顺序控制系统

生产过程自动化存在两种控制类型，即模拟量控制，开关量控制。只有接通和断开两种
工作状态的信号称为开关量信号。
开关量控制系统OCS是实现机、炉、电及其辅助设备启停或开关 的操作及对某一工艺
系统或主要辅机按一定规律进行控制的控制系统，包括顺序控制系统SCS
程序控制也称为顺序控制或开关控制，是按照一定的顺序、条件和时间的要求，对局部
工艺系 统中的若干相关设备执行自动操作的一门控制技术，是一种开关量信号控制技术。
按系统构成方式分类；（开环工作方式和闭环工作方式）
按逻辑控制原理分类；（时间程序式，基本逻辑式，步进式
程序控制系统由开关信号、输入回路、程序控制器、输出回路和执行机构等部分组成。
开关量变送器 ：直接把热工参数或机械量转化为开关量电信号输出的测量设备（输出是
开关量电平信号）。变送器的触 点闭合或断开在瞬间完成，具有继电特性，也称继电器。
开关量变送器是一种受控于压力或温度等参数的 开关，因而也成为压力温度开关。
开关量变送器原理：将被测参数的限定值转换为触点信号，并按顺 序控制系统的要求给
出规定电平或由顺序控制装置的输入部分转换为规定电平，其电源通常由顺序控制装 置
提供。
开关量变送器的分类：（1）行程开关（限位开关）靠物体接触时的压力引起电路的通断
（2）温度开关 0-100℃固体膨胀式的温度开关；100-250℃ 气体膨胀式温度开关；250℃
（3）压力开关（4）液位开关（5）料位开关（6）流量开关
顺序控制系统由三部分构成：状态检测设备、控制设备、驱动设备。
状态检测设备。检测被 控设备的状态，如设备是否运行，是否全开或全关。这些检测设
备包括继电器触点、位置开关、压力开关 、温度开关等。
控制设备（逻辑控制装置）。用来实现状态检查、逻辑判断(即进行逻辑运算)、产生 控
制命令。控制设备有下列几种：
1、 机电型：机械突轮式时序控制器。
2、 继电器型：由继电器构成。
3、 固态逻辑型：由半导体分立元件和集成电路构成。
4、 矩阵电路型：由二极管矩阵电路组成。
5、 PLC型：由可编程控制器组成。
6、 DCS型：由微机分散控制系统构成。
7、 FCS型：由就地智能仪表，智能型控制装置与数字式总线结构的网络构成的新型控
制系统。
在这七种类型中，目前在电厂顺序控制中用得最多的是继电器型、PLC型和DCS型。
在继电器型中 ，由于是由一个个继电器组成的装置，所以接线较复杂，适用于简单的、独立
的、小规模的顺序控制。由 于继电器型的触点较多，可靠性低，逻辑修改困难，维护工作量
大，目前大型的、复杂的顺序控制系统中 已很少再采用。
可编程控制器具有可靠性高，逻辑修改方便，维护工作量小等优点，大小规模的顺序 控
制系统均可使用。目前电站中输煤、除灰、化水等顺序控制系统一般均采用PLC实现。
当电厂采用微机分散控制系统时，SCS系统可以直接采用微机分散控制系统实现，作为
整个分散控制系 统的一部分。微机分散控制系统不仅具备可编程序控制器的所有优点，
而且可以与数据采集系统、模拟量 控制系统有机结合起来，实现数据共享，从而节省大
量的检测元件和信号转换装置。目前在国内大部分采 用微机分散控制系统的机组上，
SCS都直接采用分散控制系统实现。

驱动设 备。如马达的驱动及控制电路，电动头驱动的阀门挡板的驱动及控制电路，电
磁阀。
目前单元机组的顺序控制一般分为三级，即系统级、功能组级和设备级。
系统级是较高级的顺序控制， 也称为功能组自动方式。它能在少量人工干预下自动实现
一个较大的系统的启停甚至整台机组的启停。S CS系统级程序在接受系统启动指令后，可以
按照一定的顺序，将一个系统(例如风烟通道系统)中的若 干台设备安全地启动；在系统级顺
序控制的基础上，还可实现整台机组的顺序控制，即在发出机组顺序启 动指令后，可以将机
组从起始状态带到某个负荷，甚至100％负荷，中间只有少量断点，需要由运行人 员按一下
