電廠分散控制系統(tǒng)DCS改造的必要性與方案分析

史春楠

神華陜西國(guó)華錦界能源有限責(zé)任公司，陜西榆林 719319

電廠分散控制系統(tǒng)DCS改造的必要性與方案分析

史春楠

神華陜西國(guó)華錦界能源有限責(zé)任公司，陜西榆林 719319

分散控制系統(tǒng)DCS，又稱(chēng)集散控制系統(tǒng)；DCS是Distributed Control System的縮寫(xiě)。這種控制系統(tǒng)被廣泛應(yīng)用到電廠中已有近十幾年的時(shí)間。它的應(yīng)用為電廠帶來(lái)了非?？捎^的效益的同時(shí)，其實(shí)在實(shí)際工作上，也產(chǎn)生了若干的問(wèn)題。本文通過(guò)對(duì)分散控制系統(tǒng)全面的分析，尤其是對(duì)其產(chǎn)生的問(wèn)題進(jìn)行了詳盡地探討，并在此基礎(chǔ)上提出了解決問(wèn)題的方法和改造的方案。

分散控制系統(tǒng)；改造；方案；必要性

時(shí)代在發(fā)展，技術(shù)在進(jìn)步。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)的不斷發(fā)展，各種自動(dòng)化技術(shù)被廣泛地應(yīng)用在各種行業(yè)中。于是，近年來(lái)分散控制系統(tǒng)越來(lái)越受到電廠廠家的青睞。分散控制系統(tǒng)已逐步代替集中控制系統(tǒng)，成為電廠控制、操作系統(tǒng)的最佳選擇。

分散控制系統(tǒng)由多個(gè)以微處理器為核心的控制采集站，分散地對(duì)各部分工藝流程進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和控制，并通過(guò)數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)與中央控制室各監(jiān)控操作站聯(lián)網(wǎng)，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程進(jìn)行集中監(jiān)視和操作的控制系統(tǒng)。它的控制體系的最大特點(diǎn)就是層次化，體現(xiàn)為集中操作管理，分散控制。因此分為四個(gè)層次：現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)處理層；控制層；系統(tǒng)操作層；企業(yè)管理層。這樣的布局更加分工明確，不僅方便工廠的管理，更加提高了工廠的生產(chǎn)效率。可是實(shí)際應(yīng)用中不可避免地產(chǎn)生了各種各樣的問(wèn)題，以至于引起故障。因此，適時(shí)地進(jìn)行對(duì)分散控制系統(tǒng)的改造，對(duì)電廠的發(fā)展是至關(guān)重要的步驟。

1 改造的必要性

事實(shí)上，分散控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中存在很多的問(wèn)題。在這里排除一切人為原因，僅僅對(duì)控制系統(tǒng)本身在運(yùn)作過(guò)程中的問(wèn)題做了簡(jiǎn)單的總結(jié)。從這些問(wèn)題中，不難看出系統(tǒng)本身存在著很多的問(wèn)題。由于電廠的一切生產(chǎn)工作都依賴(lài)于分散控制系統(tǒng)，因此要求它本身具有高可靠性和安全性。顯然，就目前的情況來(lái)看，分散控制系統(tǒng)還不能完全保證這一點(diǎn)。因此對(duì)于分散控制系統(tǒng)的改造就顯得勢(shì)在必行。

下面是分散控制系統(tǒng)在應(yīng)用過(guò)程中的具體問(wèn)題；

1）分散控制系統(tǒng)是多層次的控制系統(tǒng)，內(nèi)部具有非常繁瑣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。它可以控制和監(jiān)視工藝全過(guò)程，對(duì)自身進(jìn)行診斷，維護(hù)和組態(tài)。但是，由于其自身的致命弱點(diǎn)，其I/O信號(hào)采用傳統(tǒng)的模擬量信號(hào)。這就導(dǎo)致系統(tǒng)工程師站無(wú)法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)儀表進(jìn)行遠(yuǎn)程控制和遠(yuǎn)方診斷，維護(hù)和組態(tài)；2）DCS系統(tǒng)的端子柜，I/O終端，I/O卡件，I/O文件及I/O柜占地面積與空間大；3）絕大多數(shù)的分散控制采用常規(guī)表計(jì)，并且計(jì)表種類(lèi)眾多，技術(shù)也比較落后，需要準(zhǔn)備大量的備品。落后的技術(shù)影響了計(jì)量的精準(zhǔn)度，增加了轉(zhuǎn)換的環(huán)節(jié)，造成了系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中強(qiáng)度；4）數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS的輸入點(diǎn)低，以至于功能低。當(dāng)機(jī)組出現(xiàn)故障時(shí)，無(wú)法進(jìn)行全面的數(shù)據(jù)追憶，不利于分析故障的原因；5）分散控制系統(tǒng)的微處理器執(zhí)行的任務(wù)是上級(jí)的命令，因此控制系統(tǒng)實(shí)行的是順序控制。但是由于控制系統(tǒng)的控制水平低，機(jī)組的調(diào)節(jié)需要靠人工調(diào)節(jié)，造成調(diào)節(jié)精度及效率較低。過(guò)程中遇到的實(shí)際問(wèn)題，將從以下的幾個(gè)方面依次提出改造的方案。改造范圍將著力從數(shù)據(jù)采集功能、順序控制、高可靠性、開(kāi)放性、等幾個(gè)方面入手。

