國(guó)產(chǎn)分散控制系統(tǒng)主要性能測(cè)試對(duì)比

盧 化，蔡鈞宇，蔡萍萍，蘇 燁，李 飛

（1.杭州意能電力技術(shù)有限公司，浙江 杭州 310014； 2.國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院，浙江 杭州 310014）

隨著國(guó)家對(duì)工業(yè)領(lǐng)域自主可控要求的提高以及著力解決“卡脖子”技術(shù)問題，各大分散控制系統(tǒng)（DCS）廠家推出了各自的自主可控DCS，并逐步投入應(yīng)用[1]。從2019年4月開始，中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)發(fā)電自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)受各發(fā)電集團(tuán)、DCS廠家或發(fā)電廠的委托，組織國(guó)網(wǎng)浙江省電力有限公司電力科學(xué)研究院專家和各DCS廠家資深研發(fā)測(cè)試人員組成測(cè)試組，對(duì)各種DCS的性能及應(yīng)用功能進(jìn)行了較深入的測(cè)試和評(píng)估。

測(cè)試的DCS涵蓋8套國(guó)產(chǎn)DCS及1套進(jìn)口系統(tǒng)，其中自主可控DCS有華能睿渥HNICS-T316、華電睿藍(lán)maxCHD、科遠(yuǎn)NT6000-V5以及國(guó)能智深 EDPF-NT（記為“A—D”，非順序?qū)?yīng)）；其他DCS有國(guó)核自儀NuCON、中控ECS-700、新華 XDC800B、和利時(shí)MACS-V6.5、西屋OVATION（記為“E—H”及“J”，非順序?qū)?yīng)），除西屋系統(tǒng)以外，其他均為國(guó)產(chǎn)DCS。

1 測(cè)試要點(diǎn)

對(duì)DCS性能測(cè)試而言，系統(tǒng)穩(wěn)定性、控制器處理周期以及系統(tǒng)響應(yīng)實(shí)時(shí)性等都是測(cè)試的重要內(nèi)容[2-4]。為了提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，DCS控制器、通信網(wǎng)絡(luò)均冗余配置，運(yùn)行過程中在發(fā)生冗余切換時(shí)能否無擾切換，也是系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要環(huán)節(jié)。影響系統(tǒng)穩(wěn)定性的其他重要環(huán)節(jié)還包括抗干擾能力、電源適應(yīng)能力以及系統(tǒng)軟件的成熟度等。在抗干擾能力測(cè)試中，以熱電偶溫度信號(hào)為例，測(cè)試了交流和直流共模抑制比、差模抑制比以及抗射頻干擾的能力[5]。

在系統(tǒng)的組態(tài)軟件中，一般都設(shè)計(jì)有溫度變化速率保護(hù)模塊，如果該模塊不符合設(shè)計(jì)要求，不但不能防止設(shè)備誤動(dòng)而且可能導(dǎo)致保護(hù)拒動(dòng)。另外，溫度變化速率的計(jì)算值與I/O模件的掃描周期、控制器的處理周期以及相互之間的配合算法有關(guān)，速率保護(hù)模塊的測(cè)試值與設(shè)定值之間的匹配度一定程度也反映了系統(tǒng)的成熟度。所以，溫度變化速率保護(hù)模塊也是測(cè)試要點(diǎn)之一。

2 主要性能及參數(shù)比較

測(cè)試評(píng)估主要參照《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（DL/T 261-2012）以及《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》（DL/T 659-2016），本文根據(jù)測(cè)試報(bào)告，就主要性能及參數(shù)比較如下。

2.1 控制器處理周期及其穩(wěn)定性

2.1.1 測(cè)試方法

在被測(cè)試的控制器中增加組態(tài)邏輯，設(shè)置1個(gè)非門，將非門輸出連接至其輸入端，并通過1路DO輸出。將錄波器接入DO通道的輸出端。錄波器上觀察的脈寬即為控制器處理周期。

2.1.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS控制器處理周期及其穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果見表1。測(cè)試中出現(xiàn)幾種問題：1）個(gè)別系統(tǒng)控制器存在快速處理狀態(tài)下，處理周期不穩(wěn)定現(xiàn)象；2）個(gè)別系統(tǒng)由于設(shè)置不當(dāng)，出現(xiàn)了處理周期延長(zhǎng)50%的情況；3）某系統(tǒng)控制器與I/O卡通信速率為1.5 Mbps同步模式下，在處理周期為200 ms時(shí)，偶然還有狀態(tài)翻轉(zhuǎn)丟失情況，通信速率改為500 Kbps異步模式后，處理周期比較均勻。

