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摘要：工業(yè)自動化發(fā)展的每個歷史階段必定有一種控制平臺相對應。當前，火電廠進入智能化建設階段，霸占火電廠控制平臺近30年的DCS已經(jīng)顯示出力不從心的疲態(tài)。本文揭示一種全新的控制平臺——智能控制系統(tǒng)（Intelligent Control System，簡稱ICS）正在悄悄孕育產(chǎn)生，并介紹它的基本特征。最后，筆者對ICS與SIS（Supervisory Information System）間的關系調(diào)整，以及平臺出現(xiàn)后的管理變革等問題進行初步探討。希望通過本文，開放思路，引起討論，加快火電廠自動化發(fā)展。

關鍵詞：分散控制系統(tǒng)（DCS）；智能控制系統(tǒng)（ICS）；監(jiān)管信息系統(tǒng)（SIS）；控制平臺；智能化

Abstract: The control platform shall be corresponded with each develop period in industry automation. Recently, the smart power plant has been developed while the 30-year-old DCS shows poor. The paper will announce that the intelligent control system (ICS) as the newest control platform has been come into the world quietly and we will show its basic feature too. Finally, the function configuration between ICS and SIS, as well as the management reform will also be discussed. The author hopes that open ideas and discussions be raised by the paper.

Key words: Distributed control system; Intelligent control system; Supervisory information system; Control platform; Intelligent

1　控制平臺的迭代是自動化水平歷史發(fā)展階段的標志

20世紀七、八十年代，控制平臺開始是單元組合儀表和傳統(tǒng)指示記錄儀表，后來為組件組裝儀表和計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。眾所周知，由于當時控制平臺沒備的可靠性低、功能簡單，決定了這個階段火電廠自動化水平相對較低。

進入20世紀八十年代末，開始引進DCS，從試點到推廣應用，一直到九十年代末我國自主開發(fā)的DCS得到廣泛應用，我國火電廠自動化進入了一個以DCS為新的控制平臺的歷史階段。DCS設備可靠性高，模擬控制算法和程控保護邏輯算法較為完善，這標志著火電廠進入了一個較高自動化水平的歷史時期。

歷史證明，火電廠自動化發(fā)展的每個歷史階段，必定有一種相應的控制平臺，而控制平臺的進步則是推動火電廠自動化向前發(fā)展的基本前提和標志。

2　火電廠智能化呼喚新的控制平臺——ICS

進入21世紀后，火電廠逐步向數(shù)字化、信息化和智能化發(fā)展，傳統(tǒng)DCS控制平臺逐步顯示出力不從心的態(tài)勢，開始把一部分應該由它完成而做不到的功能“推”給SIS去做，或者在DCS上外掛零散的異構控制平臺實現(xiàn)智能優(yōu)化控制系統(tǒng)等，采取一些臨時應對指施。此時，已有有識之士開始探索在傳統(tǒng)DCS基礎上開發(fā)適應新時代要求的更高級控制平臺問題。這是一個漫長的新理念萌芽和積累的過程，是一個更高級的新型控制平臺孕育產(chǎn)生的過程。

下面舉例談下這個過程中的某些事件。

（1）現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Field Control System，簡稱FCS）推出21世紀初，隨著數(shù)字技術發(fā)展和信息化需要，F(xiàn)CS推向市場。當時，國外有一些權威人士狂稱DCS將被FCS取代而消亡。但事實證明，雖然FCS把DCS向前推進了一大步，對電廠數(shù)字化產(chǎn)生深遠影響，但是，這一次還沒有能夠從根本上動搖DCS功能的主導地位。

（2）廠級控制系統(tǒng)（Plant Control System簡稱PCS）概念提出不久，我國專家提出了廠級控制系統(tǒng)的概念，它跳出了控制平臺僅僅以單元機組為對象配置的模式。同時，也指出脫離DCS，另外建立一個專用廠級控制平臺帶來的諸多問題，提出建立一個與單元機組控制一體化的廠級控制智能化和大數(shù)據(jù)控制平臺的思想。

