新时期火电厂自动化的目标

一、建设数字化电厂，深化信息化技术应用
    党中央提出“信息化带动工业化，工业化促进信息化”的战略口号，指明了我国火电厂的前进航程。为了确保火电厂安全、环保和高效益必须深化信息化技术应用。信息化的基础是数字化，全面建设信息化（知识化）电厂的第一步必须首先建成数字化电厂。当前我国火电厂厂级和机组（车间）级这二级已经实现数字化，正转向深化信息化技术应用，而现场控制设备级尚未实现数字化，其信息化也就无从谈起了。
    根据对当前我国火电厂自动化发展现状的分析，作者认为“十一五”期间，我国火电厂发展的目标就是“建设数字化电厂，深化信息化技术应用”，具体来说，面临下列三个主要任务：
    1）迎接SIS建设高潮，促进SIS应用技术走向成熟；
    2）继续发展DCS，要特别扭转重硬件、轻软件的局面，精心组态，积极开发和推动优化软件的应用；
    3）加快推广应用现场总线系统

，解决现场监控设备的现代化监控和管理问题，建成真正意义上的数字化电厂。
二、迎接SIS建设高潮，促进SIS应用技术走向成熟
    根据对当前SIS应用基本情况的调查，最近五年我国已有超过150个电厂已经建成或正在建设SIS项目 ，这说明，尽管对SIS的认识还有争论，但SIS概念已深入人心；也说明广大用户对通过信息化达到优化火电厂实时生产过程的迫切性和对建设SIS一定会取得丰厚回报的信心。也是用户通过风险评估后认为：SIS平台建设失败的可能性极小；应用软件即使尚有不成熟方面，但修改和升级比较方便；而早一天实现信息化，将早一天得到收益。正是这些因素的综合，SIS建设不以人们意志为转移而大大加速了。因此，当前我们要正视现实，勇敢的迎接正在进入高潮的SIS建设形势，加快研究促进SIS应用技术走向成熟、发挥愈来愈大的效益要做的工作。
    2.1 从用户层面上看，当前主要的矛盾是抓好SIS建设和应用的管理
2.1.1 SIS规划  SIS是个多学科、多专业、多关联和多接口的复杂信息系统，因此SIS建设首先要在充分调查研究和专家咨询基础上，做好规划决策：
    1）SIS定位  根据SIS应达到的应用功能目标，以及电厂容量大小、性质和运行年限确定SIS定位于国家电力监管委员会颁发的《电力二次系统安全防护规定》中的那个安全区(安全区Ⅰ～安全区Ⅳ)中。由于信息化发展很快，SIS定位一定要前瞻性。SIS定位决定了系统配置。
    2）安全规划  确定SIS安全等级、安全边界、可靠性(包括冗余、容错)要求以及机房设置等。
    3）协调  与机组(车间)级自动化系统间、与MIS间以及与集团公司信息系统间的协调；对于老厂改造，还涉及与老系统的协调。协调工作还包括集团公司内性能计算标准的统一、发电厂标识系统编码的一致性以及公司内SIS品种不宜过多、便于公司管理等方面考虑等等。
    4）应用功能确定  《火电厂厂级监控信息系统技术条件》（DL/T 924-2005）中所列基本功能的应用是SIS取得效益的基本保证，而且市场上有一些公司的软件产品已较实用化，因此，原则上均应予考虑。但是，有些公司的软件包价格很贵，或者没有成功应用业绩，则应根据实际情况适当选择了。
2.1.2 SIS的招（议）标及项目实施
    1）招（议）标商务书和技术规范书的编审
    2）SIS供货商确定
    —— 坚持集团公司内部品种不宜过多的原则
    —— 由于好的SIS项目收益率非常高，因此，决不可以采用眼前蝇头小利的低价中标法，在评标中应加大技术分的权重。
    3) SIS项目实施阶段要及早介入，抓好学习、配合和监督验收三件大事。
2.1.3 SIS应用  这是一个非常重要的阶段，因为：
    1）SIS把全厂机组（车间）级自动化系统联成网络，安全问题必须十分重视，除实施阶段采取了一系列安全技术措施外，根据安全问题“三分技术，七分管理”的经验，这一阶段的管理将对SIS安全十分重要。
   

