實時資料庫、控制塊、圖形、趨勢、報表等系統數據的生成和下裝，完成對系統的詳細自診斷和系統數據的列表和後備。運行Windows 2000多任務網路操作系統下的PCS7 ES站應用軟體。可由熱工專業人員通過工程師站對系統進行組態、維護。專業工程師在授權的情況下，可以在現場對系統進行在線或離線修改。同時，所有運行情況和控制邏輯均可在工程師站上查看，增加了用戶對系統掌握的程度，以及系統軟體、硬體的透明度。當不需組態時，可運行與操作員站完全相同的軟體。整個系統配置2台網路印表機，用於記錄列印和CRT圖象拷貝。印表機選用DELL網路印表機。
2．冗餘的CPU414H中央控制單元本自控系統現場控制站的中央控制器採用冗餘設計，它由2套AS-400型中央控制器組成。它們預裝有冗餘軟體，並通過一個通訊介面實現相互連接。在系統正常的運行中，當某個中央控制器出現故障時，另一個中央控制器能自動接管所有的工作，保證了系統繼續正常運行。因此系統現場控制站的AS-400中央控制器具有很好的冗餘性能。AS 的中央處理器採用s7-400 系列工業控制器中S-414 以上的CPU，專為過程式控制制應用設計，CPU 晶元的底層程序採用類PASCAL語言編寫，為CFC,SFC等過程式控制制語言提供平台。中央控制器中預裝有冗餘軟體，用戶在組態時可完全忽略其冗餘特性，象對非冗餘系統組態一樣只需輸入用戶程序。3．遠程I\O站每個分散式I\O站的有源背板匯流排上插有2個IM153-2通訊介面模塊 ，分別通過2條獨立的PROFIBUS-DP現場匯流排與AS-400中央控制站進行實時通信。在系統運行過程中，當其中某一個IM153-2通訊介面模塊發生故障時， 系統能自動地切換到另一個IM153-2通訊介面模塊，並可帶電熱插拔更換故障的通訊介面模塊，不會影響系統正常運行。
4．冗餘的通訊網路CP443-1作為標準的工業乙太網連接裝置，在物理層上採用高防護等級的通訊線纜，工業乙太網的卡件上帶有CPU可以獨立處理通訊信號。高速工業乙太網是在工業乙太網的通訊協議的基礎上，將通訊速率提高到了100M\s。SIMATIC NET 中的高速乙太網採用了全雙工并行(FDX)通訊模式，這種模式允許站點同時發送和接收數據，通訊速率可提高一倍。SIMATIC NET 在高速乙太網上還採用了交換技術，利用交換機模塊將整個網段分成若干子網，每個子網都可以獨立地形成一個數據通訊網段，可以大大地提高通訊效率。普通乙太網上由於網段上數據通訊阻塞的存在，使得網路上實際通訊技術只有40%，採用了全雙工并行通訊技術和交換技術后，使得網路的通訊能力得以充分地利用。四 使用效果分析本DCS系統在子投運至今，運行穩定可靠，控制精度滿足設計要求。
