分散控制系统在热电厂自动控制上的应用研究

Abstract: The distributed control system (DCS) is the the result of combining the development of computer technology and automation technology. Departure from the characteristics of distributed control system, and specifically discussed the situation and development of the DCS in the process of thermal power plants use and the problems during the actual use.

Key Words: distributed control system, thermal power plants, application status and problem analysis

引言

随着计算机与网络技术的快速进步与发展，计算机及其相关产品的成本持续降低，且可靠性不断提高，使得计算机在工业过程控制领域的应该越来越广泛。分散控制系统(DCS)己经在大型电力企业及新建电力企业的应用中占据了相当大的份额，它采用分散控制、集中管理的思想，将管理监控、数据采集、实时控制以及效益的计算分析等功能分散到不同的高性能工业计算机上完成，大大提高了系统的安全可靠性。

一、分散控制系统的特点

与常规监视控制系统相比，分散控制系统具有以下特点:

1、分级递阶控制

分级递阶系统的优点是各个分级具有各自的分工范围，相互之间有协调。通常，这种协调是通过上一分级完成的

2、分散控制

分散的目的是为了使危险分散，提高设备的可利用率。包含了人员分散、地域分散、功能分散、危险分散、设备分散及操作分散等。

3、自治和协调性

分散控制系统的各组成部分是各自为政的自治系统，它完成生产过程的数据采集、信号处理、计算和数据的发送等功能。分散控制系统的自治和协调性使分散控制和递阶协调控制得以实现。

4、开放系统

开放系统是以规范化与实际存在的接口标准为依据而建立的计算机系统、网络系统及相关的通讯系统。开放系统的基本特征有:可移植性、相互操作性、可适宜性以及可用性.它具有开放系统的所有特征，使分散控制系统的应用，选择、产品的更换等变得方便。

二、DCS在热电厂的应用状况分析

DCS以其广泛的优越性得到了许多热电厂的青睐，但由于热电厂的情况各异和人们认识上的不统一，DCS在热电厂的应用中， DCS覆盖的功能范围有很大的不同。

1、DCS实现了数据采集和模拟量控制的功能及辅机和电动阀门的常规控制。这种控制方式一般需要设置后备仪表盘或后备操作台，其上布置后备仪表、指示灯、操作开关等。

2、DCS内增加了辅机和电动阀门的控制和简单的联锁，但是一些重要的联锁仍由常规控制来实现。

3.采用机、炉、电集中控制，热电厂实现全厂自动化，仪表控制和电气控制全部由DCS实现。这种控制方式自动化程度较高，有利于机组的安全和经济运行，便于运行管理和统一指挥。

4、25MW及其以上热电机组的DCS控制，一般除包括数据采集系统(DAS)，模拟量控制系统(MCS)和顺序控制系统(SCS)外，还增加了炉膛安全监控系统(FSSS)和汽轮机数字电液调节系统(DEH),自动化程度较高的还包含厂用电气监控系统(ECS)。完善的保护系统和精确的调节控制功能，减少了事故，降低了能耗，提高了效益。

四、存在的问题分析

热电厂在采用DCS的同时，应注意以下几个问题：

1、提高整个热控系统的投资比例，一些热电厂在控制系统上采用了DCS,但是在其他测量、控制仪表上投资不够，如变送器、执行器等，选用的这些产品可靠性较差、精度较低，影响了整个控制系统的可靠性。

2、选择有电厂控制成熟经验的DCS制造商或供应商。近年来，DCS控制引进了专家系统、模糊控制、神经网络理论等先进控制理论和控制策略，不断提高软件控制功能，自动调节的投入率有较大的提高。

3、关注计算机技术的发展，做好规划，热电厂在建设初期，应根据电厂的主设备选型、自动化要求及建设规模等综合情况，选择DCS的系统配置、网络结构，并考虑系统扩展，预留通讯接口等。

4、以讲究实效为主，确定DCS的应用功能。工程中装设计算机的主要目的，是为确保机组设备的安全、可靠、经济运行，并提高整个机组的综合自动化水平。

5、从可能、实效和发展等方面统筹考虑，以讲究实效为主，技术经济比较后确定。

6、设置给煤计量装置

锅炉燃烧调节中，给煤量是一个重要参数。以往的计算方法，是通过给煤机的转速间接地获得给煤量。给煤量的直接计量可通过称重给煤机或皮带秤获得，这两种方法在工程实践中己得到应用。

五、DCS系统在热电厂的应用效益分析

1、可靠性分析

(1)主控单元、电源、操作站将为冗余配置，两套功能相同的部件同时处于运行状态，同时接收数据，作同样的处理，随时保持数据一致，一旦主部件发生故障，备份件立即自动进入工作状态。整个切换过程无需扰动，并显示告知运行人员。

(2)整个系统需设备用电源，不受厂用电全停影响，即使备用电源全部或部分故障，被控装置保持原位，不影响设备运行。

(3)DCS系统需共备自诊断功能，包括CPU与内存等的自检测，模拟量输入输出通道的正确性，比较判断等，使其具有高度可靠性。

(4)软件设置保密级别。不同人员设定监视、调式、参数修改等多种权限。并有防止计算机病毒入侵和DSC内各存储器数据丢失的措施。

(5)备有硬手操。一旦DCS系统故障失去功能，可对主要没备通过执行机构进行人工直接操作，保证主要设备正常运行。

2、技术经济分析

(1)DCS改造后，其具备完善的机组监控功能和主辅设备的操作均可在控制室内实现，关键参数如汽包水位、主汽压力可直接引入控制室内，从而提高机组运行的可靠性并降低运行人员的劳动强度。

(2)可方便实现控制、管理一体化的系统方案，使厂办公系统和生产管理系统结合起来，形成全厂计算机信息网络，利于管理人员了解现场经济运行状况。

(3)自动调节功能更加精确稳定，可使参数维持在最佳状况。

(4)取消大量常规仪表、操作器、开关等，并不需再为大量的常规仪表购置备件，无需定期校验、大小修等，大量地减轻了热工人员的工作量和时间。

(5)机炉联合控制，可减轻运行人员劳动强度，并实现减员增效。

结论

DCS系统在国内外大型机组己普遍应用，在可靠性要求更高的核电机组也己成熟应用。其以其功能齐全、操作方便、可靠性高等特点，在热电厂得到了广泛的应用。几年前就有人提出，DCS将被现场总线系统(FCS)取代，但是DCS经过20多年的发展，其众多的优点和特点，恐怕也不是FCS能够立即赶上的.随着科学技术的进步，DCS也会不断完善和提高，未来几年内，DCS仍将是热电厂的首选控制系统。

参考文献

[1].熊淑燕，王兴叶，田建艳等.火力发电厂集散控制系统..科学出版杜.，2000版