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是火力發(fā)電廠(chǎng)燃煤機(jī)組一種程序啟停熱工自動(dòng)控制功能，具有“一鍵啟停”自動(dòng)化水平的順序控制（SCS）和模擬量調(diào)節(jié)（MCS）系統(tǒng)是APS高度自動(dòng)化的基礎(chǔ)，其中順序控制系統(tǒng)“一鍵啟?！背晒Φ年P(guān)鍵因素是應(yīng)用了智能化開(kāi)關(guān)量控制模塊，充分利用DCS（Distributed Control System）的軟實(shí)力，站在電子計(jì)算機(jī)的立場(chǎng)控制機(jī)組啟停，完成人的工作。智能化的邏輯讓冗余設(shè)備的選擇和聯(lián)鎖投、切在順序控制自動(dòng)步進(jìn)過(guò)程中再也不需要人工手動(dòng)參與。

一、 常規(guī)控制的現(xiàn)狀

1 、 軟邏輯硬開(kāi)關(guān)

與APS系統(tǒng)的順序控制相比，常規(guī)設(shè)備開(kāi)關(guān)邏輯設(shè)計(jì)僅為簡(jiǎn)單的模仿人工操作，通常只給單臺(tái)設(shè)備（開(kāi)關(guān)量）操作開(kāi)關(guān)設(shè)計(jì)“手動(dòng)”一種工作方式，即便應(yīng)用了DCS，但在控制策略上還是延用BTG盤(pán)（爐、機(jī)、電分立開(kāi)關(guān)控制盤(pán)）硬開(kāi)關(guān)的操作，軟邏輯硬開(kāi)關(guān)，實(shí)際上是電子版的“手動(dòng)操作”，與BTG盤(pán)硬開(kāi)關(guān)相比功能并未提升。當(dāng)設(shè)備單元或系統(tǒng)轉(zhuǎn)為“順序控制”時(shí)，順控邏輯相當(dāng)于整體投入“自動(dòng)”。順序控制自動(dòng)執(zhí)行進(jìn)程中，設(shè)備自身的“手動(dòng)”操作仍然具有控制權(quán)，或啟或停，人工隨時(shí)可以對(duì)設(shè)備進(jìn)行操作，順序控制指令和人工操作指令邏輯上形成 “或”的關(guān)系，而且人工“手操”較之順控時(shí)序和進(jìn)程有優(yōu)先權(quán)，這就等于被控設(shè)備處在順序控制自動(dòng)與人工操作手動(dòng)的混合操作狀態(tài)，手動(dòng)優(yōu)先的二元化控制指令也就喪失了自動(dòng)控制的確定性，已經(jīng)構(gòu)成安全隱患。

2 、 自動(dòng)聯(lián)鎖人工投、切

通常情況下，火力發(fā)電廠(chǎng)控制對(duì)象按特性劃分有兩種類(lèi)型。其中一種是如電動(dòng)機(jī)啟、停，風(fēng)門(mén)擋板開(kāi)、關(guān)或電磁閥通、斷等的開(kāi)關(guān)量控制，把單純開(kāi)關(guān)量設(shè)備按動(dòng)作先后串聯(lián)起來(lái)，制定出符合工藝條件的控制策略，就形成了工藝系統(tǒng)的啟、停順序自動(dòng)控制（SEQUENCE CONTROL SYSTEM—SCS）。出于運(yùn)行安全需求，部分工藝按相同容量設(shè)備雙重或多重配置，正常工作時(shí)至少有1臺(tái)設(shè)備運(yùn)行，余者處于備用狀態(tài)，應(yīng)急時(shí)采用“自動(dòng)聯(lián)鎖”啟動(dòng)備份。聯(lián)鎖啟動(dòng)備用設(shè)備原因有兩種，一是在運(yùn)設(shè)備故障跳閘，二是工藝系統(tǒng)欠出力，前者稱(chēng)為“電氣聯(lián)鎖”，后者叫做“熱工聯(lián)鎖”。運(yùn)行設(shè)備啟、停和備用設(shè)備聯(lián)鎖投、切過(guò)程以及備用設(shè)備聯(lián)鎖啟動(dòng)是一種受時(shí)間和狀態(tài)雙重制約的 “條件控制”。即備用設(shè)備若要投入聯(lián)鎖，運(yùn)行設(shè)備必須先行啟動(dòng)，備用設(shè)備自動(dòng)聯(lián)鎖啟動(dòng)則須在運(yùn)設(shè)備已跳閘或欠出力，在運(yùn)設(shè)備停運(yùn)必須先解除備用設(shè)備聯(lián)鎖。聯(lián)鎖設(shè)備運(yùn)行、備用以及聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)投、切，狀態(tài)監(jiān)測(cè)、判斷等相互關(guān)聯(lián)的一系列操作都由人工完成。

