DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

解向軍

摘要 本文從DCS的可擴(kuò)展性、兼容性、監(jiān)控模式、輔機(jī)控制、遠(yuǎn)程智能方面詳細(xì)闡述了DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)，并提出了DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的維護(hù)與管理措施，最后總結(jié)了在當(dāng)前，DCS系統(tǒng)仍是電廠熱工控制系統(tǒng)中的主流。

關(guān)鍵詞 DCS 電廠；熱工控制系統(tǒng)；維護(hù)與管理

中圖分類號(hào)TM6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼A 文章編號(hào) 1674-6708（2012）67-0086-02

DCS即為集散控制系統(tǒng)（Distributed Control System）。DCS是多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，以通信網(wǎng)絡(luò)為紐帶，由過(guò)程控制級(jí)和過(guò)程監(jiān)控級(jí)組成。DCS綜合了計(jì)算機(jī)、通訊、顯示和控制4項(xiàng)技術(shù)，也稱為4C技術(shù)。

1 DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)

在結(jié)構(gòu)上，DCS控制系統(tǒng)采用的模式是局部控制獨(dú)立運(yùn)行的工作站，各工作站之間的信息傳遞依靠局部網(wǎng)絡(luò)通訊來(lái)實(shí)現(xiàn)；在功能上，DCS控制系統(tǒng)的主要控制方式是分層遞階控制，能與更上一級(jí)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)或計(jì)算機(jī)實(shí)施通訊。DCS在電廠的應(yīng)用，使火力發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、生產(chǎn)過(guò)程和邏輯控制、生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視和報(bào)警、設(shè)備的聯(lián)鎖和保護(hù)、員工的操作管理能力得到了提高，是當(dāng)前熱控系統(tǒng)的主要方式，主要體現(xiàn)在以下幾方面：

1.1 兼容性強(qiáng)

大型火電機(jī)組所控制的對(duì)象數(shù)量多，而且比較復(fù)雜，被控對(duì)象的特點(diǎn)是延遲大、非線性、干擾源多、控制參數(shù)多且互相影響，這就導(dǎo)致了自動(dòng)控制系統(tǒng)有很大的設(shè)計(jì)難度。使用DCS 控制系統(tǒng)后，其潛力得到了充分的利用，使高級(jí)的、復(fù)雜的控制算法得以實(shí)現(xiàn)，比如自適應(yīng)控制、預(yù)估控制、模糊控制、神經(jīng)元控制、非線性控制等，使機(jī)組自動(dòng)控制得到了提高。

1.2 監(jiān)控模式全程化

近年來(lái)的實(shí)踐證明，DCS能夠保障火電廠的安全可靠運(yùn)行，在當(dāng)前的工程設(shè)計(jì)中，絕大多數(shù)的后備監(jiān)控設(shè)備已經(jīng)被取消，只保留了幾個(gè)能夠緊急停機(jī)的開關(guān)，在不就的將來(lái)，火電廠將廣泛接受火電機(jī)組的全CRT監(jiān)控技術(shù)；此外，DCS系統(tǒng)引進(jìn)了大屏幕顯示技術(shù)，使人機(jī)界面得到了大大的改善。這使自動(dòng)化系統(tǒng)得到了簡(jiǎn)化，減少了監(jiān)控人員的數(shù)量，減少投資，不但提高了電廠的安全運(yùn)行，還提高了經(jīng)濟(jì)效益。

1.3 輔機(jī)DCS控制得以實(shí)現(xiàn)

當(dāng)前，已經(jīng)具備了將DCS技術(shù)應(yīng)用于大機(jī)組上的技術(shù)與條件。對(duì)于輔助系統(tǒng)，比如對(duì)除灰、除渣、運(yùn)輸煤、處理化學(xué)水的集中控制，就可以采用不同的技術(shù)方案，最直接的方法是將輔機(jī)系統(tǒng)與主機(jī)DCS相連，應(yīng)用比較集中的方案；另一種方法是使之相對(duì)集中后，再與MIS和主機(jī)DCS連接。這樣就能實(shí)現(xiàn)減員增效的目標(biāo)，同時(shí)還使技術(shù)和管理水平得到提高。

1.4 遠(yuǎn)程智能I/O

當(dāng)前，許多DCS生產(chǎn)廠家設(shè)計(jì)開發(fā)了遠(yuǎn)程智能I/O 裝置。這種裝置是一種獨(dú)立的系統(tǒng)，由智能前端、現(xiàn)場(chǎng)通訊總線和計(jì)算機(jī)適配器三部分組成。智能前端是一種測(cè)控裝置，按放于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，主要的功能是完成A/D、D/A 轉(zhuǎn)換、去抖、濾波、熱電偶、PID控制和熱電阻的測(cè)量與變換等，從某種意義上講就是現(xiàn)場(chǎng)的總線產(chǎn)品?，F(xiàn)場(chǎng)通訊總線的通訊方式是全數(shù)字串行，不僅支持點(diǎn)對(duì)點(diǎn)、點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的工作方式，還支持廣播式和主從的工作方式，與當(dāng)前廣泛應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品一模一樣。通訊適配器的功能是統(tǒng)一協(xié)調(diào)與管理整個(gè)網(wǎng)絡(luò)，完成和主控系統(tǒng)之間的信息互換。通過(guò)很多應(yīng)用實(shí)踐，遠(yuǎn)程智能I/O不僅可以提高DCS系統(tǒng)的安全可靠性，還具備了現(xiàn)場(chǎng)總線的很多優(yōu)點(diǎn)。

