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　　分散控制系統(tǒng)（DCS，DistributedControlSystem）在20世紀80年代末隨引進機組進入我國火電廠控制領(lǐng)域，并且隨著計算機及網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，其控制功能也在不斷增強。如今，DCS的體系結(jié)構(gòu)已從邏輯分散、功能分散發(fā)展到了物理分散。雖然現(xiàn)場總線控制技術(shù)（FCS）能夠?qū)崿F(xiàn)真正意義上的物理分散，但從目前FCS的成熟程度和相應的智能現(xiàn)場設備的品種和價格來看，目前它還很難取代DCS，所以如何有效設計和采納物理分散是有效發(fā)揮DCS潛能的zui重要課題。在日立的HIACS-5000M（HITACHIIntegratedAutonomousControlSystem）系統(tǒng)中設有裝置級網(wǎng)絡PCM和遠程RTB網(wǎng)絡，這是日立分散控制系統(tǒng)實現(xiàn)物理分散的有效方法。
　　
　　一、裝置級網(wǎng)絡PCM和遠程RTB簡介
　　
　　1.1裝置級網(wǎng)絡
　　
　　在HIACS一5000M系統(tǒng)中，每個智能化網(wǎng)絡模板PCM模板能引出一套裝置級網(wǎng)絡，其連接方法如圖1所示。　　
　　HIACS—5000M系統(tǒng)采用雙重化光纖環(huán)網(wǎng)μ∑一Network100作為骨干網(wǎng)絡，各個主控制站R600C都直接掛在這個網(wǎng)絡上，R600C可以插入常規(guī)I/O模板，完成控制、保護等功能。PCM也是直接插在R600C的機柜中，通過總線轉(zhuǎn)換電路和R600C的HSC-4000,總線連接。PCM的另一端通過串行數(shù)據(jù)線與遠程I/O模板RTB相連，它從RTB中讀取控制對象的信息并且通過RTB輸出控制信號。為適應遠程控制的需要，PCM和RTB之間采用雙重化冗余網(wǎng)絡傳輸線（光纖、雙絞線兩種）連接以提高可靠性。其傳輸方式為半雙工串行傳輸，網(wǎng)絡zui大傳輸速率可達3Mbps。PCM模板中包含獨立的RISC（reducedinstructionsetcomputer）CPU和非易失性存貯器ROM，這使得PCM有獨立于R600C的組態(tài)能力，組態(tài)邏輯（組態(tài)方法與R600C相同）通過工程師站下裝到ROM中，PCM根據(jù)邏輯進行運算輸出控制信號。這樣，即使主控制器失靈時PCM仍可以獨立完成調(diào)節(jié)、ON-OFF控制和連鎖保護功能。
　　
　　不難看出，在HIACS一5000M系統(tǒng)中使用PCM模板相當于在的主控制R600C下又延伸出了一個小的裝置級控制系統(tǒng)，由于它與現(xiàn)場設備之間通過遠程I／O相連，所以它適用于對那些功能相對獨立或測點分布集中的被控對象（如循環(huán)水泵房、油槍等）進行遠方分散控制。
　　
　　PCM模板有嚴格的可靠性措施和足夠長的傳輸距離，*可以滿足裝置級分散控制的需要，其主要技術(shù)特性如表1所示。　　
　　1.2遠程RTB模板
　　
　　RTB（remoteterminalblock）是一種帶有終端塊的I／O模板，通過遠程I／O電纜與PCM模板相連，完成就地信號采集以及向就地設備輸出控制信號的功能。IACS-5000M系統(tǒng)包含功能齊全的RTB模板，可以處理從現(xiàn)場傳來的各種信號，如變送器、熱電偶、熱電阻等。RTB的主要技術(shù)特點如下：
　　
　?。?）與PCM板相同，RTB模板也配置了雙重化網(wǎng)絡接口，RTB從一套網(wǎng)絡線上接受數(shù)據(jù)，此網(wǎng)絡故障時自動切換到另一個網(wǎng)絡上接受數(shù)據(jù)，保證了傳輸?shù)目煽啃?。?br />　　
