胡 波，陳 俊，楊 柳，王哲蓓

（1.西安熱工研究院有限公司，陜西 西安 710054；2.南京南瑞繼保電氣有限公司，江蘇 南京 211002）

分散控制系統(tǒng)（DCS）是保障電力設(shè)備安全穩(wěn)定運(yùn)行的“神經(jīng)中樞”[1]，以前國內(nèi)DCS核心軟硬件均采用進(jìn)口產(chǎn)品。近年來，國際上電力網(wǎng)絡(luò)攻擊事件頻發(fā)，造成設(shè)施損毀、大規(guī)模停電，甚至社會動蕩，電力網(wǎng)絡(luò)安全引起高度重視。在當(dāng)前復(fù)雜國際環(huán)境下，開展基于國產(chǎn)軟硬件的全國產(chǎn)DCS開發(fā)與應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)DCS完全自主可控，對提升電力基礎(chǔ)設(shè)施安全水平、保障能源安全有重要意義[2-7]。

1 DCS應(yīng)用現(xiàn)狀及國產(chǎn)化分析

1.1 DCS應(yīng)用現(xiàn)狀

目前國內(nèi)發(fā)電行業(yè)所使用的DCS分為進(jìn)口和國產(chǎn)品牌。進(jìn)口品牌DCS主要有：EMERSON公司OVATION及WDPF系統(tǒng)、ABB公司SYMPHONY及AC800系統(tǒng)、西門子公司T2000及T3000系統(tǒng)、施耐德I/A'S系統(tǒng)和GE公司新華Optimum C系統(tǒng)等。國產(chǎn)品牌DCS有科遠(yuǎn)股份NT6000系統(tǒng)、國核自儀NuCON N200系統(tǒng)、國電智深EDPF-NT系統(tǒng)、上海新華TiSNetPAC系統(tǒng)、和利時(shí)HOLLiAS MACS系統(tǒng)、浙江中控ECS-700系統(tǒng)和四方繼保CSPA-2000系統(tǒng)等[5-8]。

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，進(jìn)口品牌DCS在國內(nèi)火電市場300、600、1 000 MW等級機(jī)組的占有率分別約為45%～50%、80%、75%，其中600 MW等級機(jī)組大規(guī)模建設(shè)時(shí)國產(chǎn)品牌DCS尚不成熟，因此600 MW機(jī)組進(jìn)口DCS占有率高于1 000 MW。國產(chǎn)品牌DCS主要應(yīng)用于300 MW及以下機(jī)組，占比約50%左右，600 MW及以上機(jī)組占比在20%～25%。

1.2 DCS國產(chǎn)化現(xiàn)狀分析

無論國產(chǎn)或合資品牌DCS，硬件方面，其使用的中央處理器（CPU）、模數(shù)轉(zhuǎn)換器/數(shù)模轉(zhuǎn)換器（ADC/DAC）、微控制單元（MCU）、現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）和千兆物理接口收發(fā)器（PHY）等核心元器件均采用進(jìn)口產(chǎn)品，嚴(yán)重依賴國外廠商。軟件方面，DCS上位機(jī)、下位機(jī)應(yīng)用軟件均具有自主知識產(chǎn)權(quán)，但其多基于進(jìn)口操作系統(tǒng)自主開發(fā)，DCS上位機(jī)應(yīng)用軟件、現(xiàn)場總線軟件基于Windows系統(tǒng)開發(fā)，控制器嵌入式操作系統(tǒng)、上位機(jī)桌面操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫等關(guān)鍵軟件須獲國外廠商授權(quán)[4,9]。

