談DCS在發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應用

摘要：DCS系統(tǒng)作為一種在計算機技術(shù)支持下，對生產(chǎn)過程進行集中操作、集中監(jiān)控、集中管理、分散控制的特殊控制技術(shù)，具有包括配置靈活、分級管理、組態(tài)方便以及性能穩(wěn)定多個方面的特點與優(yōu)勢，被廣泛應用于各類生產(chǎn)系統(tǒng)的監(jiān)督控制工作當中。文章在對發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的研究中引入DCS系統(tǒng)，就DCS引入下的主要優(yōu)勢進行了分析，研究了發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中實現(xiàn)DCS的主要方法，最后探討了在DCS系統(tǒng)應用期間需要關(guān)注的幾點問題，望能夠引起各方人員的關(guān)注與重視。

關(guān)鍵詞：DCS 發(fā)電廠 電氣控制系統(tǒng) 應用

在現(xiàn)代科學技術(shù)快速發(fā)展的背景之下，計算機控制技術(shù)與各個行業(yè)、領(lǐng)域之間的連接關(guān)系更加的緊密，控制系統(tǒng)的控制水平也有了相當顯著的發(fā)展趨勢。控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應用優(yōu)勢也更加凸顯。從我國自主研發(fā)和生產(chǎn)的DCS成功應用于60萬千瓦、100萬千瓦超臨界機組，到首臺最大容量60萬千瓦超臨界循環(huán)流化床機組DCS的突破，再到被稱為核電站“神經(jīng)中樞”的核電站全數(shù)字化儀控系統(tǒng)實現(xiàn)自主研發(fā)，近年來我國DCS實現(xiàn)了跨越式發(fā)展。與此同時，電力行業(yè)作為我國現(xiàn)階段整個國民經(jīng)濟建設(shè)發(fā)展體系中的核心行業(yè)，將對整個社會生產(chǎn)、生活的開展產(chǎn)生決定性的影響。為了確保電力系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的運行，進一步提高電力行業(yè)的運行質(zhì)量，就需要從控制技術(shù)的應用角度入手，關(guān)注如何實現(xiàn)控制技術(shù)與電力行業(yè)相互結(jié)合的這一問題。以發(fā)電廠為例，在發(fā)電廠運行過程當中，電氣控制系統(tǒng)在控制性能方面的表現(xiàn)直接影響整個發(fā)電廠的運行管理水平?？刂颇Ｊ缴峡梢酝ㄟ^機組DCS系統(tǒng)的方式實現(xiàn)對主要設(shè)備的全面監(jiān)督控制，由此達到提高機組運行綜合效率的目的。本文即主要探討DCS在發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應用問題。

1 DCS在發(fā)電廠控制系統(tǒng)中的優(yōu)勢分析

1.1 DCS系統(tǒng)具有開放性特征：從設(shè)計角度上來說，DCS系統(tǒng)設(shè)計階段具有系列化、標準化以及開放化的特點，系統(tǒng)通信方式建立在局域網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)支持下實現(xiàn)，信息傳輸可靠且高效。在根據(jù)發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)實際需求對系統(tǒng)功能進行擴充或優(yōu)化的時候，由于采取的模塊化設(shè)計方案，故而可以相當便捷的將計算機添加至系統(tǒng)通信網(wǎng)絡(luò)當中（或者是刪除部分計算機），期間不會對其他相關(guān)計算機的正常運行產(chǎn)生不良影響。

1.2 DCS系統(tǒng)具有靈活性特征：在DCS系統(tǒng)的運行過程當中，對于組態(tài)軟件而言，軟件、硬件組件可以通過不同流程應用對象的方式實現(xiàn)。具體的實現(xiàn)方式為：確定測量信號以及控制信號所對應的連接關(guān)系，基于控制算法庫選擇適宜的控制規(guī)律，或者是基于圖形庫調(diào)用基礎(chǔ)圖形監(jiān)控畫面、報警畫面，由此使得整個控制系統(tǒng)的構(gòu)成比較簡單與靈活，可行性高。

1.3 DCS系統(tǒng)具有可靠性特征：由于在DCS系統(tǒng)的運行過程當中，各臺計算機分散系統(tǒng)控制功能，并獨立實現(xiàn)，由此要求系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采取容錯設(shè)計的基本方案。這種設(shè)計方案下，即便某一計算機出現(xiàn)運行故障，也不會對DCS系統(tǒng)整體功能的實現(xiàn)產(chǎn)生不良影響。除此以外，由于在DCS系統(tǒng)當中，各獨立計算機所承擔的任務(wù)單一，故而，可以從功能實現(xiàn)的角度入手，選擇結(jié)構(gòu)、軟件特定的計算機裝置，并達到提高計算機運行穩(wěn)定性的目的。

1.4 DCS系統(tǒng)具有功能性特征：在發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)當中通過引入DCS系統(tǒng)的方式，能夠在很大程度上豐富系統(tǒng)控制算法，綜合連續(xù)控制功能、批量處理功能以及順序控制功能的實現(xiàn)，控制方式上支持前饋式、串級式、自適應式、預測式以及解耦式等多種類型，且也可根據(jù)自動化控制系統(tǒng)的控制要求，將特殊的控制算法引入系統(tǒng)內(nèi)部。