順序控制進(jìn)程中，聯(lián)鎖設(shè)備的投入過(guò)程：順序控制自動(dòng)啟動(dòng)第一臺(tái)設(shè)備，待工藝參數(shù)穩(wěn)定，由人工手動(dòng)合閘聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，則第二臺(tái)設(shè)備投入聯(lián)鎖備用。切除過(guò)程：順序控制自動(dòng)停止在運(yùn)設(shè)備前，人工先行手動(dòng)斷開(kāi)聯(lián)鎖開(kāi)關(guān)，解除備用設(shè)備聯(lián)鎖，爾后順序控制自動(dòng)停止在運(yùn)設(shè)備。這種人工手動(dòng)投、切設(shè)備聯(lián)鎖的操作存在于順序控制自動(dòng)進(jìn)程中，突出的問(wèn)題是順序控制自動(dòng)功能并沒(méi)有覆蓋到全部被控對(duì)象，順序控制自動(dòng)進(jìn)程中的設(shè)備聯(lián)鎖投、切仍然需要人工手動(dòng)完成，是一種帶有安全和技術(shù)缺陷的“手動(dòng)伴隨”式順序控制。

3 、 自動(dòng)、手動(dòng) “混搭”

為了完成機(jī)組特定的控制功能，火力發(fā)電廠(chǎng)分別設(shè)計(jì)有相應(yīng)的順序控制、自動(dòng)聯(lián)鎖和模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)，尤其在機(jī)組啟動(dòng)、停止階段以及正常運(yùn)行中需要經(jīng)常啟停的控制單元（如鍋爐的制粉系統(tǒng)），這些控制功能會(huì)同時(shí)出現(xiàn)在機(jī)爐控制過(guò)程中。開(kāi)關(guān)量與模擬量控制各具特性，常規(guī)的順序控制、自動(dòng)聯(lián)鎖和自動(dòng)調(diào)節(jié)參與自動(dòng)控制有特定的切入時(shí)機(jī)，工作方式從靜止到運(yùn)行都有一個(gè)轉(zhuǎn)換過(guò)程，轉(zhuǎn)換起始時(shí)刻與工藝系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)直接相關(guān)。如果把順序控制自動(dòng)工作開(kāi)始時(shí)刻定為起點(diǎn)，自動(dòng)聯(lián)鎖投入時(shí)刻就在相互聯(lián)鎖的首臺(tái)設(shè)備啟動(dòng)且工藝參數(shù)正常后。模擬量自動(dòng)調(diào)節(jié)投入時(shí)刻既要單元設(shè)備或系統(tǒng)已經(jīng)正常運(yùn)行又要工藝參數(shù)也符合自動(dòng)投入條件。由常規(guī)控制邏輯構(gòu)建的順序控制、自動(dòng)聯(lián)鎖和自動(dòng)調(diào)節(jié)共處同一工藝系統(tǒng)時(shí)，在順序自動(dòng)控制進(jìn)程中，自動(dòng)聯(lián)鎖和自動(dòng)調(diào)節(jié)的投、切時(shí)機(jī)要依靠操作人員來(lái)觀(guān)察、判定，并只能伴隨著順序控制的自動(dòng)步序人工伺機(jī)手動(dòng)操作，把自動(dòng)聯(lián)鎖和自動(dòng)調(diào)節(jié)工作方式由“手動(dòng)”轉(zhuǎn)向“自動(dòng)”，手動(dòng)操作與自動(dòng)順序控制形成了“混搭”現(xiàn)象。常規(guī)模擬量調(diào)節(jié)回路的手動(dòng)調(diào)整、手／自動(dòng)切換以及設(shè)備聯(lián)鎖的投／切間或穿插在順序控制自動(dòng)進(jìn)程中，使這種多功能控制組合不能“全自動(dòng)”運(yùn)行，既降低了工藝系統(tǒng)的自動(dòng)化水準(zhǔn)，又給系統(tǒng)控制安全帶來(lái)不確定的風(fēng)險(xiǎn)。