表1 各DCS控制器處理周期及其穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果 Tab.1 Processing cycle and stability of each DCS

根據(jù)測(cè)試狀況及表1可見：1）自主可控DCS在處理速度上，多數(shù)達(dá)到進(jìn)口DCS水平，部分超越目前在用的進(jìn)口DCS，B、C 2個(gè)自主可控DCS在處理周期為10 ms時(shí)仍能穩(wěn)定運(yùn)行；2）非自主可控DCS與進(jìn)口DCS大體處于相同性能水平，較好的系統(tǒng)在20 ms能夠穩(wěn)定運(yùn)行，大部分系統(tǒng)在100 ms時(shí)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行，E、H 2個(gè)系統(tǒng)的處理周期及其穩(wěn)定性稍差。

2.2 控制器切換穩(wěn)定性

2.2.1 測(cè)試方法

在被測(cè)試的控制器中增加組態(tài)邏輯，設(shè)置1個(gè)計(jì)數(shù)模塊，其輸入為DI信號(hào)，將專用脈沖信號(hào)發(fā)生器接到DI端。設(shè)置脈沖個(gè)數(shù)為n，脈沖寬度為處理器處理周期。在脈沖信號(hào)發(fā)送過程中，用關(guān)停、重置或拔出控制器方式使雙冗余控制器發(fā)生切換。脈沖發(fā)送結(jié)束后，比較計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)結(jié)果與n值，如果相同，則說明切換穩(wěn)定無擾動(dòng)，差值越大則系統(tǒng)越不穩(wěn)定。

2.2.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS控制器切換穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果見表2， 表2中的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)與實(shí)際脈沖個(gè)數(shù)之差。由表2可見，在控制器切換穩(wěn)定性方面，自主可控DCS和其他國(guó)產(chǎn)DCS多數(shù)達(dá)到目前在用的 進(jìn)口DCS水平，部分超過進(jìn)口系統(tǒng)。其中，A、G 2個(gè)系統(tǒng)的控制器在50 ms處理周期下切換不丟包，性能最優(yōu)；B、C、F 3個(gè)系統(tǒng)的控制器在100 ms處理周期下切換不丟包，屬于中等水平；大部分系統(tǒng)的控制器在200 ms處理周期下切換都能達(dá)到穩(wěn)定；D、H 2個(gè)系統(tǒng)在該方面的性能較弱。

表2 各DCS控制器切換穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果 Tab.2 Switching stability test results of DCS controllers

測(cè)試過程中還發(fā)現(xiàn)的問題如下。

1）大部分DCS在控制器切換過程中存在丟包情況，但測(cè)試過程沒有對(duì)正常運(yùn)行造成明顯的影響。一般情況下，隨著控制器處理速度加快，丟包現(xiàn)象會(huì)更明顯。

2）通過停一側(cè)控制器進(jìn)行切換與通過拔網(wǎng)線進(jìn)行切換相比較，測(cè)試結(jié)果可能不同。

3）某系統(tǒng)在控制器切換過程中，丟包數(shù)量與控制器下掛I/O卡數(shù)量有關(guān)，卡數(shù)減少50%，丟包明顯減少。

4）某系統(tǒng)控制器切換過程中，AO信號(hào)在趨勢(shì)圖中有3～4 s曲線斷裂現(xiàn)象。

5）某系統(tǒng)緩慢拔出控制器時(shí)有可能進(jìn)入雙主狀態(tài)且無法自行恢復(fù)。

2.3 網(wǎng)絡(luò)切換穩(wěn)定性

2.3.1 測(cè)試方法

測(cè)試方法同控制器切換穩(wěn)定性測(cè)試相同，在脈沖信號(hào)發(fā)送過程中，分別用拔網(wǎng)線或關(guān)停交換機(jī)方式使雙冗余網(wǎng)絡(luò)發(fā)生切換或成單網(wǎng)運(yùn)行。脈沖發(fā)送結(jié)束后，比較計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)結(jié)果與n值，如果相同，則說明切換穩(wěn)定無擾動(dòng)，差值越大則系統(tǒng)越不穩(wěn)定。