2 DCS系統(tǒng)控制方式分析

在將DCS系統(tǒng)作用于電氣控制系統(tǒng)期間，需要遵循的基本原則為：電氣控制的主要功能應當建立在原有的微機數(shù)字化裝置基礎(chǔ)之上實現(xiàn)。針對發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)當中常見的故障錄波裝置、發(fā)電機勵磁調(diào)節(jié)裝置而言，相應的工作狀態(tài)、動作情況都應當在數(shù)字化處理基礎(chǔ)之上，通過通訊方式傳遞至DCS系統(tǒng)當中?？刂葡到y(tǒng)與DCS系統(tǒng)之間保持獨立運行關(guān)系，這一點對于確保整個發(fā)電廠電氣系統(tǒng)安全運行而言有重要價值。

在DCS系統(tǒng)實現(xiàn)中，電氣系統(tǒng)輸入信息以及輸出指令都應當以通訊方式實現(xiàn)，除了可以確保系統(tǒng)運行獨立、安全以外，還能夠節(jié)約在DCS系統(tǒng)建設(shè)中所需要的電線電纜以及I/O接口節(jié)點。除此以外，輸入DCS系統(tǒng)當中的相關(guān)信息將用于機組綜合控制和全廠信息系統(tǒng)，如機組自啟?？刂葡到y(tǒng)，在機組啟動前，綜合檢查包括電氣系統(tǒng)在內(nèi)的整個機組的啟動條件，在汽輪機轉(zhuǎn)速達到額定轉(zhuǎn)速標準后啟動勵磁系統(tǒng)，定速狀態(tài)下啟動自動同期裝置，實現(xiàn)發(fā)電機與電網(wǎng)的并列運行。而在運行達到一定負荷標準后，可以通過自動或者是人為的方式，干預進行產(chǎn)用電的切換工作。停機狀態(tài)下，主控回路傳遞相應的控制指令，操作電氣系統(tǒng)切換至關(guān)閉狀態(tài)。在這一控制方式下，專門控制裝置的性能優(yōu)勢以及數(shù)字化裝置的通訊優(yōu)勢得到了很好的發(fā)揮，系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)更加的實用與經(jīng)濟。同時，分散控制與信息集中相互配合，使得整個系統(tǒng)具有較好的聯(lián)動特點。最后，能夠保持發(fā)電廠電氣控制界面以及熱工控制界面的清晰，調(diào)試維護以及檢修方面的工作仍然可以按照傳統(tǒng)系統(tǒng)模式開展。

3 DCS系統(tǒng)應用中的關(guān)鍵問題分析

3.1 從分配電氣控制功能的角度上來說：在發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的運行期間，所對應的相關(guān)參數(shù)以及控制邏輯關(guān)系都事先經(jīng)過了大量的科學計算與調(diào)試，且在系統(tǒng)運行模式形成以后就基本處于恒定狀態(tài)，不會發(fā)送變動。要想改變控制系統(tǒng)中的邏輯關(guān)系，就需要經(jīng)由工程師站進行代碼傳輸方面的工作。而DCS系統(tǒng)并不支持代碼在線傳輸?shù)墓δ?，故而在此過程當中可能造成控制系統(tǒng)內(nèi)部其他相關(guān)程序出現(xiàn)誤動問題，因此需要特別重視對電氣控制功能的分配問題。

3.2 從裝置時鐘配合的角度上來說：在將DCS系統(tǒng)引入發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)以后，能夠支持完成對整個電氣控制系統(tǒng)的控制工作，大量相互獨立、布局分散的微處理機共同聯(lián)合，完成控制任務(wù)，同時，各個微處理機當中對應有時鐘。若在DCS系統(tǒng)應用的過程當中，沒有就時鐘設(shè)計階段與外界的配合關(guān)系進行考量，可能造成部分微處理機裝置時鐘信息不一致的現(xiàn)象，最終致使DCS系統(tǒng)下的信息傳輸紊亂。從這一角度上來說，在DCS系統(tǒng)建設(shè)中，就需要充分考慮到微處理機時鐘與外界環(huán)境的配合問題，確保其一致性。

4 結(jié)束語

綜上所述，本文圍繞DCS系統(tǒng)在發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應用及其關(guān)鍵問題展開了研究與探討，首先指出DCS系統(tǒng)具有開放性、靈活性、可靠性以及功能性這幾個方面的優(yōu)勢。進而研究了在發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)引入DCS系統(tǒng)期間，控制系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)之間應當保持獨立運行關(guān)系。在這一實現(xiàn)方案下，電氣控制系統(tǒng)中的相關(guān)設(shè)備運行信息、狀態(tài)參數(shù)應當基于通訊方式傳遞至DCS系統(tǒng)中，以確保相互獨立運行安全、可靠。最后，提出了在DCS系統(tǒng)干預背景下，需要妥善處理電氣控制功能分配、裝置時鐘配合方面的問題。希望有關(guān)以上內(nèi)容的分析能夠使同行人員加深對于DCS系統(tǒng)及其應用的認識，明晰DCS系統(tǒng)對于發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的重要意義，繼而從專業(yè)角度把握DCS系統(tǒng)的正確操作流程，用以更好的指導系統(tǒng)運行。

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