二、 APS本安型開(kāi)關(guān)和智能化聯(lián)鎖

以提高工作效率為目的的過(guò)程自動(dòng)化是自動(dòng)控制所追求的目標(biāo)，但前提是自動(dòng)化必須建立在控制安全的基礎(chǔ)上，先有了控制的安全，人們才能放心去使用控制裝置。APS從設(shè)備控制開(kāi)始，就以實(shí)現(xiàn)安全控制為目標(biāo)設(shè)計(jì)了運(yùn)算邏輯確保全自動(dòng)的APS有堅(jiān)實(shí)的運(yùn)行安全基礎(chǔ)。APS擁有兩種高可靠性的宏邏輯模塊用于開(kāi)關(guān)量設(shè)備控制，分別是本安型操作開(kāi)關(guān)和智能化自動(dòng)選擇器。

自動(dòng)控制系統(tǒng)的最大優(yōu)點(diǎn)不完全在于節(jié)省人工，通過(guò)合理的設(shè)計(jì)把設(shè)備控制規(guī)則化，力求本質(zhì)性安全，就能從根源上防止誤操作，這也許更重要。如果APS是一臺(tái)機(jī)器，基礎(chǔ)零部件的性能決定了工作安全以及自動(dòng)控制的水平。600MW等級(jí)的燃煤機(jī)組擁有開(kāi)關(guān)量控制設(shè)備400余臺(tái)，冗余設(shè)備聯(lián)鎖超過(guò)20套，機(jī)組啟動(dòng)過(guò)程中若真的讓“手動(dòng)伴隨式順序控制”出現(xiàn)在APS中，APS的“全程自動(dòng)”也就無(wú)從談起，也很難確保運(yùn)行安全。顯然，實(shí)現(xiàn)APS的全程自動(dòng)首先要從改換單臺(tái)設(shè)備操控方式入手。

APS所用的單臺(tái)設(shè)備本質(zhì)安全型操作開(kāi)關(guān)邏輯（本安型操作開(kāi)關(guān)），設(shè)計(jì)方案采取功能分類(lèi)、控制集中的技術(shù)原則，實(shí)現(xiàn)的功能有手動(dòng)操作（MANUAL COMMAND）、自動(dòng)控制（AUTOMATIC COMMAND）、熱工保護(hù)（PROTECTION COMMAND）、條件許可（PERMISSIVE CONDITIONS），把多種功能集中在一起形成宏邏輯模塊，方便應(yīng)對(duì)不同控制需求?！白詣?dòng)”、“手動(dòng)”工作方式控制權(quán)相互獨(dú)立，從根本上堵塞了順序控制自動(dòng)指令執(zhí)行過(guò)程中可能受到人工操作干預(yù)的漏洞，命令控制權(quán)限由高到低依次為保護(hù)、手動(dòng)、自動(dòng)。

