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摘要：分散控制系统是火电机组的核心，基于国产银河麒麟操作系统的全国产化的和利时系统在超超临界流化床机组应用也是第一次，本文介绍了全国产分散控制的主要特点，性能指标标以及在我厂的应用情况，和需要改进优化的地方

关键词：分散控制系统；全国产；控制设备

分散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中、兼顾分而自治和综合协调的理念，在电力行业获得了极其广泛的应用，是保障电力设备安全稳定运行的大脑。陕西彬长CFB发电公司是世界上排放和能耗最低、压力和温度最高、容量最大的660MW高效超超临界CFB机组，被国家能源局和科技部批复为电力、科技双示范，采用基于国产银河麒麟操作系统，实现软硬件全国产化的和利时HOLLiAS MACS V7操作系统，不仅使得彬长发电公司的双示范效益更高，也将对我国全国产化操作系统的应用产生深远影响。接下来我将对国产和利时分散控制系统在超超临界流化床机组应用进行浅显的探讨。

一、 分散控制系统应用现状及全国产分散控制系统的设计与实现

我国以往分散控制系统硬件大多采用国外产品，应用软件也多是基于微软操作系统开发的应用软件，存在安全隐患和技术禁运风险。为实现全面国产化。杭州和利时公司联合多家单位，开发出纯国产化的和利时HOLLiAS MACS IC智能控制系统，同时基于国产银河麒麟操作系统，实现了软硬件全部国产MACS V7操作系统，面向整个工业市场，承载多种工业软件等系统功能的一体化管控平台，完全自主可控，这是国产分散控制系统走出的坚实一步。

底层操作系统与硬件的兼容性也是决定分散控制系统性能和稳定性的关键因素之一，由国防科技大学研发的保障国家信息安全的银河麒麟操作系统，已逐渐成为国产操作系统的代表。系统主要硬件全部实现国产化，软硬件的兼容性不断增强，为用户带来更安全、更稳定的使用体验。麒麟操作系统已经形成了支持桌面、服务器、嵌入式等多个平台的产品系列。以其安全性、稳定性和易用性受到国内用户的认可，并在国家多个领域得到广泛应用。

二、全国产 DCS 的设计与实现

2.1全国产 DCS 系统架构

基于银河麒麟操作系统和利时MACS V7系统 ，是和利时与麒麟软件基于国产化基础硬件、联合研发的安全稳定的操作系统，具备完全自主开发的平台，为火电机组的安全、高效、灵活、智能化提供重要保障，有效控制系统的安全性，避免后台数据泄露风险，性能响应时间等方面具有显著优势，为我国大型能源企业提供了分散控制系统国产化的借鉴经验，对保障我国能源生产与供给安全具有积极意义。

和利时MACS V7系统全国产分散控制系统架构如图所示，主要由I/O 模块、控制器、工程师站和操作站等组成，以高速通信网络实现各部分间的信息交互，系统采用全冗余设计方案，包括控制器、操作站、历史站、电源及通信总线等。

2.2全国产分散控制系统架构及网络结构

和利时全国产MACS V7分散控制系统主要由 I/O 模块、控制器、工程师站和操作站等组成，以高速通信网络实现各部分间的信息交互，系统采用全冗余设计方案，包括控制器、操作站、历史站、电源及通信总线等。系统网络结构采用三种系统网络结构，支持星形、环型或总线形拓扑结构的工业以太网连接。

2.3 全国产冗余控制器硬件架构

和利时全国产MACS V7 分散控制控制器硬件架构主要有：

控制站：包括控制器和I/O卡件，主要实现采集过程数据，进行数据转换和处理，实施连续、批量或顺序控制的运算和输出控制作用。历史站：包括I/O 服务，实时数据库服务，历史数据库服务，报警处理服务，主要进行历史数据的收集存储、报警、日志记录的产生。工程师站：包括数据库组态软件、图形组态软件、控制算法组态软件、报表组态软件，主要完成工程、监视画面、控制算法、报表的组态下装以及一些系统设置。操作员站：包括操作员在线软件，报表打印服务，提供监视、操作现场设备的人机界面。通讯站：包括数采服务节点信息，提供第三方通讯的接口程序。整个系统架构如图所示：