2）SIS应用功能尽大多数是开环的，需要通过人使用，实施闭环才能发挥效益。
    3）SIS应用功能需要数据库和知识库的长期积累，以及人们对数据的分析。
    4）SIS的应用软件比DCS控制软件要复杂得多，需要不断修改完善，进行二次开发等。
如果说，DCS竣工验收是个句号（。），那么SIS竣工验收是个省略号（……），也就是厂级实时生产过程信息化的开始。
这一阶段重视做好下列工作：
    1）从事信息计算机技术人员应当维护好系统，并确保系统安全。
    2）SIS应用人员根据专业和职能分工负责监控和管理相关的应用，提高电厂安全经济效益，并不断提出改进意见和新的功能需求。
    3）研究开发人员应熟悉计算机信息技术，又对工艺需求有一定知识，他们可以根据新的功能需求进行二次开发或修改软件，必要时也可由供货商进行软件升级。
为了做好上述工作，电厂必须建立相适应的新的组织机构和人员配置，要有一个有能力、有权力组织众多专业和岗位人员协同工作的“领导者”，而且要明确SIS的灵魂是“用”，在使用中不断前进的观观念。
    2.2 从供货商层面，当前主要矛盾是如何提高自己的核心竞争力
    最近短短几年，SIS供应商已为我国150个以上火电厂提供了SIS。特别值得可喜的是，其中有81%是由我国具有自主知识产权的SIS供应商提供。SIS供应商与广大电厂一起为我国火电厂发展SIS应用作出了不可磨灭的贡献，她们能否健康成长将关系到我国火电厂SIS应用事业的发展，影响到SIS在火电厂的应用效益。因此，我们十分关注SIS企业的发展。
    但是，当前SIS市场如同春秋战国时期那样群雄割据，良莠不齐，随着时间推移，那种主要依靠市场手段取胜的厂家将让位于主要决定于应用软件技术、服务和应用效果，而这又取决于企业各方面的实力。因此，SIS企业要在这场激烈竞争中站住脚，一定要提高企业的战略眼光，找到并扎扎实实地提高自己企业的核心竞争力,否则当战国时期结束时你将被战败出局。
    SIS是个软件产业，符合国家重点扶植的自主创新和产业化的项目，已经和正在得到国家的支持，我们相信我国的具有自主创新、核心竞争力的SIS产业必将在市场竞争环境下逐步形成。

三、DCS在继续向前发展，要特别扭转重硬件、轻软件的局面，精心组态，积极开发和推进优化软件应用
     DCS经历了三十年的发展，技术日益成熟；DCS在我国火电厂的应用也走过了十五年历史，得到了广泛应用，取得了丰富的经验，成熟了，激情消失了，DCS发展停滞和缓慢也理所当然了！不！这种倾向是完全错误的。DCS还没有步入老年，它仍然可以充满着蓬勃朝气地向前发展，问题在于人们的某些观念必须扭转！
3.1 继续向前发展DCS
3.1.1新一代DCS正在形成，它具有下列显著特点：
    1）通用化的硬件平台，PLC的融入
    2）独立的应用软件体系
    3）标准化的通讯体系
    4）强化安全、冗余措施
    5）与FCS的无缝融合
    6）更广泛的适用范围（行业、专业）
3.1.2 DCS选型要适应DCS的发展
    国家电力公司热工自动化领导小组曾经对我国火电厂DCS选型范围作出了限制，从行政上推荐了若干家公司的DCS。随着形势的发展，领导小组撤消了上述文件，国内三家公司的DCS开始进入大机组市场。但是，对于外国公司DCS，却至今凝固不变，这八家公司中有的由于种种原因主动退出中国市场；有的由于技术原因，在中国市场并不具有较好竞争力。目前可选者已经不多。另一方面，有的国外开发的DCS近年来技术发展很快，走在前面了，而且也有电站应用业绩，却因为过去没有在推荐选型名单中，无人问津，无人去做周密探讨，更无人敢列入本集团公司选型名录。其结果是，过去领导小组的选型范围曾经确保了DCS的应用健康发展，而如今却成了束缚人们手脚的金箍咒。
    因此，当前要用适合现行体制的方式，研究国外DCS的发展，提出新的适应DCS技术发展实际的DCS选型指导意见。
3.1.3 国产DCS在战略上要增强危机感
    我国企

业经历了十多年的学习和创新，终于形成了三家具有知识产权的进入大型火电机组市场的DCS，而且在竞争中也取得了一定市场。我们有一定优势，但也有一些差距，更重要的是国外DCS在继续向前发展，新一代DCS正在形成。因此，国内企业从战略上要增强危机感，要在加快产业化的基础上组织力量掌握DCS前沿发展，加大战略投入，使我国自主知识产权的DCS占有更高的市场份额，形成我国的DCS产业。
3.2 扭转重硬件、轻软件的局面，精心组态，积极开发和推动优化软件的应用
    让我们站高一点看一下DCS的发展历史吧！国际上DCS硬件发展一直比较快，一代又一代的更新，但是在应用软件和优化组态方面早期有所发展，以后长期来发展都很慢，在有些方面甚至停滞不前。我认为，重硬件、轻软件的这种反差很大的状态是和推动市场和技术发展的主体——用户的水平相适应的。
    当前火电厂自动化和信息化发展的关键已经全面转到软技术应用上来了，DCS有充分的潜力开展适应其能力的优化应用软件和优化组态方面的工作，但是促进它的发展和应用必须按照市场规律，借助经济杠杆，它要求我们广大用户提高对软技术价值的充分认识，学会辨别软技术价值的能力，给真正有价值的软技术、产权知识以必要的回报，只有当我们普遍识货的时候，厂商才敢投入大量高级人力和财力去开发高级应用软件，去编制一些小型应用软件以及用组态工具精心实现信息智能化，例如，智能报警、异常和故障原因判断、生成智能画面（可利用电厂事故处理规程）以及像汽温下降变化速率达到25℃时发出停机报警信号（如果有该功能，秦皇岛热电厂1216重大事故中汽温每分钟下降达到45℃就不会因没有及时发现而延误停机的情况发生）等等一些简单的参数二次处理。到那时DCS发展重硬件、轻软件的局面才可能彻底扭转过来。DCS发展的教训在进入信息化时代后具有普遍性，同样值得对待SIS应用软件评判时吸取。