2 DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的維護(hù)與管理

DCS系統(tǒng)的維護(hù)與管理包括硬件和軟件的檢查、保護(hù)及管理。

2.1 硬件維護(hù)與管理

判斷和修復(fù)輸入/輸出模塊的故障一般是系統(tǒng)診斷完成，通常的處理辦法是更換模塊。一般的工作人員難以判斷因內(nèi)部元件的老化等原因?qū)е碌臒峥刂颇K故障，這主要是因?yàn)橐话愕墓ぷ魅藛T不具備相當(dāng)高的理論知識(shí)，另一方面是一般技術(shù)人員難以知道儀表制造的核心技術(shù)。輸入／輸出模塊的故障很多在調(diào)試和運(yùn)行階段出現(xiàn)，理論上講應(yīng)該是生產(chǎn)廠家對(duì)其維護(hù)，一般的工作人員難以更換模塊。診斷和修復(fù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備故障時(shí)，與常規(guī)的設(shè)備故障區(qū)別不大，一旦通過(guò)異常反應(yīng)或系統(tǒng)報(bào)警后發(fā)現(xiàn)某一個(gè)組件或設(shè)備存在故障而不能正常工作，工作人員就要迅速的做出判斷故障原因，及時(shí)準(zhǔn)確的進(jìn)行處理。工程技術(shù)人員要結(jié)合工作人員提供的故障信息，在有安全保護(hù)措施的條件下，進(jìn)行技術(shù)維修。不管哪種系統(tǒng)，操作員站的操作被停止都有著復(fù)雜的原因，有硬盤、卡、冷卻風(fēng)扇不能正常工作等原因都可引起操作員站死機(jī)。人為操作也是操作員站死機(jī)的原因之一，這種故障一般是通過(guò)修改控制邏輯，更新下載軟件，再次啟動(dòng)設(shè)備，就能夠解決設(shè)備故障。所以，通過(guò)人員培訓(xùn)可以避免人為操作失敗。

2.2 軟件的維護(hù)與管理

要及時(shí)備份應(yīng)用軟件，記錄所有的變化；及時(shí)保存修改的數(shù)據(jù)庫(kù)，同時(shí)也要做好備份；檢測(cè)與測(cè)試軟件時(shí)，要檢測(cè)每個(gè)級(jí)別的權(quán)限，對(duì)軟件功能進(jìn)行測(cè)試；要對(duì)軟件的管理、更新、修改做好規(guī)范；要有良好的系統(tǒng)病毒保護(hù)防范軟件；在設(shè)備運(yùn)行階段或進(jìn)行維護(hù)時(shí)，要有嚴(yán)格的保護(hù)和隔離措施；當(dāng)有的操作站在運(yùn)行時(shí)有故障發(fā)生，要在保證可用的操作員站能夠繼續(xù)運(yùn)行并能夠完成監(jiān)測(cè)工作的前提下，進(jìn)行故障排除，假如有故障沒(méi)有辦法排除，要依據(jù)設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)進(jìn)行故障排查和排除；假如所有的操作員站不能正常運(yùn)行，要采取停止運(yùn)行的措施，可以進(jìn)行電路控制器調(diào)節(jié)或采取停電措施；強(qiáng)化設(shè)備和軟的監(jiān)督檢查制度，尤其是中央處理器、系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備電源等故障，要保證工作人員能夠做出迅速反應(yīng)并采取相應(yīng)的維護(hù)與維修對(duì)策。

3 結(jié)論

自DCS控制系統(tǒng)誕生，便展現(xiàn)出了無(wú)限的生機(jī)，發(fā)展日益完善，在電廠的大機(jī)組的自動(dòng)控制中得到了廣泛應(yīng)用。目前，無(wú)論是國(guó)產(chǎn)還是國(guó)外引進(jìn)的300mW以上的火電機(jī)組，全都采用DCS。由于DCS系統(tǒng)能給電廠帶來(lái)安全生產(chǎn)和巨大的經(jīng)濟(jì)效益，有些火電廠300mW以下的火電機(jī)組也遵循DCS進(jìn)行了改造，使其應(yīng)用的廣泛度超過(guò)了以往任何的控制系統(tǒng)。

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