2.3.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS網(wǎng)絡(luò)切換穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果見表3，表3中的數(shù)據(jù)為計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)與實(shí)際脈沖個(gè)數(shù)之差。網(wǎng)絡(luò)切換理論上與控制器處理周期無關(guān)，但由于測(cè)試環(huán)境離不開控制器，同時(shí)為了揭示網(wǎng)絡(luò)切換穩(wěn)定性在不同處理速度下是否有差異，所以提供了在不同控制器處理周期下的測(cè)試數(shù)據(jù)。測(cè)試數(shù)據(jù)表明：自主可控DCS及其他DCS在網(wǎng)絡(luò)切換過程中表現(xiàn)穩(wěn)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

表3 各DCS網(wǎng)絡(luò)切換穩(wěn)定性測(cè)試結(jié)果 Tab.3 Switching stability test results of DCS networks

實(shí)際測(cè)試過程還發(fā)現(xiàn)的問題如下。

1）個(gè)別DCS在網(wǎng)絡(luò)切換過程中存在丟包情況，經(jīng)修改后丟包現(xiàn)象得以消除。

2）某DCS在進(jìn)行歷史站A/B斷網(wǎng)切換過程中，如果某個(gè)歷史站雙網(wǎng)切斷，系統(tǒng)狀態(tài)圖仍然顯示正常。

3）某DCS控制器和擴(kuò)展柜的通信是單路網(wǎng)線，未真正冗余。

4）某DCS在網(wǎng)絡(luò)切換過程中，對(duì)控制器A、B網(wǎng)試驗(yàn)，拔掉主控DPU A網(wǎng)時(shí)，出現(xiàn)報(bào)警，但在同一時(shí)刻，事件報(bào)警窗口中又出現(xiàn)該報(bào)警恢復(fù)。

2.4 開關(guān)量采集實(shí)時(shí)性

2.4.1 測(cè)試方法

在被測(cè)試的DCS控制器中增加組態(tài)邏輯，設(shè)置1個(gè)計(jì)數(shù)模塊，其輸入為DI信號(hào)，將專用脈沖信號(hào)發(fā)生器接到DI端。設(shè)置脈沖個(gè)數(shù)為n，脈沖寬度為控制器處理周期或者硬件掃描周期中的大值。確認(rèn)計(jì)數(shù)器能正確累計(jì)輸入脈沖的個(gè)數(shù)時(shí)，逐漸減小脈沖周期，直到計(jì)數(shù)結(jié)果小于n，將之前能正確計(jì)數(shù)的最小脈沖寬度作為DI采集的實(shí)時(shí)性參數(shù)[6]。

2.4.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS開關(guān)量采集實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果見表4。開關(guān)量采集實(shí)時(shí)性受制于DI的采樣周期和處理器的處理周期，由兩者的最小值決定。

由表4測(cè)試數(shù)據(jù)可見：

表4 各DCS開關(guān)量采集實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果 Tab.4 Real time test results of DCS digital signal acquisition

1）自主可控DCS的DI采集實(shí)時(shí)性均符合行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，整體表現(xiàn)優(yōu)于進(jìn)口系統(tǒng)。其中B、C 2個(gè)系統(tǒng)在該方面性能最優(yōu)，可實(shí)現(xiàn)10 ms的通道采集實(shí)時(shí)性。

2）非自主可控DCS多數(shù)也達(dá)到目前在用的進(jìn)口DCS水平，個(gè)別優(yōu)于進(jìn)口DCS。大部分系統(tǒng)的開關(guān)量采集實(shí)時(shí)性為50 ms或以下；H系統(tǒng)在該方面的性能最差，為100 ms。

2.5 模擬量采集實(shí)時(shí)性

2.5.1 測(cè)試方法

用信號(hào)發(fā)生器給AI端送高低變化量（A1為高值，A2為低值），在被測(cè)試的DCS控制器中增加一組組態(tài)邏輯：AI為模擬量輸入模塊，引至H/L高低限報(bào)警模塊，再引至計(jì)數(shù)模塊。根據(jù)不同脈寬使信號(hào)發(fā)生器發(fā)送n個(gè)周期變化量。脈沖發(fā)送結(jié)束后，檢查計(jì)數(shù)模塊的計(jì)數(shù)結(jié)果，以能正確記數(shù)n值時(shí)的模擬量最小變化周期作為AI采集實(shí)時(shí)性參數(shù)[7]。

