電廠自動(dòng)化控制技術(shù)淺析

摘 要:本文基于電廠生產(chǎn)進(jìn)程控制特征探討了自動(dòng)化控制技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀、特征及存在的問(wèn)題，展開(kāi)了構(gòu)建自動(dòng)化電廠控制平臺(tái)設(shè)想并制定了相應(yīng)對(duì)策，對(duì)提升電廠自動(dòng)化控制生產(chǎn)效率、水平，優(yōu)化自動(dòng)化控制模式有積極有效的促進(jìn)作用。

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電廠生產(chǎn)涵蓋燃料系統(tǒng)、汽輪機(jī)發(fā)電、鍋爐、熱力系統(tǒng)、出灰除渣、水處理、脫硫系統(tǒng)、配電發(fā)電系統(tǒng)等主體工藝過(guò)程，具有一定的復(fù)雜性，包含了過(guò)程與工廠自動(dòng)化相關(guān)內(nèi)容。在以往傳統(tǒng)電廠系統(tǒng)控制模式中，廠房主區(qū)熱力生產(chǎn)通常將DCS作為控制主體系統(tǒng)，并將PLC作為其他輔助系統(tǒng)的核心控制模式。隨著自動(dòng)化科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)FCS得到了廣泛應(yīng)用，并逐步成為自動(dòng)化控制技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。伴隨電廠建設(shè)逐步走向信息化、數(shù)字化，倘若欠缺實(shí)時(shí)、可靠、準(zhǔn)確、科學(xué)自動(dòng)化平臺(tái)的有效支撐，現(xiàn)代化電廠生產(chǎn)建設(shè)便無(wú)從談起。因此本文基于對(duì)DCS、PLC、FCS等控制系統(tǒng)分析探討了如何基于工業(yè)以太網(wǎng)創(chuàng)建自動(dòng)化電廠模型，真正實(shí)現(xiàn)電廠的自動(dòng)化發(fā)展。

1DCS與PLC控制系統(tǒng)技術(shù)及存在的問(wèn)題

PLC控制系統(tǒng)是基于工業(yè)環(huán)境專門(mén)設(shè)計(jì)的數(shù)字化電子操作運(yùn)算裝置，主體采用可編程存儲(chǔ)器進(jìn)行順序運(yùn)算、邏輯運(yùn)算、算術(shù)、技術(shù)運(yùn)算等指令操作的執(zhí)行，并通過(guò)模擬或數(shù)字模式輸出及輸入，對(duì)各類生產(chǎn)、機(jī)械過(guò)程進(jìn)行科學(xué)控制。DCS則是CRT、通信、計(jì)算機(jī)與控制技術(shù)的有效結(jié)合，其核心為微處理器，通過(guò)集中各類數(shù)據(jù)通道分散點(diǎn)信息實(shí)現(xiàn)操作監(jiān)視目標(biāo)，是一類數(shù)字與模擬混合系統(tǒng)，其控制操作具有較為復(fù)雜的規(guī)律特性，且可靠性較高，具有良好的控制功能、人機(jī)交互操作接口，易于完成系統(tǒng)開(kāi)發(fā)、操作便利、編程簡(jiǎn)單，體現(xiàn)了優(yōu)質(zhì)性價(jià)比特征，因而在自動(dòng)化電廠控制實(shí)踐中發(fā)揮著重要作用。當(dāng)前PLC或DCS控制系統(tǒng)多由自身軟件及硬件構(gòu)成產(chǎn)品體系，為保護(hù)市場(chǎng)彼此封鎖，較難實(shí)現(xiàn)各類不同系統(tǒng)的共享互聯(lián)，無(wú)法全面滿足電廠信息化發(fā)展要求，且眾多的現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)信號(hào)還會(huì)呈現(xiàn)一定的瓶頸現(xiàn)象，引發(fā)堵塞信號(hào)問(wèn)題，令系統(tǒng)可靠安全性不良下降。

2FCS控制系統(tǒng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)及存在的問(wèn)題

基于PLC及DCS控制系統(tǒng)存在的問(wèn)題，現(xiàn)場(chǎng)總線控制FCS系統(tǒng)逐步誕生，體現(xiàn)了開(kāi)放、分布、安全可靠等應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，合理彌補(bǔ)了傳統(tǒng)控制系統(tǒng)模式缺陷，主要采用雙向一對(duì)多傳輸且高精度、高可靠性數(shù)字信號(hào)，令設(shè)備持續(xù)處于可控且遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)狀態(tài)，各類用戶則可按需進(jìn)行自由選擇。當(dāng)前FCS控制系統(tǒng)同樣包含一定缺陷，例如通訊協(xié)議有待進(jìn)一步統(tǒng)一、通訊速度有待進(jìn)一步提升，設(shè)備連接較少且價(jià)格偏高，對(duì)現(xiàn)有非智能性儀表支持力度有限等。因此該現(xiàn)場(chǎng)總線FCS控制需要同企業(yè)各類管理系統(tǒng)全面結(jié)合，實(shí)現(xiàn)一體化管控，才能充分發(fā)揮優(yōu)勢(shì)性能，創(chuàng)設(shè)自動(dòng)化電廠生產(chǎn)模式。

