一、概述
　　近十年来，DCS系统在火电厂中获得了广泛的应用。目前，1OOMW以上的机组普遍配备了DCS，其控制范围也由最初的DAS、MCS、SCS、FSSS等基本功能扩展到包括DEH、MEH、ECS、BPC、SOOT(吹灰程控)等子系统在内更多的功能。特别是近几年，绝大多数机组控制系统除保留少量用于紧急停机、停炉的后备手操按钮外，整个机组的控制、保护和监视功能几乎全部集中在DCS中。因此DCS的安全性和可靠性对机组的安全运行显得愈加重要。
　　DCS的选型和初步设计是保证系统可靠性的第一步，也是关键的一步。目前DCS系统招标普遍采用《火力发电厂分散控制系统技术规范书(G-RK-95-51)》作为招标文件技术规范的范本。该规范书只对控制系统的性能指标做出了规定，如对承担过程控制任务的分散控制单元(控制器、DPU)的负荷率给出了规定，但未提出数量要求。在激烈的市场竞争中，部分DCS供货商往往采取压缩系统配置数量的办法来取得价格的竞争力。减少分散控制单元数量就是压缩系统配置的首选，其结果势必会造成系统性能指标的降低甚至"危险"的过度集中。
　　DCS的基本设计思想是分散控制任务而集中监视与管理。通过控制功能的分散，降低了由于控制装置故障而危及被控系统的风险;通过高速通信网络实现信息的共享和各子系统间的有机协调;通过集中监视与管理最大限度地发挥控制系统的效能;通过冗余技术提高系统的可靠性和可利用率。由于DCS分散控制的基本思路未得到足够重视，分散控制单元数量不足或功能分配不合理易形成危险集中，甚至酿成严重事故。某台1OOMW机组由于DCS系统的分散控制单元数量配置不足，锅炉汽水系统的监视、控制和保护功能全部集中在一对DPU中。曾经由于这对DPU同时故障，汽水系统的监视、操作和保护功能全部丧失，最后导致锅炉断水事故。
　　根据分散控制单元的处理能力，不同厂家的DCS系统大致可分为大控制器和小控制器两类。大控制器系统的代表有OVATION、I/A、HIACS等，小控制器系统的代表主要是INFI-90(Sympho-ny)。在激烈的市场竞争中，多数人的视线集中在设备的价格上，而忽略了系统配置对安全性和可靠性的影响。尤其是随着计算机技术的飞速发展，微处理器的处理能力呈指数上升，分散控制单元的处理能力也随着不断提高。对于采用大控制器的系统，用少量的分散控制单元就完全能达到负荷率等性能指标的要求，而且能够降低价格，但结果造成风险过度集中。对于采用小控制器的系统，为了在价格上具有竞争性，也必须尽可能减少分散控制单元的数量，其结果是性能指标的降低。为防止发生以上事情，一般在项目招标过程中要对投标厂家提出控制器配置数量的要求。但由于各厂家的DCS结构不同，分散控制单元处理能力各异，显然很难做到要求公平，因此通过对类似机组DCS配置和应用性能的调研和比较，提出基本的安全准则，是很必要的。
二、安全准则
　　笔者根据多次招投标和实际工程经验，从技术上对分散控制单元的配置和功能分配总结出如下准则，仅供同行们参考。
　　1. 分散度准则
　　对于采用大控制器的系统，可采用 "分散度准则"。即无论分散控制单元的处理能力有多强，必须满足基本的分散度要求。满足了分散度的要求后，负荷率自然就不成问题了。为满足分散度要求，对于30OMW等级机组，按控制功能划分时，惟荐的配置方案见表1。