綜上，國內(nèi)品牌DCS的軟、硬件大量使用國外軟件和進(jìn)口元器件，存在安全隱患和“卡脖子”問題。

1.3 主要問題與研究內(nèi)容

長期以來，我國整機(jī)產(chǎn)品強(qiáng)、核心軟件弱，應(yīng)用軟件強(qiáng)、基礎(chǔ)軟件弱。面對我國核心元器件和基礎(chǔ)軟件產(chǎn)業(yè)仍處于起步階段的現(xiàn)狀，實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)DCS目標(biāo)，并非簡單的硬件替代與軟件移植。必須解決缺少專用芯片的替代技術(shù)方案問題；必須解決芯片功能缺陷導(dǎo)致的模件性能差的問題；必須解決操作系統(tǒng)和工控軟件與硬件的適配性、可靠性及綜合算力等問題。

為攻克以上難題，中國華能集團(tuán)牽頭，聯(lián)合南瑞繼保，組建聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)，開發(fā)出國產(chǎn)化率100%的全國產(chǎn)華能睿渥DCS，功能與性能不低于國內(nèi)外同類成熟產(chǎn)品，且具備DEH和現(xiàn)場總線等功能。

2 全國產(chǎn)DCS的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

2.1 全國產(chǎn)DCS系統(tǒng)架構(gòu)

華能睿渥全國產(chǎn)DCS系統(tǒng)架構(gòu)如圖1所示，華能睿渥全國產(chǎn)DCS主要由I/O模塊、控制器、工程師站和操作站等組成，以高速通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)各部分間的信息交互，系統(tǒng)采用全冗余設(shè)計(jì)方案，包括控制器、操作站、歷史站、電源及通信總線等。

圖1 華能睿渥全國產(chǎn)DCS系統(tǒng)架構(gòu) Fig.1 System architecture diagram of Huaneng Revival DCS

2.2 全國產(chǎn)冗余控制器

控制器是控制系統(tǒng)中負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)集中處理、邏輯運(yùn)算以及指令響應(yīng)的控制單元，承擔(dān)著承上啟下的重要作用。目前國內(nèi)工業(yè)級CPU等核心芯片、操作系統(tǒng)和基礎(chǔ)應(yīng)用軟件產(chǎn)業(yè)相對于科技發(fā)達(dá)國家較為薄弱，技術(shù)成熟度低，國產(chǎn)化技術(shù)不完善，性能良莠不齊，穩(wěn)定性和兼容性均有待應(yīng)用驗(yàn)證。因此，全國產(chǎn)化冗余控制器是全國產(chǎn)DCS研發(fā)的重要技術(shù)關(guān)鍵。

2.2.1 控制器硬件架構(gòu)

國產(chǎn)芯片的發(fā)展明顯滯后于國外，現(xiàn)有國產(chǎn)芯片的功能及性能與進(jìn)口芯片存在較大差距，尤其是國產(chǎn)CPU的運(yùn)算能力和外設(shè)接口資源不足，缺少滿足DCS快速運(yùn)算需求的國產(chǎn)嵌入式芯片。

針對國產(chǎn)CPU的運(yùn)算能力和外設(shè)接口資源不足，難以滿足DCS快速運(yùn)算需求的問題，設(shè)計(jì)了基于國產(chǎn)CPU+FPGA的控制器主協(xié)計(jì)算架構(gòu)（圖2），即主處理器CPU處理算法邏輯、協(xié)處理器FPGA實(shí)現(xiàn)通信和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)完成任務(wù)調(diào)度的冗余控制器架構(gòu)，解決了DCS信息處理及數(shù)據(jù)吞吐資源不足的問題。全國產(chǎn)冗余控制器CPU采用中國電子飛騰FT2000/4芯片，CPU、FPGA、電源管理等所有芯片和分立元件均為100%國產(chǎn)。

圖2 控制器硬件架構(gòu) Fig.2 Architecture diagram of the controller hardware

控制器提供各種接口以實(shí)現(xiàn)與就地I/O模塊、遠(yuǎn)程I/O站點(diǎn)、監(jiān)控后臺及其他控制器通信。根據(jù)控制器應(yīng)用場景的不同，控制器可分為冗余應(yīng)用場景及非冗余應(yīng)用場景。不論哪種應(yīng)用場景，控制器模塊型號不變，通過不同控制器底座實(shí)現(xiàn)接口的變化。冗余控制器及配套底座接口如圖3所示，底座支持2塊控制器模塊，互為冗余。