圖1 本安型操作開(kāi)關(guān)邏輯原理框圖

本安型操作開(kāi)關(guān)工作方式利用AUOT/MAN按鍵選擇，自動(dòng)指令從AUTOMATIC COMMAND端口進(jìn)入，手動(dòng)操作指令在操作面板上鍵入MANUAL COMMAND端口，經(jīng)操作開(kāi)關(guān)邏輯運(yùn)算后形成電動(dòng)機(jī)合閘（ON COMMAND）或分閘（OFF COMMAND）指令，輸出到電動(dòng)機(jī)就地控制柜，驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。輸出控制方式有全開(kāi)全關(guān)型或全開(kāi)全關(guān)帶中間停頓型，輸出功能有自保持單路輸出或自動(dòng)復(fù)位雙路輸出，輸出負(fù)載有電動(dòng)機(jī)或電磁閥，可以根據(jù)具體用途進(jìn)行邏輯組合。圖1例舉的是自動(dòng)復(fù)位雙路輸出、全開(kāi)全關(guān)、電動(dòng)機(jī)負(fù)載型的操作開(kāi)關(guān)。自帶兩路報(bào)警輸出，電動(dòng)機(jī)已跳閘（TRIPPED）和操作開(kāi)關(guān)控制故障（DRIVE ABNOMAL）。DRIVE ABNOMAL是操作宏模塊的自檢功能，一旦檢測(cè)到邏輯模塊內(nèi)部錯(cuò)誤，立即報(bào)警并閉鎖電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)指令。操作開(kāi)關(guān)的SGT端口專(zhuān)門(mén)用來(lái)監(jiān)視MCC故障（MCC TROUBLE）或PC開(kāi)關(guān)機(jī)構(gòu)的異常（SWITCH GEAR TROUBLE）。操作開(kāi)關(guān)設(shè)有許可條件（PERMISSIVE CONDITIONS）邏輯，允許啟動(dòng)（ON）和允許停止（OFF）信號(hào)分別從PEON、PEOF端口輸入，操作許可條件的設(shè)置使設(shè)備運(yùn)行更加可靠，條件不滿(mǎn)足相應(yīng)控制指令將被禁止，以此進(jìn)一步提高設(shè)備安全。

利用這種宏邏輯模塊可以讓設(shè)備執(zhí)行自動(dòng)聯(lián)鎖、順序控制和自動(dòng)聯(lián)動(dòng)以及保護(hù)跳（合）閘等操作。設(shè)備之間的自動(dòng)聯(lián)動(dòng)類(lèi)似于“多米諾骨牌”效應(yīng)，前序設(shè)備有動(dòng)作關(guān)聯(lián)設(shè)備緊隨其后作出反應(yīng)。而保護(hù)命令輸入端口接收工藝系統(tǒng)或控制裝置發(fā)出的異常報(bào)警，起到“控制可能未達(dá)目的，安全卻要絕對(duì)保證”的作用，根據(jù)保護(hù)命令既可以立即跳閘在運(yùn)設(shè)備，也可以即刻啟動(dòng)事故備份（如汽輪機(jī)事故油泵）。

本安型操作開(kāi)關(guān)的邏輯功能，可以為APS全部控制層級(jí)建立穩(wěn)固的安全基礎(chǔ)，有了安全保障在制定控制策略時(shí)將更加靈活、多樣。對(duì)一臺(tái)獨(dú)立設(shè)備可以根據(jù)運(yùn)行工況決定單一控制或重疊多種控制，例如在APS導(dǎo)引的系統(tǒng)中，過(guò)熱器噴水減溫截止閥、再熱器事故噴水截止閥、送引風(fēng)機(jī)出口擋板、鍋爐空氣預(yù)熱器二次風(fēng)出口擋板、煙氣入口擋板、鍋爐爐水泵等，同時(shí)受到順序控制、聯(lián)鎖自動(dòng)、熱工保護(hù)的多重疊加控制，由于這些邏輯都構(gòu)建在單臺(tái)設(shè)備操作開(kāi)關(guān)上，在組成單元控制、系統(tǒng)控制時(shí)同樣具備了操作開(kāi)關(guān)的安全性能，APS控制自然也獲得了同樣的安全性?？梢?jiàn)，通過(guò)設(shè)備操作開(kāi)關(guān)邏輯夯實(shí)了APS的安全基礎(chǔ)。