2.1 數(shù)據(jù)采集功能

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)集合了整個(gè)電廠運(yùn)行的參數(shù)，包括信號(hào)處理的信息，顯示器顯示的數(shù)據(jù)，歷史數(shù)據(jù)等等。當(dāng)發(fā)生故障時(shí)根據(jù)采集的數(shù)據(jù)完成對(duì)故障信息的追憶，并對(duì)故障做出及時(shí)有效地處理。因此，要求系統(tǒng)具有實(shí)時(shí)性、及時(shí)性?？墒?，大部分的分散控制系統(tǒng)做不到這一點(diǎn)。其中，最主要的原因是系統(tǒng)軟件非常落后。提高數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的輸入點(diǎn)，數(shù)值應(yīng)在200點(diǎn)以上。這樣才能在發(fā)生故障的情況下，及時(shí)有效地追憶故障數(shù)據(jù)，避免為工廠造成不必要的損失。

2.2 順序控制

分散控制系統(tǒng)最大的特點(diǎn)是層次化，簡(jiǎn)單地說(shuō)是下級(jí)執(zhí)行上級(jí)的命令，依次按順序執(zhí)行命令?？梢哉f(shuō)各種下達(dá)的命令都是系統(tǒng)預(yù)先存儲(chǔ)，造成了系統(tǒng)的固定化，實(shí)現(xiàn)不了智能化。一旦上級(jí)系統(tǒng)出現(xiàn)問(wèn)題，下級(jí)就無(wú)法完成任務(wù)。因此，分散控制系統(tǒng)要加強(qiáng)系統(tǒng)的智能化管理，實(shí)現(xiàn)靈活管理。最主要的措施是提高控制系統(tǒng)的控制水平，這主要依據(jù)于系統(tǒng)的技術(shù)水平。

2.3 高可靠性

國(guó)內(nèi)絕大多數(shù)的電廠之所以都在使用分散控制系統(tǒng)，主要是因?yàn)樗軌蚬收戏稚?。分散控制系統(tǒng)是集中操作管理，分散控制。即在主控制系統(tǒng)下有很多微處理器承擔(dān)相應(yīng)的控制范圍，互相不產(chǎn)生干擾控制，從而能夠使故障分散，為系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供高可靠性和安全性?？墒?，這種系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中并不如想象中的“故障分散”。從而為共產(chǎn)工作的安全運(yùn)行帶來(lái)隱患。

2.4 開(kāi)放性

分散控制系統(tǒng)控制和監(jiān)控制作工藝的全過(guò)程，并對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)收集，顯示在顯示器上，從而達(dá)到數(shù)據(jù)的開(kāi)放。可是由于各項(xiàng)數(shù)據(jù)全部匯集在一起，數(shù)據(jù)的繁多很容易造成控制系統(tǒng)信息通道堵塞，導(dǎo)致死機(jī)。最好的改進(jìn)方式是加強(qiáng)對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的針對(duì)性管理。簡(jiǎn)單地說(shuō)，就是要對(duì)各項(xiàng)數(shù)據(jù)的管理進(jìn)行分類(lèi)、整理。當(dāng)需要某種數(shù)據(jù)時(shí)，顯示器上不會(huì)顯示與此不相關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)。

2 改造方案

分散控制系統(tǒng)DCS由數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)（DAS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）、微控制系統(tǒng)（MCS）、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、電氣控制系統(tǒng)（ECS）及公用系統(tǒng)等組成。針對(duì)分散控制系統(tǒng)在應(yīng)用

3 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)分散控制系統(tǒng)的簡(jiǎn)單介紹，尤其是對(duì)最容易出現(xiàn)的故障做了具體的描述，并從幾個(gè)方面提出了具有針對(duì)性的改造措施。希望這樣的措施能真正地被應(yīng)用到實(shí)際的控制系統(tǒng)中，為電力事業(yè)的發(fā)展做出微薄的貢獻(xiàn)。也以此行為激發(fā)其他人不斷探索與發(fā)現(xiàn)的精神，為電力自動(dòng)化的蓬勃發(fā)展奉獻(xiàn)自己的一份力量。

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1674-6708（2012）58-0021-02