圖3 冗余控制器及配套底座接口示意 Fig.3 Schematic diagram of redundant controller and the supporting base interface

2.2.2 控制器軟件架構(gòu)

控制器采用國產(chǎn)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，在其基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并開發(fā)了控制器應(yīng)用軟件?？傮w上，應(yīng)用軟件可分4個(gè)功能單元，即：

1）I/O采集及預(yù)處理單元接收串行通信總線、以太網(wǎng)總線或者現(xiàn)場總線處采集的I/O數(shù)據(jù)并將I/O數(shù)據(jù)存儲在控制器中的I/O數(shù)據(jù)緩沖區(qū)，或者將I/O數(shù)據(jù)緩沖區(qū)中的數(shù)據(jù)發(fā)送給現(xiàn)場總線、以太網(wǎng)總線或者串行通信總線。

2）組態(tài)策略運(yùn)算及控制單元根據(jù)上位機(jī)配置的組態(tài)邏輯及數(shù)據(jù)，進(jìn)行組態(tài)策略運(yùn)算并將運(yùn)算結(jié)果存儲在嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，將運(yùn)算得出的冗余數(shù)據(jù)發(fā)送給冗余數(shù)據(jù)區(qū)，將得出的I/O數(shù)據(jù)發(fā)送給I/O數(shù)據(jù)預(yù)處理單元。

3）通信及數(shù)據(jù)發(fā)布單元控制器作為服務(wù)器端，負(fù)責(zé)處理上位機(jī)與控制器（后臺與組態(tài)工具）之間的通信、數(shù)據(jù)交互及事務(wù)請求過程。根據(jù)上位機(jī)不同的請求類型可將處理結(jié)果存儲于組態(tài)策略運(yùn)算及控制單元，也可從組態(tài)策略運(yùn)算及控制單元中請求數(shù)據(jù)或者完成相應(yīng)的邏輯操作。

4）冗余同步單元負(fù)責(zé)主控制器和被控制器之間的冗余邏輯及冗余數(shù)據(jù)同步過程，冗余數(shù)據(jù)來源于I/O數(shù)據(jù)緩沖區(qū)和組態(tài)算法任務(wù)池中的冗余數(shù)據(jù)，主控制器通過冗余通信接口將冗余數(shù)據(jù)發(fā)送至備控制器。

整個(gè)控制器的數(shù)據(jù)集合是嵌入式實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫，即控制器作為分散控制單元囊括數(shù)據(jù)點(diǎn)實(shí)時(shí)狀態(tài)信息。除此之外，還包括控制器自診斷任務(wù)等。

2.3 全國產(chǎn)模擬量輸入輸出板卡

DCS中輸入輸出模件實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場儀表或設(shè)備的信號接入及指令輸出，包括開關(guān)量輸入、輸出以及模擬量輸入、輸出，也包括功能類型的總線接口模塊，其中，模擬量輸入、輸出精度是火電廠精準(zhǔn)控制和穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。然而國產(chǎn)ADC芯片未集成工頻抑制功能，抗干擾能力弱，精度低；DAC芯片未集成電流輸出和自診斷功能，無法實(shí)現(xiàn)電流輸出和自適應(yīng)閉環(huán)調(diào)整?；痣姀S現(xiàn)場信號干擾源復(fù)雜，元器件制造與集成差異大，模擬量輸入、輸出模件精度問題難以解決，嚴(yán)重影響系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。

針對國產(chǎn)ADC芯片精度差、離散度高、抗干擾能力差和無硬件工頻抑制功能的缺點(diǎn)，通過引入模擬量輸入調(diào)制回路優(yōu)化和信號校準(zhǔn)補(bǔ)償方案，提高模件的共模干擾抑制和工頻干擾抑制能力，實(shí)現(xiàn)模擬量卡件的高精度輸入輸出，精度均遠(yuǎn)優(yōu)于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)。在施加IEC61000和GB/T 17626標(biāo)準(zhǔn)的EMC干擾實(shí)驗(yàn)過程中，I/O板卡性能不降低。