2.5.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS模擬量采集實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果見表5。模擬量采集實(shí)時(shí)性受制于AI的采樣周期（AI采樣周期通常大于處理器處理周期）。

表5 各DCS模擬量采集實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果 Tab.5 Real time test results of DCS analog signal acquisition

由表5測(cè)試數(shù)據(jù)可見：

1）自主可控DCS整體表現(xiàn)略遜于進(jìn)口DCS，A系統(tǒng)優(yōu)于進(jìn)口系統(tǒng)，B、C 2個(gè)系統(tǒng)略差。

2）非自主可控DCS整體表現(xiàn)較好，E、G優(yōu)于進(jìn)口DCS。其他系統(tǒng)也達(dá)到目前在用的進(jìn)口DCS水平，其中G系統(tǒng)性能最優(yōu)，可實(shí)現(xiàn)80 ms的采集實(shí)時(shí)性。

3）絕大部分國(guó)產(chǎn)DCS可實(shí)現(xiàn)250 ms的采集實(shí)時(shí)性，滿足標(biāo)準(zhǔn)的要求；B系統(tǒng)有待改進(jìn)，采集實(shí)時(shí)性為500 ms，不滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.6 網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性

2.6.1 測(cè)試方法

選擇2臺(tái)處理周期相同的控制器，作為發(fā)送控制器和接收控制器；在發(fā)送控制器中建立置0/1模塊，輸出一路至DO通道，另一路發(fā)送至接收控制器，由接收控制器發(fā)送至其下的DO通道。2個(gè)DO通道信號(hào)硬接線接入SOE系統(tǒng)；SOE報(bào)告中2個(gè)信號(hào)的時(shí)間差為網(wǎng)絡(luò)傳輸時(shí)延，反映實(shí)時(shí)性。

2.6.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果見表6。表6中給出不同控制器處理周期下測(cè)試數(shù)據(jù)。受測(cè)試條件所限，C、G 2個(gè)系統(tǒng)未做相關(guān)測(cè)試，部分系統(tǒng)也只做了典型工況的測(cè)試。非區(qū)間數(shù)據(jù)為測(cè)試的平均值。

表6 各DCS網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性測(cè)試結(jié)果 Tab.6 Real time test results of DCS network data transmission

由表6測(cè)試數(shù)據(jù)表明：

1）自主可控DCS及其他DCS在網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性方面，沒有實(shí)質(zhì)性差距，都達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。

2）從已有數(shù)據(jù)看，A系統(tǒng)表現(xiàn)最好，控制器在20 ms處理周期下，傳輸實(shí)時(shí)性達(dá)到37 ms。

3）B系統(tǒng)也表現(xiàn)不錯(cuò)，但控制器在20 ms與 50 ms處理周期下，測(cè)試數(shù)據(jù)已無明顯差別，說明此時(shí)傳輸實(shí)時(shí)性受交換機(jī)影響。

4）多數(shù)DCS測(cè)試數(shù)據(jù)基本在控制器1～2個(gè)處理周期之間，說明網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性與控制器處理周期存在相關(guān)性。

2.7 其他與時(shí)間相關(guān)測(cè)試

2.7.1 測(cè)試方法

DI操作指令響應(yīng)時(shí)間：將開關(guān)量操作輸出信號(hào)直接引至該操作對(duì)象反饋信號(hào)輸入端，記錄自操作員站鍵盤指令發(fā)出到屏幕上反饋信號(hào)顯出這段過程的時(shí)延。

AI操作指令響應(yīng)時(shí)間：將模擬量操作輸出信號(hào)直接引至該操作對(duì)象反饋信號(hào)輸入端，操作員站上輸入一指令，記錄自操作員站鍵盤指令發(fā)出到屏幕上反饋信號(hào)顯出這段過程的時(shí)延。

SOE分辨力[8]：將SOE信號(hào)發(fā)生器的4個(gè)信號(hào)接入DCS，設(shè)置信號(hào)間隔1 ms，檢查SOE報(bào)表。

2.7.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS控制系統(tǒng)操作指令響應(yīng)時(shí)間及SOE分辨力測(cè)試結(jié)果見表7。由表7測(cè)試數(shù)據(jù)表明：

表7 各DCS操作指令響應(yīng)時(shí)間及SOE分辨力 Tab.7 Response time of operation command and SOE resolution

