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王静
021年5月6日，由科远智慧自主研发、100%自主可控智能控制系统NT6000 V5，在大唐南京发电厂2号660MW机组实现进口替代，正式投入商业运行。成为国内家，大唐集团第家，超超临界全机组DCS、DEH系统“100%自主可控"机组。
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大唐南京发电厂#2机组660MW超超临界燃煤机组于2010年12月投产，原主机DCS系统采用上海福克斯波罗有限公司制造的I/A Series控制系统，原DEH系统采用西门子公司生产的SPPA-T3000系统。截至目前，控制系统运行时间均已超过10年，DCS故障率逐年升高、备品备件采购困难。
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本次改造经过1年多前期论证与精心准备，历时20余天完成44面机柜共12000余个热工信号点的接线、调试、试运、开机运行。采用科远智慧全新一代100%自主可控智能分散控制系统NT6000 V5完全替代进口控制系统，实现国内超超临界机组DCS、DEH、ETS、MEH、METS系统一次性全国产化完整替代。同时，在自主可控基础上，基于大数据分析、人工智能、先控技术等技术应用，汇集大唐南电、大唐华东院、科远智慧的先进控制策略，拓展了智能预警、设备诊断、燃烧优化、一键控制等智能控制应用，以机器监盘逐步替代人工监盘，大幅降低运行操盘工作量，实现智能监盘。
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一、项目应用主要创新
1.基于控制器双核并行计算环境，在控制器中内置网络安全算法，采用多协议并行通信和加密认证技术，提升了DCS系统的安全防护能力，并通过了阿基里斯二级认证。
2.基于开源的RTEMS开发了高实时性的自主嵌入式实时操作系统(RTOS)，实现了在ARM、PowerPC、MIPS等多个平台的移植与应用，对于开发网络安全、DEH控制等高实时性的应用功能提供了有力的支持。
3.开发了一种实时同步调度策略，实现了不同架构控制器(DPU)之间的冗余同步运行，避免了共性故障造成冗余系统失效，提高了供应链的灵活性。
4.提出了一种根据反馈电压对电源芯片振荡频率进行快速调节的方法，开发了高可靠的超宽电压输入范围的开关电源。
5.开发了在静态环境下对控制策略进行动态验证的半物理仿真系统,用于对控制系统策略分析优化，缩短了现场调试时间。
该项目的成功投运，为解决当前重大装备自主可控战略问题，为中国大唐集团加快能源安全建设、实现高质量发展，为100%自主可控DCS系统在中国能源行业的完全替代，为实现经济强国战略规划奠定了坚实的基础。
二、项目技术权威鉴定随着我国经济的不断发展，社会高度信息化，高新技术不断应用到建筑中，中央空调应用的不断推广就是一个有力的佐证。 早期的中央空调控制系统是由继电器或DDC控制器完成的。继电器控制系统由于故障率高、系统复杂、功耗高等缺点已逐渐被淘汰，而DDC控制器虽然在智能化方面有了很大的发展，但由于其本身的抗干扰能力问题和分级分步式结构的局限性而限制了其应用范围。目前，PLC控制系统以其运行可靠、使用与维护方便、抗干扰能力强、适合网络结构等特点，在智能建筑中得到广泛的应用。 1.概述 建筑的中央空调系统设备由冷却水泵、冷冻水泵、冷却塔风机、制冷机等组成。其中制冷机是中央空调的核心设备，一般由设备生产厂成套供应。该设备的控制一般由随机的微处理器或PLC完成。由于各设备相互独立，特别是除制冷机组之外的设备自动化成都较低，使整个中央空调系统不能很好地协调工作。 浙江正泰中自控制工程有限公司的技术人员在认真分析、领会中央空调工艺、设备及控制的基础上，成功地将SunyPCC500E集成控制器应用于西北某超市的中央空调系统。 2.硬件配置 SunyPCC500E集成控制器很好地吸收了DCS的部分特点，硬件模块化、智能化，支持电源、通讯冗余，输入、光电隔离，自定义按键。单机配置规模为AIO：64或DIO：128/32个调节回路，扩展的情况下规模可达AO：208或DIO：416/104个调节回路，系统具有较好的开放性和伸缩性。系统集成了连续控制、逻辑控制和顺序控制等多种功能，是真正的新一代开放型模块化混合控制器。 在前述超市中央空调系统中，设计I/O点数为，AI：12，AO：5，DI：38，DO：18（以上I/O点不包括与PLC通讯点）。据此，对SunyPCC500E配置如下：
制冷机组为广东某厂生产的LCU-L42FJ型，控制器为SLC5可编程逻辑控制器。通过ModbusRTU协议，SunyPCC500E可以与SLC5进行数据交互。系统结构如下图所示：
3. 控制方案 SunyPCC500E控制组态软件提供了符合IEC61131-3标准的五种控制语言，包括FBD、SFC、LD、ST和IL，可根据组态需要和个人习惯选择适合自己的编程手段。中央空调的监控方案主要包括以下子系统： ? 顺序控制（SCS） 用SFC语言设计，用于规定整个中央空调系统正常启动、正常或异常停止的设备启停顺序。启动顺序：冷却塔风机→冷却水泵→冷冻水泵→制冷机。停止顺序：制冷机→冷冻水泵→冷却水泵→冷却塔风机。在异常停止时，无论哪台设备因故障停机，都要从停止顺序的一步开始执行。下图为启动程序编辑界面：
? 逻辑控制（LCS） 本子系统主要实现设备联锁保护和两台设备之间的互为备用联锁，可用LD语言编写。每台设备均设有自动、手动、备用三种运行状态，自动用于联锁控制，手动用于调试或检修，备用状态用于热备用。下图示出了互为备用的两台设备之间的逻辑关系（B为默认主机）。