針對國產(chǎn)DAC芯片不能直接輸出電流信號、芯片及回路無自診斷監(jiān)視等功能，設(shè)計(jì)分立元器件組合處理方案，實(shí)現(xiàn)了0～20 mA、4～20 mA模擬量電流輸出的控制和反饋診斷功能，實(shí)測精度遠(yuǎn)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可準(zhǔn)確地自診斷輸出異常和斷線報(bào)警。

2.4 基于全國產(chǎn)化芯片的Profibus-DP主站板卡

Profibus現(xiàn)場總線為西門子制定的總線標(biāo)準(zhǔn)，目前僅對外開放了從站協(xié)議，主站協(xié)議依然需要通過進(jìn)口專用芯片實(shí)現(xiàn)。

針對進(jìn)口專用芯片的壟斷，提出全國產(chǎn)FPGA+MCU的架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)Profibus主站協(xié)議核心技術(shù)，最高可達(dá)12 M通信速率；FPGA實(shí)現(xiàn)DP協(xié)議物理層與數(shù)據(jù)鏈路層功能，為上層提供收發(fā)接口；MCU主要完成從站狀態(tài)機(jī)的維護(hù)、非周期任務(wù)狀態(tài)機(jī)的處理、令牌環(huán)管理等功能。

通過軟件方式實(shí)現(xiàn)Profibus-DP主站與從站實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信，支持實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)訪問功能。同時(shí)，該板卡支持FDT/DTM接口，可實(shí)現(xiàn)Class1或者Class2主站管理功能。針對DCS現(xiàn)場DP主站卡件靈活多變的配置需求，提出DP從站與PA從站混合組網(wǎng)的方案，DP總線上通過DP/PA耦合器上送的PA數(shù)據(jù)不影響DP從站的高速數(shù)據(jù)交換。

Profibus DP主站可以配置為任意分支任意2個(gè)槽位間的SR冗余方式，且每個(gè)Profibus DP主站卡件包含2個(gè)獨(dú)立的物理通道，支持靈活多樣的Profibus DP從站接入方式。

2.5 跨平臺的邏輯組態(tài)軟件

邏輯組態(tài)軟件采用組件化、模塊化分層設(shè)計(jì)架構(gòu)，如圖4所示。最上層是界面顯示層，支持可定制界面，包括軟件的主框架、編程語言視圖、硬件配置視圖和變量視圖等。第2層是邏輯結(jié)構(gòu)層，抽象了用戶界面無關(guān)的邏輯數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，包括編程語言、硬件配置、數(shù)據(jù)組態(tài)和資源鏈接等核心組件。第3層是服務(wù)驅(qū)動層，該層基于網(wǎng)絡(luò)、串口驅(qū)動庫，為邏輯結(jié)構(gòu)提供服務(wù)接口[10]。

圖4 邏輯組態(tài)軟件層次化架構(gòu) Fig.4 Hierarchical architecture diagram of the logic configuration software

邏輯組態(tài)工具基于分層、模塊化架構(gòu)，支持標(biāo)準(zhǔn)定義的圖形化組態(tài)語言，基于鼠標(biāo)拖拽和鍵盤操作，提供程序組態(tài)、變量監(jiān)視和調(diào)試功能，對于特殊應(yīng)用，支持以程序組織單元（POU）為單位不停機(jī)在線下載功能，其界面如圖5所示，并支持多語言。