（3）優(yōu)化控制系統(tǒng)需要控制平臺

DCS“一統(tǒng)天下”的幾十年中，由于DCS平臺的限制，以及DCS廠家投入力量的限制，各種先進的智能控制技術發(fā)展非常緩慢。在這種形勢下，我國的科研院所開始介入，開發(fā)出形形色色優(yōu)化控制系統(tǒng)。但是，由于DCS不提供一體化優(yōu)化控制平臺，外掛優(yōu)化控制平臺就成為唯一選擇，這一定程度上降低了系統(tǒng)響應速度和可靠性。因此，當時我國專家建議DCS廠家開發(fā)一種包含智能算法群和智能引擎，并能確保第三方開發(fā)的智能控制技術知識產(chǎn)權的通用優(yōu)化控制平臺。這是我國專家根據(jù)智能技術發(fā)展需要，首次提出新時期控制平臺應向開放性發(fā)展的理念。

（4）智能計算和大數(shù)據(jù)挖掘技術融合向控制層延伸

智能計算和大數(shù)據(jù)分析首先開始在SIS級監(jiān)管層得到應用。隨著信息技術發(fā)展，個別科研院所嘗試用DCS外掛平臺將智能分析和數(shù)據(jù)挖掘應用于實時控制系統(tǒng)。雖然規(guī)模小，不具有標準化和模塊化的水平，但卻起到了一定的啟示作用。當前技術發(fā)展已提供足夠條件改變原有DCS控制平臺中有限的歷史數(shù)據(jù)站、計算站，以及用組態(tài)傳統(tǒng)低級控制模塊和邏輯模塊組成控制系統(tǒng)的格局，而在新的控制平臺中配置大型實時/歷史數(shù)據(jù)庫，以及眾多可選智能算法群和智能計算引擎，開發(fā)各種優(yōu)化控制系統(tǒng)，并為單元值班員提供更加智能化的故障報警（預警）及診斷分析等。

當前，經(jīng)過十幾年的探索，一個全新的控制平臺——智能控制系統(tǒng)輪廓已日漸清晰，它至少具有下列三個基本特點：

（1）智能。保留傳統(tǒng)控制系統(tǒng)功能組態(tài)技術，進而融合智能計算引擎調(diào)度智能算法，以及大數(shù)據(jù)應用的智能控制和分析技術。

（2）開放。從傳統(tǒng)功能模塊組態(tài)開放，發(fā)展到包括高級智能應用在內(nèi)的全面開放。

（3）綜合。系統(tǒng)配置將具有很大的靈活性，可以綜合電廠各級監(jiān)視和控制功能。不僅可以整合眾所周知的FCS，還可以整合廠級控制系統(tǒng)，而且為電廠合理規(guī)劃ICS和SIS配置提供條件。

值得慶幸的是，作為控制平臺開發(fā)主力軍的個別廠家也已經(jīng)開始投入資金和技術開發(fā)出第一代ICS。例如，電廠企業(yè)龍頭之一的北京國電智深控制技術有限公司已推出首套ICS，并成功應用于國電內(nèi)蒙古東勝熱電有限公司，達到了初期階段目標。這標志著火電廠真正進入了一個由DCS控制平臺跨入到ICS控制平臺的火電廠智能化時代。

3　ICS控制平臺出現(xiàn)后的管理變革

歷史證明，每一次控制平臺的發(fā)展，必將引起管理的變革，ICS控制平臺的出現(xiàn)也不例外。這是一個非常重要，需要著力探討的課題，筆者在這里從兩方面具體談一下：

（1）可以最大限度調(diào)動各方面智慧，合力發(fā)展電廠智能化

20世紀七、八十年代，控制平臺是單元組合儀表和傳統(tǒng)指示記錄儀表，或者組件組裝儀表和計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，當時的分工是廠家提供硬件平臺，設計院負責控制算法和邏輯沒計，調(diào)試單位負責調(diào)試，各做一套，弊端十分明顯。

20世紀九十年代，火電廠進入了DCS控制平臺的應用階段，這時期廠家不僅提供硬件平臺，而且負責模擬控制算法和程控保護邏輯設計、組態(tài)，以及現(xiàn)場調(diào)試投運，設計院僅負責一些輔助工作，而科研調(diào)試單位也從大量工程中退守到部分零星科技項目中，這大大削弱和浪費了工程建設中的有生技術力量。

電廠智能化建設需要把我國電廠自動化各部門專家力量全面調(diào)動和融合在一起，而一個開放的ICS控制平臺為此創(chuàng)造了條件。供應商不僅可以提供平臺和工具，也可以根據(jù)自己的特長和力量開發(fā)各種智能控制系統(tǒng)。而我國數(shù)量龐大的科研院所也可借助開放的ICS控制平臺開發(fā)和提供有特色的智能化系統(tǒng)，其至作為通用產(chǎn)品嵌入每個工程和每次招標中。招標技術規(guī)范也將由單一化向個性化發(fā)展，這必將大大加快我國電廠智能化的進程。