按钮，程序将继续进行下去。实行系统级控制时，各功能组均处在自动方式，每个功能组程序执行完毕时，则向系统级程序发出完成信号，系统级程序再发出指令启动下一个功能组。
功能组 级，亦称为功能组手动方式。操作人员发出功能组启动指令后，同一功能组的有
关设备将按预定的操作顺 序和时间间隔自动启动。功能组级控制是将相关连的一些设备相对
集中地进行启动或停止的顺序控制。它 以某一台重要的辅机为中心进行顺控。如某台引风机
的功能组级顺控，该功能组就包括了引风机及其相对 应的冷却风机、烟风道挡板等设备，并
按预先设计好的程序，在启动或停止时，自动地完成整个启动或停 止过程。又如电动泵的功
能级顺控，就包括电动泵、辅助润滑油泵、电动泵出口门、电动泵进口门等的控 制。一个完
整的功能组，可包含三种操作：第一种操作是功能组启、停和自动 手动切换，在用功能组< br>级控制时，应将开关先切换到“手动”位置，然后再进行启停操作。第二种操作是“暂停
HALT ”和“释放RELEASE”操作。当将控制顺序置于“释放”状态时，可对功能组随意进行
启、停操作 。当功能组在执行启、停指令时，若将控制方式置于“暂停”状态时，则控制程
序停止执行。第三种操作 是有二台以上的冗余设备时，选择某一台设备作为启动操作的“首
台设备”，并有自动 手动切换开关。 一般说来，当选择好“首台设备”之后，应将开关切
换到“自动”位置。这样，当第一台设备启动完成之 后，便会自动选择第二台设备作为“首
台设备”为备用设备启动作好准备。
设备级是SCS的 基础级。操作人员通过CRT键盘或BTG盘上的按钮对各台设备分别进
行操作，实现单台设备的启停。
针对机组可控性水平实际情况，顺序控制系统一般只设计功能组级顺控和设备级控制两
种模式 。当系统置于功能组级顺控时，运行人员启动功能组程序后，系统即按设计好的
顺序自动地控制各项设备 的运行。在运行过程中各步序的回报信号和各步序的运行时间
信号都能在CRT画面上受到监视，当收到 正确的回报信号以后，程序就进入下一步，
如果在预定的时间内没有收到正确的回报信号，则认为该步有 故障，并发出报警信号，
要求操作员进行干预，直到故障排除以后程序仍按原步序进行。当系统于设备级 控制时，
操作员可通过操作员站的CRT画面，完成每一个驱动级设备的单独操作。
系统流 程模拟图画面表示了工艺参数和各被控设备的符号、编号、操作人员可以通过
CRT画面激活需要操作的 被控对象，然后通过键盘上的操作键对设备进行启、停或开、
关的操作。当电动机处于启动状态或电动门 、电磁阀处于打开状态时，设备符号呈红色、
当电动机处于停止状态或电动门、电磁阀处于关闭状态时， 设备符号呈绿色，当电动机、
电动门、电磁阀在动作过程中故障时，设备符号呈桔色并闪光。当电动机状 态和操作指
令不对应时，设备符号呈红色闪光或绿色闪光。当电动阀门在关闭过程中，设备符号呈
蓝色。画面的右上角有该机组的实发功率显示，以及顺序启停状态顺序的步序号和步
序时间的显示。步 序时间的显示表示了本步序的运行时间还剩多少，如果在规定时间内

顺序不能完成，就会 发出故障信号。画面的下方有相关画面编号的提示。当被控对象或
顺序控制被激活以后，画面的右下角将 出现被控对象或顺序控制回报信号显示画面。
文字形式的画面表示了某一功能组启动程序及停止程序 的步序表、各步的执行条件以及
各步序的执行情况，该画面主要提供操作员操作时的指导，画面的右上角 有顺序状态、
步序号及步序时间的显示，画面的下方有相关画面编号的提示。方便了运行人员对系统流程的监视与操作。
锅炉燃烧器程序控制的主要功能
1、 点火准备：对锅炉的所有点火条件进行校核和确认。
2、 点火器点熄火控制：在现场或中央操作盘发 出操作命令，通过程序控制装置自动进
行点火器点熄火的顺序操作。
3、 燃烧器点熄火控制 ：在现场或中央操作盘发出操作命令，通过程序控制装置自动进