圖5 邏輯組態(tài)工具界面 Fig.5 The logical configuration tool interface

2.6 跨平臺的數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件

基于跨平臺C++圖形用戶界面應(yīng)用程序，開發(fā)框架QT開發(fā)數(shù)據(jù)采集與監(jiān)控軟件，分為數(shù)據(jù)采集軟件、組態(tài)與配置軟件、在線監(jiān)視軟件，其中數(shù)據(jù)采集軟件包括點(diǎn)表上招軟件、數(shù)據(jù)采集軟件和告警采集軟件等，組態(tài)與配置軟件包含畫面組態(tài)軟件及后臺配置軟件等，在線監(jiān)視軟件包含畫面監(jiān)視軟件、趨勢監(jiān)視軟件、告警監(jiān)視軟件、系統(tǒng)診斷工具、點(diǎn)表一覽工具及報(bào)表工具等，并支持OPC-UA數(shù)據(jù)通訊和域間通信功能[11-13]。

根據(jù)用戶選擇用戶名及口令確認(rèn)其操作權(quán)限，登錄系統(tǒng)管理軟件后，可在圖6所示的系統(tǒng)管理主程序界面選擇需要執(zhí)行的操作或功能。

圖6 系統(tǒng)管理主程序界面 Fig.6 The main program interface of system management

3 華能睿渥全國產(chǎn)DCS特點(diǎn)

3.1 系統(tǒng)功能性

本系統(tǒng)克服了國產(chǎn)專用芯片缺失、芯片功能不全等問題，整體功能和性能達(dá)到國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求[14]，控制器任務(wù)周期、I/O模件精度、環(huán)境適應(yīng)性等多項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)超過國內(nèi)外同類產(chǎn)品?？刂破鬟\(yùn)算周期和I/O掃描周期均達(dá)到5 ms，為同類產(chǎn)品最快，可縮短保護(hù)響應(yīng)時(shí)間，對設(shè)備安全有重要意義；模擬量精度較國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)大幅提升，為提高控制品質(zhì)提供了良好的技術(shù)條件；模件運(yùn)行環(huán)境溫度寬，達(dá)到-30～70 ℃，提高了復(fù)雜生產(chǎn)環(huán)境下系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性。本產(chǎn)品軟件吸收國內(nèi)外主流DCS的優(yōu)點(diǎn)并進(jìn)一步優(yōu)化，與國外某品牌DCS相比，具有以下優(yōu)勢功能：總線拓?fù)鋱D支持自動生成，組態(tài)工具支持算法塊強(qiáng)制，畫面編輯支持第三方通用腳本（Python），且圖元庫更加豐富等。

3.2 系統(tǒng)可靠性

可靠性指標(biāo)方面，本系統(tǒng)可用率≥99.9%，達(dá)到行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求（DL/T 659—2016[15]）。截至2021年12月，本產(chǎn)品完成投運(yùn)的華能玉環(huán)電廠1號超超 臨界1 055 MW機(jī)組和華能福州電廠2號亞臨界350 MW機(jī)組已安全穩(wěn)定運(yùn)行超過1年，從未出現(xiàn)因DCS本身故障引起的停機(jī)事件。機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，保護(hù)投入動作無誤，自動調(diào)節(jié)品質(zhì)優(yōu)良。

3.3 系統(tǒng)兼容性

華能睿渥全國產(chǎn)DCS的整體框架與傳統(tǒng)DCS一致（圖1），有助于用戶對系統(tǒng)的了解與掌握。利用本系統(tǒng)對在役機(jī)組進(jìn)行國產(chǎn)化改造時(shí)，不需對機(jī)組原控制系統(tǒng)架構(gòu)方面做大的調(diào)整，即可實(shí)現(xiàn)良好的兼容；對于新建機(jī)組，不存在與舊產(chǎn)品的兼容性問題，可直接推廣應(yīng)用本系統(tǒng)。

3.4 完全自主可控

全國產(chǎn)化DCS是包括控制器、I/O模件（含DEH、現(xiàn)場總線）在內(nèi)的所有軟硬件均采用國產(chǎn)自主可控系統(tǒng)和元器件，即：操作系統(tǒng)（包括桌面和嵌入式）、元器件（包括芯片、分立元器件等）、數(shù)據(jù)庫和應(yīng)用軟件等全部采用國產(chǎn)自主可控技術(shù)和產(chǎn)品。