2.4 全国产冗余控制器控制器软件架构

控制器采用国产嵌入式实时操作系统，在其基础上设计并开发了控制器应用软件。总体上，应用软件可分4个功能单元，即：I/O采集及预处理单元、组态策略运算及控制单元、通信及数据发布单元，整个控制器的数据集合是嵌入式实时数据库。与对应研发生产的模拟量I/O卡件，纯国产芯片集成工频抑制，抗干扰能力强，精度高，实现模拟量卡件的高精度输入输出，精度均远优于行业标准指标。支持可定制界面，包括软件的主框架、编程语言祝图、硬件配置视图和变量视图等。

三、全国产分散控制系统的在世界首台超超临界流化床机组应用特点：

彬长发电公司分散控制系统以国产化为基础，关键芯片全国产化、操作系统全国产化、平台软件和应用软件源代码级全自主开发，工作站终端和应用控制系统提供高性能显示、长时间稳态运行、主动安全防御、CPU性能优化等能力，在我厂应用过程中，分散控制系统功能完善，控制逻辑组态、监控画面组态、数据库、通讯、控制器运算、历史数据收集与检索、趋势、报警、报表等各种配置齐全、组态及运行监控应用程序稳定。

本系统克服了国产专用芯片缺失、芯片功能不全等问题，整体功能和性能达到国家和行业标准要求，扫描周期均达到5ms级别，模件运行环境温度宽。本产品也吸收国内外主流系统的优点，并以下优势功能：总线拓扑图支持自动生成，组态工具支持算法块强制，画面编辑支持第三方通用脚本，且图元库更加丰富等。

3.1 系统可靠性

可靠性指标方面，和利时全国产MACS V7分散控制系统可用率达到99.99%，达到行业标准要求，本产品在我厂已安全稳定运行近1年，从未出现因分散控制系统本身故障引起的停机事件。机组运行稳定，保护投入动作无误，自动调节品质优良。

3.2 系统兼容性

和利时全国产MACS V7分散控制系统的整体框架与传统控制系统一致，使用者熟悉更快。包括控制器、DEH、现场总线等系统在内的所有软硬件均采用国产自主可控系统和元器件，利用通讯模块及通讯转换接口，可与不同版本的PLC实现数据共享，兼容性更强。且DEH和分散控制系统的控制采用统一的硬件平台和软件组态平台，具备 DCS/DEH一体化的能力。

3.3 应用情况

2024年01月，和利时全国产MACS V7分散控制系统在陕西彬长发电公司CFB示范项目首次带电完成，11月完成机组168小时试运，为世界首台高效超超临界循环流化床机组提供可靠稳定分散控制系统，实现锅炉、汽轮机、发电机的全覆盖控制。标志着我国高参数、大容量发电领域核心控制设备实现完全自主可控。

四、全国产分散控制系统应用存在的问题

虽说和利时全国产MACS V7分散控制系统在我厂已经实现了稳定应用，但该系统也存在不少问题，与国外品牌仍有不小的差距，比如：部分分散控制系统累计块内部运算不合理，造成煤量、各给煤机累计量、就地给煤机表码偏差大，部分分散控制系统声光报警、光字牌报警误发误报频繁，起不到预警提示功能。分散控制系统画面组态等细节部分不方便检查，无法缩小，无法拖动等。和利时全国产MACS V7分散控制系统在全国使用量不多，相比成熟产品，新研制的全国产分散控制系统在稳定性、适应性上有待进一步验证。

五、结 语

基于银河麒麟操作系统的和利时MACS V7分散控制系统在彬长660MW超超临界循环流化床机组的应用，成为全国产分散控制系统的一张亮丽名片， 实现火电机组控制系统完全自主可控，达到国内先进水平，该系统已经在全国范围内推广应用，极大地推动了国产软硬件与产业链的发展，尽管和利时MACS V7分散控制系统与国产硬件的兼容性方面取得了显著进展，但协同优化还需加强，整体性能的提升也要尽快升级，缩小与国际先进水平的差距，通过技术创新和产业协作，和利时MACS V7分散控制系统将为用户带来更安全、更稳定的使用体验，助力国家能源及信息产业的自主可控和创新发展。