　　（2）RTB與串行網(wǎng)絡之間采用變壓器耦合隔離，某個RTB故障并不影響其他RTB模板，而且這樣可以有效的隔離噪聲源對低壓電子回路的影響。
　　
　?。?）若網(wǎng)絡連接故障，RTB模板的輸出狀態(tài)可以選擇。既可以選擇保持原有輸出不變，也可以設定某種安全狀態(tài)。
　　
　　二、火電廠應用PCM和RTB模板的實例
　　
　　XX電廠三號機組（350MW）的DCS系統(tǒng)中，鍋爐頂部和汽輪機平臺的溫度測量以及循環(huán)水泵房的監(jiān)視和啟停控制都使用了RTB模板。由于鍋爐頂部環(huán)境惡劣，所以在這里使用的是室外型機柜（符合NEMA4標準），這種RTB機柜無需做任何額外的保護措施即可達到良好的防塵、放水和耐高溫的效果。該電廠的循環(huán)水泵房建在河邊，距電子設備間大約2公里，兩者之間使用光纜連接（如圖2），經(jīng)計算這里電纜使用量減少了大約90％。　　
　　前文曾經(jīng)說過，PCM模板中包含獨立處理器和ROM存儲器，具有獨立的控制功能，此外，PCM的處理速度是主控制器的十倍，所以它更適合于需要快速相應的保護回路。在該電廠中，PCM模板被用于實現(xiàn)鍋爐的FSS保護功能，這樣既可以降低主控制器R600C的負荷率，又可以有效的將系統(tǒng)的風險分散，系統(tǒng)的可靠性大大提高。
　　
　　FSS系統(tǒng)是為了防止爆燃，保障鍋爐安全運行的保護系統(tǒng)，它對于鍋爐的安全有直接的影響，用戶對FSS系統(tǒng)DCS硬件的可靠性有很高的要求，所以我們對用于實現(xiàn)這一功能的PCM模板進行了三冗余配置，如圖3所示。信號通過端子板分成三路分別送給三個PCM，三個模板的輸出信號經(jīng)過三取二邏輯形成單一的跳閘指令。每個PCM模板中的組態(tài)邏輯相同，但他們的工作是相互獨立的，而且模板之間都是電氣隔離的，所以某一塊PCM板故障或誤判不會影響FSS系統(tǒng)的輸出，從而保證了系統(tǒng)的可靠性。
　　
　　為了進一步提高可靠性，九江3號機組的FSS系統(tǒng)中包含檢測與報警回路，即主控制器對PCM模板的狀態(tài)進行監(jiān)視，如果發(fā)現(xiàn)PCM狀態(tài)異?；虺霈F(xiàn)內(nèi)部矛盾，系統(tǒng)將馬上報警。
　　
　　機組至今已安全運行兩年，實踐證明，使用RTB和PCM實現(xiàn)電廠機組的遠程控制和保護無論從經(jīng)濟性或安全性考慮都是很好的選擇。　　
　　三、PCM和RTB的優(yōu)勢
　　
　　3.1控制功能和風險更加分散
　　
　　PCM模板有獨立于主控制器的組態(tài)功能，其運算能力不亞于日立早期的HIACS-3000系統(tǒng)的主控制器，所以我們可以將各個相對獨立的控制功能交給PCM完成，主控制器則用于復雜的協(xié)調(diào)控制。工程經(jīng)驗表明，如果PCM模板的控制功能得到充分的利用，DCS系統(tǒng)的主控制器使用量可以減少30％，而且即使主控制器失靈PCM模板仍可以獨立工作，所以說控制的風險也得到了分散。
　　
　　3.2降低電纜使用量
　　
　　RTB模板安裝在現(xiàn)場，通過串行傳輸線通信，可以大大減少電纜的根數(shù)和長度，對于熱電偶來說，還可以節(jié)省大量昂貴的補償導線，從而降低電廠的建設成本。
　　
　　3.3縮短建設工期
　　
　　由于使用遠程I/O后進入電子設備間的電纜數(shù)量大大減少，鋪設工作難度也相應降低；由于RTB模板安裝在就地柜而不是主控制器的機柜中，所以RTB可以先于DCS其他部分運到現(xiàn)場進行接線。以上兩點都有助于縮短建設工期。
　　
　　四、結(jié)束語
　　
　　PCM和RTB模板作為一種有效的實現(xiàn)DCS功能分散和物理分散的手段，在日本已經(jīng)得到了廣泛的應用，然而在國內(nèi)尚處于推廣階段，相信隨著用戶對對日立遠程模板認識的不斷加深，PCM和RTB會在中國得到更廣泛的應用。