本系統(tǒng)的桌面及嵌入式應(yīng)用軟件均基于國產(chǎn)操作系統(tǒng)自主設(shè)計(jì)研發(fā)，硬件完全采用國產(chǎn)元器件自主設(shè)計(jì)研發(fā)，國產(chǎn)化率達(dá)到100%，擁有自主知識產(chǎn)權(quán)。

作為汽輪機(jī)核心控制系統(tǒng)，DEH的國產(chǎn)化是DCS實(shí)現(xiàn)全國產(chǎn)化的重要標(biāo)志。本系統(tǒng)采用國產(chǎn)元器件，自主設(shè)計(jì)研發(fā)DEH系統(tǒng)專用軟、硬件系統(tǒng)，是國內(nèi)首個(gè)國產(chǎn)化率100% DEH系統(tǒng)。DEH控制器的計(jì)算周期可設(shè)置到50 ms以下，本系統(tǒng)示范工程項(xiàng)目為20 ms。同時(shí)開發(fā)的DEH專用轉(zhuǎn)速卡、伺服驅(qū)動卡、伺服從卡及伺服適配放大卡，具有適應(yīng)不同汽輪機(jī)廠家EH電液驅(qū)動電流的能力，且DEH和DCS的控制器采用統(tǒng)一的硬件平臺和軟件組態(tài)平臺，具備DCS/DEH一體化的能力。

采用MCU與FPGA芯片開發(fā)軟硬件協(xié)同的現(xiàn)場總線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了基于國產(chǎn)軟硬件的現(xiàn)場總線通信功能，現(xiàn)場總線主站技術(shù)達(dá)到100%全國產(chǎn)。

經(jīng)工業(yè)和信息化部電子第五研究所數(shù)據(jù)中心審查，本系統(tǒng)電子元器件國產(chǎn)化率達(dá)100%。

3.5 安全功能

華能睿渥全國產(chǎn)DCS通過歐盟EN61010-1: 2010/A1:2019和EN IEC61010-2-201:2018標(biāo)準(zhǔn)的低電壓指令（LVD）以及歐盟EN61000-6-2:2005和EN61000-6-4:2007/A1:2011標(biāo)準(zhǔn)的電磁兼容指令（EMC）數(shù)十項(xiàng)嚴(yán)苛測試，各項(xiàng)試驗(yàn)結(jié)果和認(rèn)證指標(biāo)均表現(xiàn)良好，獲得CE-LVD證書和CE-EMC證書，表明該系統(tǒng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)、研發(fā)以及標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用和極端環(huán)境下測試結(jié)果均滿足歐洲安全規(guī)范和電磁兼容高標(biāo)準(zhǔn)的要求[16]。

3.6 智能功能

依托華能睿渥全國產(chǎn)DCS示范應(yīng)用機(jī)組，在傳統(tǒng)控制器基礎(chǔ)上加入多種智能控制算法，開發(fā)了智能控制器，并且實(shí)現(xiàn)了智能算法塊圖形化拖拽式應(yīng)用。已完成了狀態(tài)觀測器、相位補(bǔ)償網(wǎng)絡(luò)、水燃比模糊預(yù)測控制器等16個(gè)智能算法塊的研發(fā)、測試、集成，實(shí)現(xiàn)了協(xié)調(diào)系統(tǒng)優(yōu)化控制、汽溫系統(tǒng)優(yōu)化控制、冷端系統(tǒng)運(yùn)行優(yōu)化、關(guān)鍵設(shè)備健康度分析等功能。