行燃烧器点熄火的顺序操作，包括重油燃 烧器、煤气燃烧器、煤粉燃烧器（磨煤机和给煤机
启停）等燃烧系统的控制。
4、 自动火焰 检测：检测点火器、燃烧器火焰信号，有电接点式、紫外线式和红外线式
检测装置。火焰信号通过检测电 路变换成触点信号送至主逻辑控制柜内的逻辑电路中。
5、 风箱挡板控制：用来控制每个燃烧器的进 风量（配风），以提高锅炉燃烧的经济性。
挡板开度分为5个位置，由气缸驱动控制。
6、 状态监视网络：向运行人员发出各种操作的回报信号和报警监视信号，进行燃烧器
系统的状态监视及操作 指导。
7、 自动缩减燃料量：当机组发生各种事故时，接受机组联锁保护系统的指令，自动地
正确进行缩减燃料量。
锅炉燃烧器程序控制的意义
由于在控制系统中考虑了各种必须的逻辑约束条件，所以能防止 错误操作发生。在机组
发生重大事故时，能够及时地缩减乃至全部切除燃料量。同时控制系统可以自动地 根据运行
方式控制每个燃烧器风箱档板的开度，使每个燃烧器的风量和燃料量配合良好，提高了锅炉运行的经济性。此外，大型锅炉燃烧器数量众多，锅炉上布置燃烧器的总高度可达到十多米。
需要监 视操作的被控对象一、二百个，因此燃烧器程序控制的应用大大地减轻了运行人员的
劳动强度。
火电厂的常用顺序控制项目
主要有化学水处理系统、输煤系统、锅炉燃烧系统、汽轮机的启 停系统、锅炉定期排污、
锅炉吹灰、凝汽器胶球冲洗、高压加热器的程序控制，以及送、引风机，空气预 热器，
给水泵，射水泵，循环水泵，凝结水泵等大型机械的程序控制。
本工程在机组控制系 统中设置了机组级、功能组级、子功能组级和驱动级四级架构，根
据机组启停过程中不同阶段的需要对机 组工况进行检测和逻辑判断，按预定好的程序向
各功能组、子功能组、驱动级以及各控制子系统发出启动 或停止命令，从而实现发电机
组的自动启动或停止。同时，相关的保护联锁逻辑能使主辅机在各种运行工 况和状态下，
自动完成各种事故处理。
机组自启停（APS）功能
APS在机 组的控制系统中处于上层位置。在机组的启动和停止过程中，APS接受从MCS、
DEH、FSSS、 SCS等控制系统和运行人员发出的信号，根据APS内部顺序和逻辑判断或计算，
向各控制系统发出相 应命令，实现整个机组的启停控制。
APS实现机组的启动控制和停机控制。启动控制是从机组起动准 备到机组带100%额定负

荷的控制过程。停机控制是从机组接到停机指令时的负荷开始 到机组停机为止的控制过程。
APS中应包括对机组重要参数的监视和分析，以保证机组自启停过程中的 安全和经济。APS
自动启动功能包括冷态、温态、热态、极热态4种启动方式。
APS的控 制采用断点控制方式。机组在APS控制方式时，机组的运行将根据机组的状态
和每个断点的条件自动地 进行，个别重要断点由运行人员干预。在运行过程中若有异常情况
出现时，APS将以操作指导的形式发 出报警，提示运行人员来处理。为使运行人员有效地监
视整个启动停止过程，APS应向运行人员提供充 分的信息，用通俗易懂的方式显示断点的
进程和其他异常信息。
在启动模式可初步设置 6 个断点：即机组启动准备断点、冷态冲洗及真空建立断点、
锅炉点火升温断点、汽轮机冲转断点、机组并 网断点、升负荷断点等；在停止模式可初
步设置 3 个断点：降负荷断点、机组解列断点、机组停运断点等。
APS只要目的是实现机组的自动启动或停 止，要达到这一目的必须实现风烟全程自动控
制、给水全程控制、燃料自动增减控制、燃烧器负荷全程控 制、主蒸汽压力全程控制、
主蒸汽温度和再热蒸汽温度全程控制。
机组自启停顺序控制功能
1、 锅炉
（1） 锅炉上水；
（2） 炉膛吹扫（FSSS实现）；
（3） 锅炉油循环（FSSS实现）；
（4） 锅炉点火（FSSS实现）；
（5） 启动制粉系统（FSSS实现）；
（6） 锅炉升温、升压；
（7） 带负荷。