四、加快推广应用现场总线系统，解决现场设备的现代化管理问题，建成真正意义上的数字化电厂
4.1为什么推广应用现场总线系统要加快？
    现场总线系统和DCS紧密结合，广泛应用现场总线系统是提高机组运行的安全可靠性，解决现场设备的现代化管理，以及降低工程投资，加快工程速度等的一项先进技术措施，已被国内外一致公认为技术发展大趋势。因此，我们对此应当采取十分积极的态度，只要条件成熟，就应加快推广应用。如果条件已经具备而犹豫不决，再过2-3年其它电厂由于采用现场总线系统大大提高了运行的安全可靠性，解决了现场设备的现代化管理，那么，在电力市场激烈竞争中将十分被动，到那时再想进行改造也将是十分困难的。
4.2 火电厂推动应用现场总线系统的条件具备了吗？
    国际上现场总线技术及现场总线智能设备的开发和应用已有十多年历史，现场总线标准的纷争也已统一，安全相关标准和系统也已问世。近三、四年，现场总线技术应用在石油、化工、乃至电力行业有加快势头。石化行业现场总线系统已经进入全面推广应用阶段。至于火电厂，作者认为也已具备推广应用现场总线系统条件，因为：
    1) 适合电站使用的现场智能监控设备已基本成熟，品种也能满足主要应用要求。
    2) 已有一些适合电站使用的DCS和PLC具有联接现场总线系统的技术和经验，例如：
    Teleperm-XP ,FCS
    I/A
    PKS(TDC3000)
    Ovation
    PLC(S7,Control logic ……)
    3）火电厂应用现场总线已经有不少应用业绩(如下表所示)

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4.3 推广应用现场总线系统的设想
    战略上，推广应用现场总线系统的步伐应加快，但战术上要稳妥，回避风险，这就是所谓的“积极、稳妥”政策，具体如下：
4.3.1 单元机组当前推广应用现场总线的设想
    1）选择具有现场总线通讯实际经验的DCS（推动DCS发展）
    2）确定现场总线型式（Profibus,FF）
    3) 新建工程采用现场总线的智能设备
    —— 开关柜
    —— 阀门电动机（普通

型、智能型方案不同）
    —— 电磁伐
    —— 简单回路控制（采用FCS）
    —— 一般参数变送器
    —— 重要参数变送器采用模拟信号+Hart通讯，或采用现场总线智能型，暂时仍采用模拟信号进DCS。
    4）研究老厂DCS改造中融入现场总线系统的新模式
4.3.2 辅助车间（系统）应全面推广应用现场总线系统，理由：
    1）主流PLC均具有成熟的现场总线通讯能力
    2）智能开关柜等已具有成熟的应用经验
    3）设计相对简单
    4）经济上合理
       
五、结束语
    在完成新时期火电厂自动化的目标和任务时，我们还要特别关注解决火电厂内热工自动化和电气自动化的一体化问题。单元机组实现了集中控制，电气控制纳入了DCS，似乎热工和电气监控一体化问题解决了，其实不然，貌合神离，现在更进一步有分裂的趋势，请看：
    1）火电厂厂级监控信息系统（SIS）目前大多没有包括电气设备的信息化，SIS厂家也没有这方面队伍，于是电气人员就搞自己的设备监控管理系统了，这回是热工把电气推出去的。
    2）推广现场总线系统，解决现场设备现代化管理问题，热工自动化专业比较保守，而电气专业走在了前面，为了不受热工自动化DCS的束缚，于是搞出了一个ECS，并融入对电气设备的管理功能，这回是电气专业离别热工自动化专业而去了。
    热工自动化和电气自动化的一体化，才能最大限度节约资源，提高电厂整体协调和信息化、自动化水平，而要做到这一点，需要呼唤站得高一点的总设计师，需要两个专业摆脱陈见和私利，互相学习，这是实现当前火电厂自动化目标又一个十分必要的条件。