4 應(yīng)用情況

2020年11月，華能睿渥DCS（型號：HNICS- T316火電版）成功在中國華能集團(tuán)公司福州電廠350 MW機(jī)組投用，為國內(nèi)首臺套完全自主可控DCS機(jī)組，實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽輪機(jī)（含DEH）、發(fā)電機(jī)的全覆蓋控制。同月，華能睿渥DCS完成中國華能集團(tuán)公司玉環(huán)電廠1 055 MW機(jī)組控制系統(tǒng)改造、并網(wǎng)投運(yùn)，為國內(nèi)首臺套百萬千瓦級完全自主可控DCS機(jī)組，標(biāo)志著我國高參數(shù)、大容量發(fā)電領(lǐng)域核心控制設(shè)備實(shí)現(xiàn)完全自主可控[17-19]。

2021年，華能睿渥DCS從主控系統(tǒng)成功擴(kuò)展為主控+輔控一體化控制，完成瑞金電廠2臺百萬千瓦高效超超臨界二次再熱機(jī)組成功投運(yùn)，首次在全廠范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)了完整的全國產(chǎn)DCS/DEH主輔一體化控制系統(tǒng)[20-21]。

5 存在的問題

1）產(chǎn)品須不斷完善國外品牌DCS發(fā)展至今，已經(jīng)歷20余年的優(yōu)化與升級，華能睿渥全國產(chǎn)DCS雖已成功應(yīng)用，但新產(chǎn)品仍需要通過不斷優(yōu)化才能趨于成熟。從目前取得的成果來看，產(chǎn)品進(jìn)一步開發(fā)勢在必行，后續(xù)將結(jié)合國產(chǎn)軟硬件生態(tài)，引入可信計(jì)算與人工智能技術(shù)，對產(chǎn)品進(jìn)一步迭代升級。

2）開發(fā)成本較高國產(chǎn)軟硬件生態(tài)尚不完整，各類器件和設(shè)備的品牌、選型受限，功能單一，軟硬件產(chǎn)品性價(jià)比低，同時(shí)產(chǎn)品的優(yōu)化需求高、迭代速度較快，從多方面增加了DCS的開發(fā)成本，導(dǎo)致產(chǎn)品的價(jià)格問題較為明顯[22]。

3）供貨周期較長近2年來，由于供應(yīng)鏈問題，部分芯片供應(yīng)周期普遍加長，造成DCS供貨周期延長，因此，亟需建立起全國產(chǎn)DCS整套系統(tǒng)的多源化硬件選型體系。

4）亟需政策支持相比成熟產(chǎn)品，新研制的全國產(chǎn)DCS在穩(wěn)定性、適應(yīng)性上有待進(jìn)一步驗(yàn)證，導(dǎo)致市場接受度較低，用戶應(yīng)用的積極性不高。因此，建議加大對自主可控工控產(chǎn)品推廣應(yīng)用的支持力度，同時(shí)希望得到國家、發(fā)電央企相關(guān)財(cái)政、采購政策支持，加大產(chǎn)品的推廣應(yīng)用力度，攤薄產(chǎn)品研發(fā)初期的投入費(fèi)用，提高產(chǎn)品的性價(jià)比，從而提高其市場競爭力，形成良性循環(huán)，以應(yīng)用促進(jìn)產(chǎn)業(yè)鏈成熟發(fā)展。

6 結(jié) 語

中國華能集團(tuán)聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢技術(shù)力量，研制出國內(nèi)首套全國產(chǎn)DCS，并在百萬千瓦機(jī)組成功應(yīng)用，解決了工控系統(tǒng)的“卡脖子”問題，實(shí)現(xiàn)了火電機(jī)組控制系統(tǒng)完全自主可控，整體達(dá)到國際先進(jìn)水平，核心軟件與硬件技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平；本國產(chǎn)控制系統(tǒng)已大規(guī)模推廣應(yīng)用，極大地推動了國產(chǎn)軟硬件與產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，提振了國人自主創(chuàng)新的信心與決心，對提高電力基礎(chǔ)設(shè)施網(wǎng)絡(luò)安全水平、保障國家能源安全和實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)具有重大意義。