2、 汽轮发电机
（1） 启动润滑油系统；
（2） 启动控制油系统；
（3） 启动循环水系统；
（4） 启动凝结水、给水系统；
（5） 启动凝汽器抽真空系统；
（6） 启动高、低加系统；
（7） 启动发电机氢油水系统；
（8） 启动盘车系统；
（9） 暖机、进汽和升速（DEH实现）；
（10） 转速升至同步转速（DEH实现）；
（11） 并网、带初始负荷（DEH实现）；
（12） 切缸、升至目标负荷（DEH实现）。
功能组及子组顺序控制系统。
应根据机组运行特性 及附属设备的运行要求，构成不同的顺序控制子系统功能组和子组，
应至少提供以下功能组和子组：
1、 锅炉空气系统顺序控制功能组
控制送风机、空气预热器的启动、停止，并相应打开或关 闭空气挡板。包括：空预器主

电机、备用主电机、出口一次风挡板、出口二次风挡板、入 口烟气挡板、送风机、送风机油
泵、油加热器、送风机动叶、出口挡板、联络挡板等。
2、 锅炉烟气系统顺控功能组
控制每台引风机（包括风机的润滑油系统、风机冷却风系统的启停及联锁控制 ）的启动
停止，并相应打开或关闭烟道挡板。包括：引风机、冷却风机、油泵、油加热器、引风机动叶、出入口挡板等。
3、 一次风机子组
该子组包括一次风机、油泵、风机动叶、出口 挡板、联络挡板、压力冷风挡板、油加热
器等并相应打开或关闭风门挡板。
4、 锅炉放气、疏水子组
该子组包括锅炉启动、排汽、疏水，暖风器疏水等阀门。
5、 汽动给水泵子组
该子组项包括汽动给水泵进汽阀门、进水阀门、出水隔离阀、前置泵、油泵、再循环阀
等。
6、 凝汽器真空泵子组
该子组项包括真空泵、泵入口门、真空破坏门等。
7、 凝结水泵子组
该子组项包括相关的电动门、凝结水泵等。
8、 低压加热器子组
该子组包括5#~9#低加紧急放水门、抽汽逆止门、进汽门、出入口凝结水门等。
9、 除氧器子组
该子组包括除氧器循环水泵、进汽门、抽汽逆止门、排汽门、溢流门、紧急放水门等。
10、高压加热器子组
该子组包括1#~3#高加抽汽逆止门、进汽门、疏水门、出入口水门、旁路门等。
11、汽机疏水系统子组
该子组包括汽机系统及汽动给水泵系统疏水门等。
12、闭式冷却水系统子组
该子组包括闭式冷却水泵A、B及其出口门、闭式冷却水升压泵等。
13、循环水系统子组
该子组包括凝汽器循环水出入口门、循环水滤网出入口门、氢冷升压泵等。
14、发电机冷却水系统子组
该子组包括发电机冷却水泵A、B及相关阀门等。
15、发电机密封油系统子组
该子组包括发电机交流密封油泵、发电机直流密封油泵、备用密 封油泵、氢油分离箱
风机A、B等。
16、循环水泵系统子组
该子组包括循环水泵及其出口门等。
发电机系统的顺序控制
主要监视和控制范围 为：发电机、发变组500kV断路器、发电机励磁系统、发电机同期
系统。应提供一套完整的电气控制 系统。
发电机的控制
1、 发电机变压器组的下述电气设备应在单元控制室中通过DCS控制：

发电机自动电压调节器（AVR）
自动准同期装置（ASS）
发电机出口组断路器
2、 发电机的控制应满足发电机变压器组启动，同期，正常运行，停机 及事故停机的要
求。发电机变压器组在启动过程中可通过两种控制方式使发电机升速，升压直至并网带负 荷。
发电机的程序控制功能
通过DCS软手操的一对一控制功能
在DCS中应 具备上述两种方式的选择，所设计的系统应保证在同一时刻只能使用一种控
制方式。对于软手操操作和程 序控制的功能除应有LED液晶显示器操作指导外，必须设相应
的逻辑闭锁。
灭磁开关在自 动控制方式下，当起励装置将电压升高为额定电压的30%时，自动合灭磁
开关。灭磁开关在手动控制方 式下，应利用鼠标或功能键盘通过DCS进行一对一的软手
操。当控制方式设定为“手动”时，联锁程序 应保证只有在发电机变压器组断路器已跳
闸的情况下，运行人员才能在DCS中对灭磁开关进行手动跳闸 。