1）自主可控DCS及其他DCS在DI操作指令響應(yīng)時(shí)間方面，無實(shí)質(zhì)性差別，基本都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求（E系統(tǒng)DI操作指令響應(yīng)時(shí)間略超標(biāo)）。

2）自主可控DCS在AI操作指令響應(yīng)時(shí)間方面，整體表現(xiàn)強(qiáng)于進(jìn)口DCS，都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。以A和C系統(tǒng)表現(xiàn)最優(yōu)，達(dá)到0.9 s以下。

3）自主可控DCS及其他DCS在SOE分辨力方面，無實(shí)質(zhì)性差別，都達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.8 抗干擾能力

2.8.1 測(cè)試方法

1）共模抑制比測(cè)試方法

直流共模抑制比測(cè)試：選擇熱電偶通道，接入500 ℃的信號(hào)。在通道負(fù)端對(duì)地之間接入直流共模干擾發(fā)生器，逐漸增大發(fā)生器輸出電壓，直至被試驗(yàn)通道信號(hào)在畫面顯示值產(chǎn)生明顯變化量，計(jì)算ΔU，記此時(shí)共模干擾電壓為Ud。按照式(1)計(jì)算直流共模抑制比δCMRR,d：

直流共模干擾發(fā)生器換為交流共模干擾發(fā)生器，可以得到交流共模抑制比δCMRR,a[9]。

2）差模抑制比測(cè)試方法

選擇熱電偶通道，接入500 ℃的信號(hào)，串接交流差模干擾信號(hào)，逐漸增大干擾信號(hào)發(fā)生器輸出，直至被試驗(yàn)的通道信號(hào)在畫面顯示值產(chǎn)生明顯的變化量，計(jì)算ΔU，記錄此時(shí)的干擾電壓值U，按照式(2)計(jì)算差模抑制比δNMR：

3）抗射頻干擾測(cè)試方法

選擇1個(gè)AI或AO信號(hào)，用頻率為400～500 MHz、功率為5 W的對(duì)講機(jī)作干擾源，從1.5 m外由遠(yuǎn)至近對(duì)該信號(hào)進(jìn)行干擾，直至貼近端子板。檢查畫面上信號(hào)是否超差[10]。

2.8.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS抗干擾測(cè)試結(jié)果見表8。另外，受測(cè)試條件限制，部分DCS及部分項(xiàng)目未做相關(guān)測(cè)試。

由表8測(cè)試數(shù)據(jù)可見：

1）對(duì)于直流共模抑制比和交流共模抑制比，已測(cè)試過的系統(tǒng)都表現(xiàn)不錯(cuò)，測(cè)試數(shù)據(jù)遠(yuǎn)高于標(biāo)準(zhǔn)要求。

2）抗差模干擾能力上，多數(shù)自主可控DCS達(dá)到甚至超過進(jìn)口DCS水平。以A、B、G表現(xiàn)較好，達(dá)到60甚至70以上。個(gè)別自主可控DCS抗差模干擾能力有待進(jìn)一步加強(qiáng)。

測(cè)試中出現(xiàn)的問題：

1）某DCS交流共模抑制比測(cè)試未通過，后經(jīng)改變信號(hào)接線方式后復(fù)測(cè)，測(cè)試通過。

2）某DCS在給定一K型熱電偶500 ℃、差模干擾電壓加至60 mV時(shí)，信號(hào)基本保持原值。當(dāng)加至63 mV時(shí)，信號(hào)出現(xiàn)精度要求范圍內(nèi)的變化，但1 min后，信號(hào)跳變到480 ℃，且不可恢復(fù)。當(dāng)加到70 mV時(shí)，信號(hào)直接跳變到480 ℃，且不可恢復(fù)。

2.9 電源適應(yīng)能力

2.9.1 測(cè)試方法

將調(diào)壓器的輸出作為DCS的供電電源，在供電電源電壓變化過程中，檢查DCS的工作狀況。

2.9.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS電源適應(yīng)能力測(cè)試結(jié)果見表9。由表9測(cè)試數(shù)據(jù)可見：

表9 各DCS電源適應(yīng)能力測(cè)試結(jié)果 Tab.9 Test results of adaptability of DCS power supply

1）自主可控DCS的電源適應(yīng)能力都達(dá)到甚至超過進(jìn)口DCS水平。其中A系統(tǒng)的電源適應(yīng)能力最強(qiáng)，范圍為25～258 V；

