1  MARK Ⅴ控制系统概述

    济钢燃气―蒸汽联合发电工程引入了2套燃气轮机机组（以下简称燃机），单机装机容量50MW。其中燃机主机、辅机及发电机的几乎全部自动化控制由美国GE公司提供的SPEEDTRONIC MARK Ⅴ系统实现。
    美国GE公司生产的SPEEDTRONIC燃机控制系统由60年代的MARK I发展而来，经历了MARKⅠ、MARK Ⅱ、MARK Ⅱ＋ITS、MARK Ⅳ、MARK Ⅴ等几个发展阶段。1991年投入使用的MARK Ⅴ进一步完善了三重冗余的微机系统，采用彩色图形显示及标准键盘的人机接口，对容错系统由MARK Ⅳ的硬件方式改用SIFT的软件容错。提高了运行可靠性以及为在线维修提供了更多的方便，还改进了控制柜的保护系统，提高了安全性。

(1)  MARK Ⅴ的主要功能
    MARK Ⅴ的主要功能是实现燃机的控制及保护，包括机组的起停机、运行中的监控、自动同期及超温、超速、超振等保护。另外，通过增加附属系统，还可以实现自动灭火、氮气清吹及氮气密封等功能。

(2)  MARK Ⅴ的组成部分
    MARK Ⅴ的组成部分包括硬件和软件部分。硬件部分主要有<R>、<S>、<T>三台控制处理机，<C>公用数据处理机，<I>主操作接口，<P>保护处理机和<CD>、<QD>数字输入输出模块。软件部分主要指系统软件与完成各种特定功能的应用软件。

2  MARK Ⅴ的硬件结构及功能

2.1  总结构图
MARK Ⅴ控制系统的硬件结构如图1所示。

2.4  主操作接口<I>和备用操作<BOI>
    主操作接口<I>的主要功能有：提供人机界面；管理报警信号；传输操作员指令；系统配置和加载；就地维修工作站；与DCS接口。
    在由燃机组成的联合循环电厂中，MARK Ⅴ系统只是全厂DCS的一个子控制系统，故MARK Ⅴ必须与DCS进行通讯联系。MARK Ⅴ提供了RS232和Ethernet两种接口作为选择。RS232遵循MODBUS通讯协议的从属结构及RTU传输方式，如果距离超过50英尺，系统提供两只近距离调制解调器。由于Ethernet采用目前在世界被广泛采用TCP/IP技术协议，因此，在大型联合循环电厂中，Ethernet这种接口方式被广泛采用。

MARK Ⅴ与DCS之间的交换信息主要有：

(1)  管理信息，主要是MARK Ⅴ向DCS报告网络通讯状况；
(2)  事故驱动信息，主要是MARK Ⅴ向DCS提供报警、系统事故和SOE信息；
(3)  周期数据信息，主要是MARK Ⅴ向DCS提供由DCS定义的数据组；
(4)  命令需求信息，主要是DCS向MARK Ⅴ提供控制指令和报警序列。

    根据需要，MARK V可配置1～2个<I>处理器，每个<I>处理器的指令对燃机均起作用，且每个<I>均可与<C>处理器或外界控制系统通讯，构成冗余链接，此时1个<C>处理器可同时与两个<I>链接，当然也可选择多个<C>与双<I>构成不同类型的冗余链接。这种灵活性，使MARK V的接口能力大大增强。
    备用操作接口<BOI>是发出指令和监视机组运行的第2个工具。当<I>和MARK Ⅴ控制盘间的通讯发生故障时，<BOI>就起作用了。<BOI>可用于启动、加/减负荷、停机。其液晶显示器由两行每行40个字符组成，可用于观察报警和监视机组运行。
    无论<I>和<BOI>的通讯链接状态如何，<BOI>随时都可对机组发出指令。这是一个“同级－同级”控制系统：所有操作接口都能平等地发出指令。最新发出的指令－无论来自哪个操作接口，将决定控制系统的现行状态。

2.5  保护模块<P>
    保护模块<P>包含<X>、<Y>、<Z>卡和跳闸（遮断）卡，<X>、<Y>、<Z>是3个独立的处理器，同样构成三重冗余保护硬件结构，其主要功能有：
    (1) 超速保护功能；
    (2) 熄火保护功能；
    (3) 自动同周期功能。
    对于转速，<R>、<S>、<T>控制器主要完成转速控制和基本超速保护功能，<X>、<Y>、<Z>处理器则完成危急超速保护功能。对于自动同周期功能则由<X>、<Y>、<Z>处理器完成，<R>、<S>、<T>控制器只作检查工作。跳闸卡中包含有独立的继电驱动设备和磁性继电器，<P>的输出最后在跳闸卡中进行硬件表决，以提高系统的可靠性。

3  MARK V的软件结构及功能

    SPEEDTRONIC MARK Ⅴ的软件分操作软件和应用软件两部分，操作软件主要有以下功能：初始化硬件；软件数据设置初始化；系统日常服务；中断管理；任务计划表。  
    应用软件主要有以下功能：软件容错技术(SIFT)；系统通讯；显示；控制；日记；诊断。
    软件容错技术(SIFT)是MARK Ⅴ的主要特点。该技术使主控制器<R>、<S>、<T>直接在表决链上交换信息，每个控制器都接收与之相联的传感器信号，并制成表格，然后把表格放到表决链上进行信息交换，每个控制器都接收另两个控制器的表格，从中选出中间值并用于后续的各种运算中。这样，当有1只传感器故障时，与之相联的控制器所得到的错误信息在表决后将被抛弃，在后续的各种运算中将不再出现错误信息。如果控制器本身出现故障，其算出的错误指令在表决过程中同样被抛弃，对后续的控制不造成任何影响，有故障的控制器经诊断修复后投入运行，并从另两台控制器获取正确数据，使其控制具有正确性和连续性。
    在<R>、<S>、<T>进行信息交换时，<C>随时监视它们的数据，如发现差异，就做出相应的诊断，并向<I>报告所发现的差异及诊断结果，以提醒操作人员采取相应的措施。

4  结语

    MARK Ⅴ控制系统是综合了美国GE公司四十多年燃机控制设计与应用经验的新一代产品。由于主控制系统硬件采用三重冗余结构，软件采用容错技术，使该系统的故障容错性和可靠性得到大大提高。目前已在GE公司生产的6000/7000/9000系列燃气轮机上得到广泛应用，它使燃气轮机机组的整体寿命、可靠性、可利用率、适应性以及维护方便性得到了很大的改善和提高。