3工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)

工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)主體是為適應(yīng)工業(yè)環(huán)境而進(jìn)行的全面改造，包括對(duì)實(shí)時(shí)性通信、傳輸確定性的科學(xué)改進(jìn)，并增添了較多應(yīng)用控制功能，通過(guò)適應(yīng)性流量控制、通信技術(shù)、交換技術(shù)、容錯(cuò)技術(shù)、信息優(yōu)先級(jí)、冗余結(jié)構(gòu)改進(jìn)合理解決確定性問(wèn)題;基于提升通信效率、軟件協(xié)議解決實(shí)時(shí)性問(wèn)題;基于改進(jìn)結(jié)構(gòu)工藝、升級(jí)元器件解決網(wǎng)絡(luò)供電及工業(yè)生產(chǎn)使用環(huán)境等問(wèn)題。由此可見(jiàn)工業(yè)以太網(wǎng)構(gòu)建成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于安裝、功耗較低、傳輸速度快、冗余能力較強(qiáng)、兼容性良好、資源豐富、易于集成、靈活性高，對(duì)各類豐富種類的流行網(wǎng)絡(luò)協(xié)議均普遍支持，體現(xiàn)了上述DCS、PLC、FCS控制系統(tǒng)無(wú)可匹敵的綜合優(yōu)勢(shì)，因此我們應(yīng)將其作為理想的自動(dòng)化電廠控制平臺(tái)，創(chuàng)建一網(wǎng)到底的自動(dòng)化生產(chǎn)模式。

4工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)發(fā)展及電廠自動(dòng)化體系構(gòu)建

網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展令電廠控制工業(yè)網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了高層次、多樣化發(fā)展，進(jìn)一步推進(jìn)了PLC技術(shù)的簡(jiǎn)易化、多功能、標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、智能化發(fā)展;現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的高速化、完善化、互聯(lián)性發(fā)展;嵌入式控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)化、系統(tǒng)化發(fā)展，并令多現(xiàn)場(chǎng)總線的并存模式向著以工業(yè)以太網(wǎng)主體技術(shù)發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)控制技術(shù)則以集成為主題，體現(xiàn)了無(wú)線與有線控制技術(shù)的全面融合。工業(yè)以太網(wǎng)多重應(yīng)用優(yōu)勢(shì)決定其不僅是底層總線網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)也是全面支撐自動(dòng)化控制技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)，可承擔(dān)多重自動(dòng)化電廠控制平臺(tái)任務(wù)。然而由于DCS、PLC、FCS控制系統(tǒng)的不斷完善發(fā)展，其在多重領(lǐng)域的生產(chǎn)應(yīng)用相對(duì)較為成熟，因而電廠多重現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的并存應(yīng)用狀況無(wú)法在短期內(nèi)消失。為全面適應(yīng)信息化、數(shù)字化電廠建設(shè)要求，創(chuàng)設(shè)一網(wǎng)到底管控技術(shù)，構(gòu)建基于工業(yè)以太網(wǎng)平臺(tái)的自動(dòng)化電廠控制體系則是最佳化選擇。在規(guī)劃電廠信息化、自動(dòng)化建設(shè)進(jìn)程中我們應(yīng)全面結(jié)合電廠生產(chǎn)過(guò)程及各工藝特征應(yīng)用適應(yīng)性檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)總線控制標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)，不一味強(qiáng)求統(tǒng)一全廠現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，只要建立最佳控制系統(tǒng)模型，便可全面滿足電廠信息化、數(shù)字化建設(shè)需求。

5結(jié)語(yǔ)

總之，面對(duì)電廠DCS、PLC、FCS控制系統(tǒng)應(yīng)用特征、現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題我們應(yīng)基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)內(nèi)涵、適應(yīng)電廠自動(dòng)化、信息化生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)特征，提出創(chuàng)設(shè)一網(wǎng)到底電廠自動(dòng)化控制模式設(shè)想與策略，才能科學(xué)滿足電廠個(gè)性化生產(chǎn)需求，提升生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、信息化與數(shù)字化的全面發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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