DCS在電廠(chǎng)電氣監(jiān)控中的應(yīng)用

摘要：隨著時(shí)代的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，在電廠(chǎng)電氣的監(jiān)控系統(tǒng)中逐漸應(yīng)用DCS系統(tǒng)，這樣能夠有效地針對(duì)電氣系統(tǒng)監(jiān)控中的分散控制系統(tǒng)的不足進(jìn)行分析，進(jìn)而能夠確定當(dāng)前電廠(chǎng)電氣的監(jiān)控系統(tǒng)促進(jìn)電廠(chǎng)機(jī)組的監(jiān)控系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展。文章就DCS在電廠(chǎng)電氣監(jiān)控中的應(yīng)用進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：DCS；電廠(chǎng)電氣；電廠(chǎng)機(jī)組；監(jiān)控系統(tǒng)；火力電廠(chǎng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類(lèi)號(hào)：TM621 文章編號(hào)：1009-2374（2015）10-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0878

火力電廠(chǎng)中的自動(dòng)化包括電氣自動(dòng)化和熱工自動(dòng)化，其中電氣自動(dòng)化中應(yīng)用了DCS監(jiān)控系統(tǒng)，但是這種系統(tǒng)存在一些問(wèn)題，本文就電力系統(tǒng)中DCS的實(shí)際應(yīng)用情況進(jìn)行分析，進(jìn)而總結(jié)電廠(chǎng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向。

1 DCS的含義及特點(diǎn)

DCS集散控制系統(tǒng)主要在20世紀(jì)70年代中后期開(kāi)始出現(xiàn)，該系統(tǒng)主要是綜合了控制技術(shù)、圖形顯示技術(shù)、通信技術(shù)以及計(jì)算機(jī)技術(shù)，并且其核心為微小型計(jì)算機(jī)。DCS利用多臺(tái)微小型計(jì)算機(jī)進(jìn)行功能上和地理上的分散控制，同時(shí)還能夠利用高速數(shù)據(jù)通道集中收集各個(gè)分散點(diǎn)的信息，從而對(duì)信息進(jìn)行集中操作和監(jiān)控。DCS設(shè)計(jì)的主要原則是集中操作、分而自治、分級(jí)管理、綜合協(xié)調(diào)、分散控制，這樣其系統(tǒng)不僅具有集中化的操作顯示和信息管理功能以及控制功能，同時(shí)具有采集、處理大規(guī)模數(shù)據(jù)以及信息通信的功能。目前DCS已經(jīng)應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)中的監(jiān)控管理，它采用先進(jìn)的生產(chǎn)管理和監(jiān)控技術(shù)，已經(jīng)在各個(gè)行業(yè)中的應(yīng)用中取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

DCS的主要特點(diǎn)有五點(diǎn)，分別是：（1）友好性。應(yīng)用DCS系統(tǒng)顯示比較直觀(guān)，方便操作，同時(shí)能夠提供裝置運(yùn)行下的可監(jiān)視性。該系統(tǒng)能夠?yàn)橛脩?hù)提供包括過(guò)程控制組態(tài)、報(bào)表組態(tài)、畫(huà)面組態(tài)、系統(tǒng)組態(tài)等組態(tài)軟件，使系統(tǒng)能夠靈活擴(kuò)充；（2）實(shí)時(shí)性。通過(guò)人機(jī)接口，DCS能夠?qū)崟r(shí)地收集、處理、記錄、操作、控制、監(jiān)視數(shù)據(jù)變化，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)組態(tài)回路以及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的在線(xiàn)修改和在線(xiàn)維護(hù)；（3）獨(dú)立性。DCS中的每一個(gè)工作站都能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)接口進(jìn)行連接，并獨(dú)立進(jìn)行任務(wù)完成，這樣能夠有效地分散危險(xiǎn)性和控制負(fù)荷，使系統(tǒng)有較強(qiáng)的可靠性；（4）靈活性、可擴(kuò)充性、適應(yīng)性。DCS系統(tǒng)主要是積木式結(jié)構(gòu)，其軟件和硬件設(shè)施是按照標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化、開(kāi)放化進(jìn)行設(shè)計(jì)，能夠通過(guò)組態(tài)軟件進(jìn)行填寫(xiě)一些表格式的操作來(lái)改變某些控制方案和配置，就能夠改變生產(chǎn)的流程和工藝；（5）協(xié)調(diào)性。DCS系統(tǒng)中的工作站能夠互相傳遞各種信息，優(yōu)化處理數(shù)據(jù)和系統(tǒng)的總體功能，利用比較可靠、安全、實(shí)時(shí)的網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，進(jìn)行協(xié)調(diào)工作，實(shí)現(xiàn)信息的共享。