（2）ICS的出現(xiàn)，必將推動控制平臺市場合理化

DCS發(fā)展初期，較高的市場定價推動著DCS技術的發(fā)展和進步，隨著DCS技術發(fā)展放緩，價格不斷下降。反之，又導致DCS開發(fā)投入的下降和技術停滯。

ICS的推出，由于質的變化，控制平臺的價格必將上移，并趨向合理。而且，由于智能控制系統(tǒng)可以積木化地集成，價格將多元化。此外，科研院所在招標時也可以將其開發(fā)的系統(tǒng)當做一個商品模塊納入同時招標。因此，可以預見，在不久的將來，隨著ICS的推出必將深刻影響市場，促使控制平臺市場更趨合理化。反之，市場合理化也必將推動ICS內(nèi)涵的深化，扎扎實實推動電廠智能化的快速發(fā)展。

4　智能控制系統(tǒng)（ICS）與監(jiān)管信息系統(tǒng)（SIS）關系再探討

眾所周知，電廠是不間斷連續(xù)運行的流程工業(yè)，為了確保電廠（特別是單元機組）實時生產(chǎn)運行過程的高效安全，必須對實時生產(chǎn)運行過程建立一套完整的監(jiān)視（Monitoring）、控制（Control）和監(jiān)管（Suprevisory）系統(tǒng)。監(jiān)視和控制（簡稱監(jiān)控）對實時性要求非常高，屬于單元機組值班員責職范圍；而監(jiān)管分析工作，雖然相對非實時生產(chǎn)過程來說，實時性要求也比較高，但相對監(jiān)控系統(tǒng)來說可以略微低一些。單元值班員要關注，但更多是屬于運行專工和總工組織管理的范疇。

20世紀九十年代，當DCS監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展鼎盛時期，作者明顯感到單元機組實時生產(chǎn)運行過程中一部分重要監(jiān)控功能，例如高級故障預警（報警）和分析診斷等，由于當時計算機網(wǎng)絡技術發(fā)展水平的限制，為確保可靠性而在DCS中是缺失的。正因為如此，筆者在當時1997年提出SIS概念時，以及隨后制訂的第一部SIS標準中把這些本應列入DCS中的這些功能上移到SIS中去了。

在高度發(fā)展的信息網(wǎng)絡技術背景下應運而生的ICS，完全可以實現(xiàn)比DCS更強大的功能，包括把上述高級功能放入其中而仍能確保其安全可靠性。但是，我們也仍然要防止把過多功能移到ICS中，畢竟ICS是屬于安全等級最高的控制區(qū)。筆者建議按下列原則在ICS和SIS間重新進行功能分配：除了原先由DCS實現(xiàn)的控制和報警功能繼續(xù)放入ICS中外，對實時連續(xù)性要求非常高，屬于單元值班員和值長需24小時連續(xù)及時處理的相關監(jiān)視、控制和報警等功能，例如過去放在SIS中的機組優(yōu)化負荷調(diào)度、系統(tǒng)緊急故障預警和診斷，以及控制系統(tǒng)故障診斷等可以下移放入ICS中；而實時性要求相對低一些，主要由運行專家（電廠運行專工、總工，乃至集團和科研院所專家）組織指導值班員處理的問題和相關信息則仍宜留在SIS中，以確保最高安全等級ICS的可靠性。當然，不排除單元值班員通過SIS終端及時得到此類信息。

作者在此對ICS和SIS關系只是做了一些初步原則性的探討，需要組織力量逐一進行分析，并對相關規(guī)程進行修改和補充。

5　結束語

當前火電廠開始進入智能化時代，傳統(tǒng)DCS已步履緩慢，日顯力不從心。控制平臺的更新?lián)Q代即將提上日程，它將對技術、管理以及市場帶來革命性變革。同時控制平臺的換代將是一個十分復雜的過程，大量問題需要重新探討。本文拋磚引玉，希望激起行業(yè)探索的高潮。

作者簡介：

侯子良（1935-），男，上海人，教授級高級工程師，主要從事火電廠自動化行業(yè)管理、標準化設計及技術研究。

摘自《自動化博覽》2019年3月刊