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1  MARK Ⅴ控制系統(tǒng)概述

    濟鋼燃氣―蒸汽聯合發(fā)電工程引入了2套燃氣輪機機組（以下簡稱燃機），單機裝機容量50MW。其中燃機主機、輔機及發(fā)電機的幾乎全部自動化控制由美國GE公司提供的SPEEDTRONIC MARK Ⅴ系統(tǒng)實現。
    美國GE公司生產的SPEEDTRONIC燃機控制系統(tǒng)由60年代的MARK I發(fā)展而來，經歷了MARKⅠ、MARK Ⅱ、MARK Ⅱ＋ITS、MARK Ⅳ、MARK Ⅴ等幾個發(fā)展階段。1991年投入使用的MARK Ⅴ進一步完善了三重冗余的微機系統(tǒng)，采用彩色圖形顯示及標準鍵盤的人機接口，對容錯系統(tǒng)由MARK Ⅳ的硬件方式改用SIFT的軟件容錯。提高了運行可靠性以及為在線維修提供了更多的方便，還改進了控制柜的保護系統(tǒng)，提高了安全性。

(1)  MARK Ⅴ的主要功能
    MARK Ⅴ的主要功能是實現燃機的控制及保護，包括機組的起停機、運行中的監(jiān)控、自動同期及超溫、超速、超振等保護。另外，通過增加附屬系統(tǒng)，還可以實現自動滅火、氮氣清吹及氮氣密封等功能。

(2)  MARK Ⅴ的組成部分
    MARK Ⅴ的組成部分包括硬件和軟件部分。硬件部分主要有<R>、<S>、<T>三臺控制處理機，<C>公用數據處理機，<I>主操作接口，<P>保護處理機和<CD>、<QD>數字輸入輸出模塊。軟件部分主要指系統(tǒng)軟件與完成各種特定功能的應用軟件。

2  MARK Ⅴ的硬件結構及功能

2.1  總結構圖
MARK Ⅴ控制系統(tǒng)的硬件結構如圖1所示。

2.4  主操作接口<I>和備用操作<BOI>
    主操作接口<I>的主要功能有：提供人機界面；管理報警信號；傳輸操作員指令；系統(tǒng)配置和加載；就地維修工作站；與DCS接口。
    在由燃機組成的聯合循環(huán)電廠中，MARK Ⅴ系統(tǒng)只是全廠DCS的一個子控制系統(tǒng)，故MARK Ⅴ必須與DCS進行通訊聯系。MARK Ⅴ提供了RS232和Ethernet兩種接口作為選擇。RS232遵循MODBUS通訊協(xié)議的從屬結構及RTU傳輸方式，如果距離超過50英尺，系統(tǒng)提供兩只近距離調制解調器。由于Ethernet采用目前在世界被廣泛采用TCP/IP技術協(xié)議，因此，在大型聯合循環(huán)電廠中，Ethernet這種接口方式被廣泛采用。

MARK Ⅴ與DCS之間的交換信息主要有：

(1)  管理信息，主要是MARK Ⅴ向DCS報告網絡通訊狀況；
(2)  事故驅動信息，主要是MARK Ⅴ向DCS提供報警、系統(tǒng)事故和SOE信息；
(3)  周期數據信息，主要是MARK Ⅴ向DCS提供由DCS定義的數據組；
(4)  命令需求信息，主要是DCS向MARK Ⅴ提供控制指令和報警序列。

    根據需要，MARK V可配置1～2個<I>處理器，每個<I>處理器的指令對燃機均起作用，且每個<I>均可與<C>處理器或外界控制系統(tǒng)通訊，構成冗余鏈接，此時1個<C>處理器可同時與兩個<I>鏈接，當然也可選擇多個<C>與雙<I>構成不同類型的冗余鏈接。這種靈活性，使MARK V的接口能力大大增強。
    備用操作接口<BOI>是發(fā)出指令和監(jiān)視機組運行的第2個工具。當<I>和MARK Ⅴ控制盤間的通訊發(fā)生故障時，<BOI>就起作用了。<BOI>可用于啟動、加/減負荷、停機。其液晶顯示器由兩行每行40個字符組成，可用于觀察報警和監(jiān)視機組運行。
    無論<I>和<BOI>的通訊鏈接狀態(tài)如何，<BOI>隨時都可對機組發(fā)出指令。這是一個“同級－同級”控制系統(tǒng)：所有操作接口都能平等地發(fā)出指令。最新發(fā)出的指令－無論來自哪個操作接口，將決定控制系統(tǒng)的現行狀態(tài)。

2.5  保護模塊<P>
    保護模塊<P>包含<X>、<Y>、<Z>卡和跳閘（遮斷）卡，<X>、<Y>、<Z>是3個獨立的處理器，同樣構成三重冗余保護硬件結構，其主要功能有：
    (1) 超速保護功能；
    (2) 熄火保護功能；
    (3) 自動同周期功能。
    對于轉速，<R>、<S>、<T>控制器主要完成轉速控制和基本超速保護功能，<X>、<Y>、<Z>處理器則完成危急超速保護功能。對于自動同周期功能則由<X>、<Y>、<Z>處理器完成，<R>、<S>、<T>控制器只作檢查工作。跳閘卡中包含有獨立的繼電驅動設備和磁性繼電器，<P>的輸出最后在跳閘卡中進行硬件表決，以提高系統(tǒng)的可靠性。

3  MARK V的軟件結構及功能

    SPEEDTRONIC MARK Ⅴ的軟件分操作軟件和應用軟件兩部分，操作軟件主要有以下功能：初始化硬件；軟件數據設置初始化；系統(tǒng)日常服務；中斷管理；任務計劃表。  
    應用軟件主要有以下功能：軟件容錯技術(SIFT)；系統(tǒng)通訊；顯示；控制；日記；診斷。
    軟件容錯技術(SIFT)是MARK Ⅴ的主要特點。該技術使主控制器<R>、<S>、<T>直接在表決鏈上交換信息，每個控制器都接收與之相聯的傳感器信號，并制成表格，然后把表格放到表決鏈上進行信息交換，每個控制器都接收另兩個控制器的表格，從中選出中間值并用于后續(xù)的各種運算中。這樣，當有1只傳感器故障時，與之相聯的控制器所得到的錯誤信息在表決后將被拋棄，在后續(xù)的各種運算中將不再出現錯誤信息。如果控制器本身出現故障，其算出的錯誤指令在表決過程中同樣被拋棄，對后續(xù)的控制不造成任何影響，有故障的控制器經診斷修復后投入運行，并從另兩臺控制器獲取正確數據，使其控制具有正確性和連續(xù)性。
    在<R>、<S>、<T>進行信息交換時，<C>隨時監(jiān)視它們的數據，如發(fā)現差異，就做出相應的診斷，并向<I>報告所發(fā)現的差異及診斷結果，以提醒操作人員采取相應的措施。

4  結語

    MARK Ⅴ控制系統(tǒng)是綜合了美國GE公司四十多年燃機控制設計與應用經驗的新一代產品。由于主控制系統(tǒng)硬件采用三重冗余結構，軟件采用容錯技術，使該系統(tǒng)的故障容錯性和可靠性得到大大提高。目前已在GE公司生產的6000/7000/9000系列燃氣輪機上得到廣泛應用，它使燃氣輪機機組的整體壽命、可靠性、可利用率、適應性以及維護方便性得到了很大的改善和提高。