? 模拟控制（MCS） 模拟控制主要包括冷气温湿度控制、冷冻水差压控制、节能控制。 中央空调的能耗一般占整个建筑能耗的30～50％，因此，如果将中央空调的节能控制设计得合理，无疑将大大降低建筑消耗。正泰中自控制工程有限公司对此有独到的见解，他们采用变频（VRV）、 变水量（VWV）、变风量（VAV）技术，根据中央空调主机和辅机运行工况和末端负荷的变化，由多种变化参数（如温度、流量、压力等）计算负荷随动，自动对水泵、风机等设备进行实时优化控制，并使中央空调主机运行环境得以优化，使得主机工质和辅机系统各种流体流量跟随末端负荷变化而同步变化，确保中央空调系统在满足舒适的前提下大幅度的降低系统能源消耗。下表列出了传统机电控制与SunyPCC500E控制两者之间的区别。
? 数据采集（DAS） 数据采集是用于将中央空调系统的一些测量点信息采集到SunyPCC500E系统中（包括通过ModbusRTU从PLC采集的部分制冷机参数）实时地显示在屏幕上，供操作员参考、监视和管理。 4.人机界面 SunyPCC500E控制组态软件完全按照中国国情设计，操作简单、功能丰富，用户可以根据需要制作漂亮的操作画面。下图为系统总貌流程图。
5.结束语 中央空调系统设先是根据室外气象参数和室内空调设计参数计算冷负荷，按分区结构特点选择相应的设备，组合成一个系统。但空调系统绝大部分时间是在部分负荷的情下工作，如果部分负荷工作的控制方式不合理，系统能效比会大大降低。 制冷机PLC在运行调节方式上是利用卸荷方式完成的，而这种方式是牺牲了阻力能耗来适应末端负荷要求，造成运行成本居高不22年1月12日15点05分，大唐安徽洛能发电有限责任公司（简称：大唐洛河）5号机组综合升级改造后实现机组满负荷试运成功，标志着大唐洛河电厂5号机组改造后顺利投运。和利时HOLLiAS MACS IC完全自主可控DCS系统在600MW以上超超临界火电机组实现DCS+DEH全厂一体化台套运行，为大型火电机组国产化改造提供了样板工程，树立了行业标杆。
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以创新技术推动国产化进程
大唐洛河5号机组于2008年投产发电，采用国外DCS和DEH系统，。本次采用和利时HOLLiAS MACS IC完全自主可控DCS系统针对5号机DCS系统（含DEH、ETS）及5、6机DCS公用网络进行改造。
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项目总点数超过3万点，共配置33对控制器，完成机组的DAS、MCS、SCS、FSSS、ECS、ETS、DEH等功能。项目于2021年8月30日完成出厂验收；9月25日完成现场复原；10月25日公用系统投用；11月26日通过中国自动学会发电专委会专家组现场性能和功能测试；12月8日完成水压试验；12月20日完成吹管；1月4日汽机冲转定速3000转/分钟；1月8日机组并网；终于1月12日完成满负荷试运。
自主可控 安全可信 HOLLiAS MACS IC DCS效力
和利时HOLLiAS MACS IC完全自主可控DCS系统是面向工业现场承载DCS、SIS/CCS、PLC、SCADA、工业软件等系统功能的一体化管控平台，采用超大规模的系统设计，大支持128个域集成，单域大支持120万点、64个控制站，单个控制站大支持360个IO配置，系统响应时间<30mS，完全满足超大型炼化项目高可靠性、高安全性要求。
该系统是和利时自主研发国产化控制技术与信息安全技术深度融合的新成果，具有软件跨平台、自主可控、安全可信三大特点。
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（1）系统软件全部实现源码级跨平台，一套软件源码适配多种操作系统编译构建，实现跨平台/跨语言的数据交换，便捷的部署到不同操作系统平台，易于存量系统升级改造。
（2）各个系统组件采用全国产元器件，系统软件基于国产操作系统自主开发，平台采用OT/IT深度融合技术，实现管控一体化。可以说系统平台软硬件实现全国产自主可控。
（3）系统主控单元内置独立可信安全防护系统，提升可信计算在工业嵌入式控制领域技术水平，是款内生安全DCS控制系统，并内置多项安全审计与数据加密算法，满足信息安全等保三级要求。
品效双升，获得用户认可
自项目成立之初，和利时抽调各部门精兵强将组建项目团队。投运后，和利时系统运行稳定、安全可靠，受到了用户的高度认可。大唐洛河电厂及总包方华东电力设计院特致锦旗，对和利时质的产品技术表示充分肯定，并对项目团队严谨负责的工作态度、过硬的技术水平给予高度赞扬。和利时HOLLiAS MACS IC完全自主可控DCS系统在600MW以上超超临界火电机组的成功应用是自主工业领域芯片、数据库、操作系统、工业软件、自动化技术与大型火电行业技术的完美耦合，摆脱了国内工控系统核心技术对国外的依赖，解决了传统的工控安全应用领域供应链安全、信息安全、功能安全、本质安全等问题，实现了大型工业控制系统的全国产化升级改造，提升了我国发电领域DCS控制系统的技术水平，对保障国家能源安全具有重要意义。
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和利时将以此次突破为推动国产化进程的重要里程碑，不懈创新，大胆探索，以自主可控、安全可信的产品、技术、解决方案赋能行业，以高效易用的一体化平台助力用户实现工程效率的大幅提升，以数字化服务保障用户系统设备平稳运行，并持续为国家产业安全保驾护航。
