李铭
大唐郓城发电有限公司，山东菏泽郓城，274700
摘要：本文简述了1000MW新建机APS系统中关于MCS控制的基本思路，并与传统PID控制系统进行了对比，从M/A控制方式、设定值的生成、自动控制方式、反馈闭环等方面进行阐述，为实现APS提供基础控制思路支持。
关键词：一键启停、APS、MCS、PID、M/A模块、设定值
0.引言
机组自启停控制系统（Automatic Power Plant Start-up and Shut-down，简称APS）是火力发电厂机组自启停控制系统。它是实现机组启动和停运过程自动化的系统。近些年，燃煤机组工艺过程逐渐复杂，各工艺系统的配合、参数耦合性要求越来越高，关联性强，且运行方式多变，对于自动控制系统的设计提出了更高的要求。由于常规模拟量调节回路的手动调整、手／自动切换以及设备联锁的投／切穿插在顺序控制自动过程中，使APS不能“全自动”运行，自然也就无法实现“一键启停”。为了实现APS系统，必须对现有的MCS系统进行优化完善，使之实现全程稳定调节。
1.“交叉引用、条件自举”控制思路
“交叉引用、条件自举”概念的立意是：模拟量自动调节回路把开关量顺序控制的设备启停进程状态引为转换工作方式的条件，开关量顺序控制系统把模拟量自动调节回路的工作方式用作促进过程的条件，相互交叉引用，一但对方条件满足，顺序控制或自动调节回路便自行推升控制层次，完成条件自举，进而自主执行后续任务。设备或工艺系统不论处于运行状态还是待机状态，所有自动调节系统都应在自动位，不应插入人工由“手动”转“自动”的切投。调节回路在自动位时，存在AUTO STANDBY自动备用和AUTO CONTROL自动调节两种状态方式。从AUTO STANDBY状态自动进入到AUTO CONTROL的PID自动调节状态，称为调节系统的自动自举。由AUTO STANDBY到AUTO CONTROL的转换是逻辑组态的难点。
为实现MCS与APS的接口，引入全程自动的概念，这和以往MCS中的自动有明显的不同，在执行机构无故障、所控制的参数及相关参数测量没有故障时，就可将M/A站投入自动，这是一种自动备用状态（AUTOSTANDBY），当工艺条件满足时就进入了真正的自动调节状态（AUTO CONTROL），并自动将被调节参数设置为一个适当的值，不需要任何的人为干预，有利于实现与APS的接口。
2.M/A站的三种控制方式
?第一种是M/A站手动方式，这种方式下由运行人员手动操作；
?第二种为M/A站自动但未进行PID运算的方式，称为AUTO STANDBY方式，这种方式下运行人员无需进行操作，由APS、SCS等系统对M/A站进行预置值操作；
?第三种方式为进行PID运算的自动控制方式，称为AUTO CONTROL方式。M/A站无论处于哪种方式，只要在自动，运行人员就不需要管它，什么时候该关、什么时候该开、什么时该开到哪一个位置、什么时候进入自动调节、设定值如何设定等均无需人为干预。
对于联锁保护等优先级别高的指令，则直接在M/A站的下一级接入，不管M/A站在手动方式还是自动方式，都能联动指令。而对APS、SCS等系统来的操作指令，则接入到M/A站的上一级，M/A站必须在自动方式下，才能接受APS、SCS的指令。这种设计方式，是为了迎合APS的设计思想，体现出更高的自动化水平。
3.设定值SP的两种方式
自动调节系统的设定值SP有二种方式：
?第一种方式为，在进入AUTO CONTROL方式前，设定值SP 跟踪过程值PV，进入AUTO CONTROL后，则设定值SP自动缓慢地无扰过渡到一个正常值；
?第二种方式为，不管M/A站在什么方式，设定值SP均为一个正常值，可以是常数也可以是一个变量，当进入AUTO CONTROL后，由PID的积分作用将过程值PV调节过渡到SP值上来。两种方式的选择，以系统稳定可靠为原则，根据具体特性来决定，不管选用哪一种方式，均无需人为的干预。
4.与常规MCS设计的不同点
4.1 设定值
在通常的MCS设计中，调节回路的设定值环节可以分为这样几种类型：一种是最简单的，设定值只是由运行人员手动增减；二是设定值设计为某个参数（如负荷）的函数，同时可以由运行人员增减其偏置值；三是设定值由上一级主控制回路形成，这种情况是最复杂的，如协调主控回路中的负荷指令和压力定值，直流锅炉给水回路中的给水指令等等。
在设计了APS功能之后，第一种类型须要改为第二种类型，甚至更复杂的第三种类型，即增设一套设定值形成回路。最典型的就是设定值在机组启/停和正常运行阶段有不同的预置值和限制值，其切换可以不需要运行人员干预，但运行人员可以在此基础上进行偏置调整。第二种类型在增加APS功能后有的可以在原来函数基础上扩大函数设定范围，而更多地应采用另外增加一个启停工况下的函数进行设定值切换。
第三种类型更为复杂，因为启停状态下机组可能处于完全不同的运行方式，如直流锅炉最初会处于湿态运行，其给水系统的控制与干态时完全不一样，这时就要设计不同的上级控制回路，并保证各回路之间的无扰切换和跟踪。而协调主控在低负荷下往往因为运行方式的不同，处于机跟踪或炉跟踪，甚至手动状态，这时原来设计的定值形成回路也都相应处于跟踪态，在APS模式下，要另外考虑相应的控制逻辑，保证负荷和压力全程定值的自动调整。
APS设计一般还要求在原有的控制逻辑基础上增设一些常规MCS不设计的控制回路，如与锅炉升压、升温率相关的启动燃油控制回路，汽机旁路控制回路、汽温控制回路等等。
4.2 设定值速率
未考虑APS功能时，MCS控制回路的设定值速率通常都设计为一个固定值，其主要功能仅仅是要保证定值变化过程中不要对控制回路产生一个阶跃的扰动。而机组负荷指令变化率和机前压力设定点变化率也主要是由运行人员进行设定。在增加了APS功能后，设定值变化速率是在机组大幅度变化工况下完成最优启/停方式的主要控制手段。因此，需根据机组启/停运行的特点要增加相当多的速率计算回路，以使各主要控制参数平稳地达到正常运行值，减少机组热应力等的冲击。
4.3 控制器变参数
由于机组整个启/停过程的动态特性变化较大，并且具有较强的非线性特征。因此，采用一个固定的PID参数是很难满足APS投入时实际应用需要的。因此，采用变参数控制甚至是更为复杂的控制策略是必须的。这也就需要进行更多的计算和试验调整。
4.4 设备的初始定位和超驰逻辑
单元机组重要的MCS回路都会设计一套完整的设备初始定位和超驰逻辑，在回路投入自动前，将接受FSSS或SCS发出的联锁置位指令，将MCS输出置为安全或初始位置。增设APS之后，由于设备不仅仅需要设置未投入工作时的初始位，还要设置回路投入后的应达位，以保证APS断点逻辑按照设计步序执行，这一部分逻辑或参数如果处理不当或过于简单，对整个APS的正常执行影响很大。
5.结语
从某种意义上说，APS可以作为评价电厂生产管理水平的一项指标，其实质上是对电厂运行规程规范化和程序化的过程，也是对控制系统优化的过程，它的应用保证了机组主、辅机设备的启停过程严格遵守自动程序进行，减少运行人员的误操作，增强设备运行的安全性，达到节能环保的目的。优秀的MCS系统设计是保证APS实现的基础，也是必不可少的一环。
参考文献
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