2）大部分DCS低壓適應(yīng)能力范圍為65～80 V，F(xiàn)系統(tǒng)的低壓適應(yīng)能力稍差，為128 V；在高壓適應(yīng)能力方面，各個(gè)DCS的性能接近，其中D系統(tǒng)的高壓適應(yīng)能力最強(qiáng)，為264 V。

2.10 速率保護(hù)功能塊有效性

2.10.1 測(cè)試方法

根據(jù)組態(tài)軟件的要求，選擇帶速率保護(hù)的溫度信號(hào)，在輸入端用信號(hào)發(fā)生器輸入按設(shè)定變化速率變化的信號(hào)，檢查速率保護(hù)閉鎖功能是否正常。

2.10.2 測(cè)試結(jié)果

各DCS速率保護(hù)功能塊有效性測(cè)試結(jié)果見 表10。由表10測(cè)試數(shù)據(jù)可見：

表10 各DCS速率保護(hù)功能塊有效性測(cè)試結(jié)果 Tab.10 Results of effectiveness test for temperature rise rate protection function blocks in each DCS

1）大部分自主可控DCS與進(jìn)口DCS相比還有差距。

2）個(gè)別DCS速率保護(hù)功能塊不符合要求，有待改進(jìn)。B、E、H 3個(gè)系統(tǒng)偏差較大，性能需要改進(jìn)；D系統(tǒng)性能最差無法正常使用，亟待解決。

3）C、J 2個(gè)系統(tǒng)性能最優(yōu)，可實(shí)現(xiàn)無偏差速率保護(hù)，F(xiàn)系統(tǒng)性能次優(yōu)，偏差為5%左右，F(xiàn)、G 2個(gè)系統(tǒng)偏差都比較小，分別為15%和20%。

2.11 其他特性

對(duì)DCS其他系統(tǒng)特性，如系統(tǒng)負(fù)荷率、系統(tǒng)容錯(cuò)性、時(shí)鐘同步、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與檢索、組態(tài)中的關(guān)鍵模塊以及工程師站的相關(guān)功能等[6,11]，也都做了相應(yīng)測(cè)試，各系統(tǒng)以上測(cè)試項(xiàng)的測(cè)試結(jié)果都符合標(biāo)準(zhǔn)要求，自主可控DCS與其他DCS相比，基本保持了同一水平。

3 自主可控DCS總體評(píng)價(jià)

3.1 自主可控DCS的優(yōu)勢(shì)

1）控制器性能大部分自主可控DCS處理器運(yùn)行速度都比進(jìn)口DCS快，有2個(gè)系統(tǒng)在10 ms處理周期下也能穩(wěn)定運(yùn)行。進(jìn)口DCS一般快速處理周期為50 ms。

2）控制器運(yùn)行負(fù)荷率在完成大致相同邏輯運(yùn)算量前提下，大部分自主可控DCS控制器負(fù)荷率都比較低。目前常規(guī)火電機(jī)組自主可控DCS控制器負(fù)荷率基本都可以達(dá)到20%以下。

3）處理器切換穩(wěn)定性自主可控DCS處理器切換穩(wěn)定性整體與進(jìn)口DCS齊平，在100 ms處理周期下，切換過程不丟包，個(gè)別DCS能做到50 ms下不丟包。進(jìn)口DCS在200 ms處理周期下也仍有丟包情況發(fā)生。

4）開關(guān)量采集實(shí)時(shí)性自主可控DCS整體表現(xiàn)優(yōu)于進(jìn)口DCS，最快DCS能達(dá)到10 ms采集周期，最慢為50 ms采集周期，與進(jìn)口DCS持平。

5）TC卡抗差模干擾能力有2個(gè)自主可控DCS差模抑制比在60 dB以上，超過進(jìn)口DCS。

6）網(wǎng)絡(luò)傳輸實(shí)時(shí)性自主可控DCS整體表現(xiàn)優(yōu)于進(jìn)口DCS，4個(gè)系統(tǒng)基本達(dá)到200 ms以下，進(jìn)口DCS在190～1 000 ms范圍。