　　其他控制系统纳入DCS，如BPC、吹灰程控、公用系统以及其他专用控制功能等，每个子系统都应该采用独立的控制器。DEH系统如果包含ETS，配置三对控制器，如果不包含ETS，可配置两对控制器。
　　如果按工艺系统划分，一般控制器配置的数量要略多于按功能划分所配置的数量。
　　2. 负荷率准则
　　对于采用小控制器的系统，采用"负荷率准则"。即参照某种类型的DCS在类似的工程应用中，I/O点数和分散控制单元数量，考察其控制器的负荷率应满足DCS技术规范的要求(如控制器负荷率不大于40%)，确定本工程所需的数量。对于控制器负荷率的考察应结合其处理周期(扫描周期)的设置，即模拟量控制系统处理周期不大于25Oms，数字量控制系统处理周期不大于lOOms，锅炉保护系统处理周期不大于1OOms，汽轮机保护系统处理周期不大于5Oms。在满足处理周期的基本要求后，负荷率的计算才是有意义的。满足了处理周期和负荷率的综合要求后，分散度自然就不成问题了。为满足负荷率要求，控制器数量的确定可参照同等级机组，相同配置规模的系统。如在下面的实例中，2OOMW等级机组配置了32～38对;5OOMW机组配置了50～54对。
　　3. 系统独立性准则
　　随着DCS的功能不断扩大，旁路控制、吹灰程控、ETS等功能也纳入DCS。为最大限度地保证系统的安全性，这些纳入DCS各子系统应配置独立的控制器。
　　4. 功能完整性准则
　　在满足系统 "分散度准则"和"负荷率准则" 的同时，对于某些功能，应尽可能在一个控制器中完整实现，避免过多地交叉引用数据。这样一方面能够有效地降低通信网络的负荷，另一方面能够尽可能地缩短控制策略和I/O信号的处理周期，有利于提高控制品质。例如一般将机炉协调控制、锅炉主控、汽轮机主控、燃料主控等组态在同一控制器内。所以我们讲分散控制系统，并不是说控制器越多功能就越强、性能就越好。应根据机组的控制对象和控制要求，进行优化配置。
三、DCS控制器分配实例
　　下面通过此大型机组DCS系统控制器配置的实例，说明我们在招标过程中对控制器配置的安全准则的要求和实践。可供同行和有关部门参考和借鉴。
　　1. 大型机组DCS系统控制器配置实例
　　表2～表4为一些大型机组DCS系统控制器配置的实例。表2中I/O总数为6300点，共配大控制器19对，每面控制柜一对。

　　2. 某电厂2 500MW俄供超临界机组DCS控制器(小控制器)功能分配
　　(1)#1机组(500MW)DCS控制器配置说明：整个DCS系统由MCS、DAS、SCS、ECS、DEH、MEH等系统组成，共有19个模件柜(公用系统1个)、33个端子柜(公用系统2个)以及4个远程控制混装柜。系统共配置了52对冗余控制器以及风机间2对冗余远程控制器、循环水泵房2对冗余远程控制器、10只专门用于通信的控制器(非冗余)，整个系统共配置122只控制器。I/O总数为9000点，详见表5。

　　(2)#2机组(500MW)DCS控制器(小控制器)配置说明：整个DCS系统由MCS、DAD、SCS、ECS、DEH等系统组成，共有18个模件柜、31个端子柜、4个远程控制混装柜。系统共配置了48对冗余控制器以及风机间2对冗余远程控制器、循环水泵房2对冗余远程控制器、10只专门用于通信的控制器(非冗余)，整个系统共配置114只控制器。I/O总数为8000点，详见表6。

　　3.某电厂225MW供供热机组DCS控制器(小控制器)功能分配
　　I/O总数为7154点，配置76个小控制器(37对+2个)。

四、结束语
　　DCS控制处理器是DCS系统的核心部分之一，关系到系统的安全性、可靠性和控制品质。控制处理器的配置，不仅涉及控制器模件，而且涉及通信接口模件、通信网络接口、系统电源、机柜等一系统列硬件和系统软件，所以对DCS系统的价格有相当大的影响。我们在进行DCS方案设计以及设备招标时，必须充分注意到控制处理器配置的安全性准则。在比较价格的同时，更要比较系统安全性、可靠性、性能优劣等因素，作全面、综合的评价，这样才有利于选择性能、价格比最优的DCS系统配置。