3.2 自主控DCS存在問題

測(cè)試中反映出自主可控DCS與進(jìn)口DCS相比，還存在以下方面需進(jìn)一步加強(qiáng)。

1）系統(tǒng)成熟度測(cè)試中部分自主可控DCS的隨機(jī)錯(cuò)誤出現(xiàn)的概率以及遇到的不合理情況次數(shù)高于進(jìn)口DCS。主要因?yàn)樽灾骺煽谼CS研發(fā)周期短，實(shí)際應(yīng)用少，一些部件需要長(zhǎng)期運(yùn)行后才能測(cè)出問題，因此自主可控DCS需經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行后發(fā)現(xiàn)并解決問題才能逐漸趨于成熟。

2）系統(tǒng)的易用性總體而言，進(jìn)口DCS提供的操作功能更全面，而自主可控DCS是近兩年集中研發(fā)攻關(guān)，國(guó)內(nèi)廠家將主要精力放在關(guān)鍵部件的國(guó)產(chǎn)化替代上，因而在系統(tǒng)的易用性方面相對(duì)投入較少，在此方面自主可控DCS需要加強(qiáng)，提高系統(tǒng)的易用性以及便捷性。

3）模擬量采集實(shí)時(shí)性此方面自主可控DCS整體稍弱于進(jìn)口DCS，個(gè)別DCS采集實(shí)時(shí)性達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的要求。

4）性能進(jìn)一步提高自主可控DCS是一個(gè)復(fù)雜系統(tǒng)，其性能受到芯片、數(shù)據(jù)庫(kù)、操作系統(tǒng)、服務(wù)器等上下游產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)產(chǎn)品性能的影響，在功能及性能上有一定的突破并趕超國(guó)外同類產(chǎn)品后才能給DCS提供更好的性能支撐。

4 應(yīng)用情況

目前，自主可控DCS已開始進(jìn)入實(shí)用階段。其中華能睿渥HNICS-T316系統(tǒng)于2020年11月應(yīng)用于華能福州電廠燃煤2號(hào)機(jī)組以及華能玉環(huán)電廠超超臨界1 000 MW燃煤1號(hào)機(jī)組；華電睿藍(lán)maxCHD系統(tǒng)于2020年11月應(yīng)用于華電蕪湖電廠超超臨界600 MW燃煤1號(hào)機(jī)組，于2021年4月應(yīng)用于華電浙江龍游熱電200 MW級(jí)燃?xì)庹羝?lián)合循環(huán)燃機(jī)控制系統(tǒng)；國(guó)能智深EDPF-NT系統(tǒng)于2021年4月應(yīng)用于國(guó)能內(nèi)蒙古布連電廠超超臨界660 MW燃煤2號(hào)機(jī)組；科遠(yuǎn)NT6000-V5系統(tǒng)于2021年5月應(yīng)用于大唐南京發(fā)電廠超超臨界 660 MW燃煤2號(hào)機(jī)組。

以上各系統(tǒng)自投運(yùn)以來，運(yùn)行情況良好，至投稿時(shí)間為止，未發(fā)生因控制系統(tǒng)故障而停機(jī)事件。

5 結(jié) 語

通過本次測(cè)試，在主要性能以及主要應(yīng)用功能方面，自主可控DCS與進(jìn)口DCS已基本無差距，基本性能和應(yīng)用功能均已基本滿足《火力發(fā)電廠分散控制系統(tǒng)驗(yàn)收測(cè)試規(guī)程》（DL/T 659—2016）以及《火力發(fā)電廠熱工自動(dòng)化系統(tǒng)可靠性評(píng)估技術(shù)導(dǎo)則》（DL/T 261—2012）的要求，部分指標(biāo)高于行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求，少數(shù)指標(biāo)優(yōu)于進(jìn)口DCS，如處理周期、冗余切換穩(wěn)定性、系統(tǒng)實(shí)時(shí)性以及抗干擾性等方面。如果在系統(tǒng)易用性上進(jìn)行加強(qiáng)，并且不斷優(yōu)化改進(jìn)系統(tǒng)性能，假以時(shí)日，自主可控DCS必將得到更大提升。

自主可控DCS各具優(yōu)點(diǎn)、互有優(yōu)勢(shì)，通過中國(guó)自動(dòng)化學(xué)會(huì)發(fā)電自動(dòng)化專業(yè)委員會(huì)組織的各DCS廠家參與的測(cè)試小組互相測(cè)試，相互比較共同 促進(jìn)，各自取長(zhǎng)補(bǔ)短，將加速自主可控DCS的發(fā)展與完善。