2 電廠(chǎng)中DCS的應(yīng)用以及存在的不足

2.1 熱工自動(dòng)化中的應(yīng)用

在發(fā)電廠(chǎng)中，主要是在老機(jī)組改造和新建的機(jī)組中應(yīng)用熱工自動(dòng)化DCS分散控制系統(tǒng)，它能夠有效地監(jiān)控機(jī)器設(shè)備和爐子的運(yùn)行。按照功能，DCS可以劃分為數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS、順序控制系統(tǒng)SCS、模擬量控制系統(tǒng)MCS。在整個(gè)控制機(jī)組的電以及機(jī)爐的過(guò)程中，不同的控制系統(tǒng)的特點(diǎn)和作用是不同的，因此在熱工自動(dòng)化的控制系統(tǒng)上又改造出了旁路控制系統(tǒng)BPC、電氣監(jiān)控系統(tǒng)ECS、旁路控制系統(tǒng)BPC、汽機(jī)保護(hù)系統(tǒng)ETS、機(jī)爐協(xié)調(diào)控制CCS、汽機(jī)電調(diào)系統(tǒng)DEH、鍋爐燃燒器管理系統(tǒng)BMS、鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)FSSS等監(jiān)控系統(tǒng)。

2.2 電氣系統(tǒng)中的應(yīng)用

在電氣監(jiān)控系統(tǒng)中已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用了DCS，并能夠有效地進(jìn)行記錄、越限報(bào)警、基于CRT的畫(huà)面顯示。但是DCS實(shí)際的運(yùn)行狀態(tài)一直是利用安裝在盤(pán)臺(tái)上的數(shù)字或者是模擬信號(hào)燈以及儀表進(jìn)行數(shù)據(jù)顯示，這樣就導(dǎo)致電氣整個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行過(guò)程中反映的信息不夠完整，無(wú)法達(dá)到信息共享，同時(shí)電氣系統(tǒng)只能按照專(zhuān)項(xiàng)功能進(jìn)行運(yùn)行操作，這樣就還要另外設(shè)置專(zhuān)門(mén)的操作開(kāi)關(guān)或者是按鈕進(jìn)行。目前電氣系統(tǒng)中應(yīng)用DCS存在的不足主要是：通信數(shù)據(jù)存在問(wèn)題；由于該系統(tǒng)沒(méi)有統(tǒng)一的規(guī)范，通信的接口連接存在問(wèn)題；通信由于不夠穩(wěn)定，經(jīng)常會(huì)導(dǎo)致通信中斷，導(dǎo)致電氣的聯(lián)鎖存在問(wèn)題；沒(méi)有體現(xiàn)出DCS的聯(lián)網(wǎng)自動(dòng)化優(yōu)勢(shì)，導(dǎo)致功能上存在問(wèn)題；系統(tǒng)的接入存在問(wèn)題，進(jìn)而制約著電氣系統(tǒng)的自動(dòng)化綜合發(fā)展。

3 電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)中DCS的應(yīng)用

在電氣的監(jiān)控管理系統(tǒng)中應(yīng)用DCS，能夠有效地增強(qiáng)原有系統(tǒng)的功能性，其中采用分散分布式技術(shù)的微機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)能夠有效地測(cè)量和保護(hù)裝置進(jìn)行就地安裝，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將開(kāi)關(guān)柜進(jìn)行連接，通過(guò)通信管理機(jī)連接到后臺(tái)機(jī)上。

3.1 電氣監(jiān)控系統(tǒng)中現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用

現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)主要是連接控制室系統(tǒng)和現(xiàn)場(chǎng)儀表，形成雙向的、多站的、全數(shù)字化的通信系統(tǒng)。由于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是與現(xiàn)場(chǎng)儀表相連接，因此現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是處于通信系統(tǒng)的底層，并能夠?qū)崿F(xiàn)雙向的、多變量的通道，改變了傳統(tǒng)的通信系統(tǒng)只能單向、傳輸一個(gè)參數(shù)的缺陷。眾所周知，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)是基于數(shù)字化通信系統(tǒng)，它能夠在控制室和現(xiàn)場(chǎng)之間進(jìn)行雙向的、多變量的通信，同時(shí)隨著不斷提高的通信距離、通信速率以及抗干擾能力技術(shù)，現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信控制系統(tǒng)已經(jīng)成為集散控制系統(tǒng)DCS、集中式數(shù)字控制系統(tǒng)之后的新一代有效控制系統(tǒng)。

3.2 電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)整體的設(shè)計(jì)

3.2.1 軟件結(jié)構(gòu)。電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu)主要是包括五個(gè)部分，分別是：（1）人機(jī)界面子系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要是包括在線(xiàn)部分和離線(xiàn)部分。在線(xiàn)部分主要是實(shí)時(shí)進(jìn)行子系統(tǒng)的運(yùn)行，將系統(tǒng)中發(fā)送的信息數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示，并能夠使監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行的工作人員進(jìn)行實(shí)時(shí)的交互工作；離線(xiàn)部分主要的功能是提供對(duì)畫(huà)面的繪制和組態(tài)配置工作，這樣就能夠定義需要顯示的界面，并能夠?qū)缑骘@示的信息進(jìn)行配置工作，提供必要的報(bào)警曲線(xiàn)、棒圖、信息等，通過(guò)歷史數(shù)據(jù)庫(kù)中的信息進(jìn)行查詢(xún)和信息顯示；（2）實(shí)時(shí)的運(yùn)行子系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)地負(fù)責(zé)電氣監(jiān)控系統(tǒng)中各個(gè)工作站的實(shí)時(shí)通信、整定、監(jiān)測(cè)、數(shù)據(jù)處理分析、維護(hù)信息等工作，是整個(gè)電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的核心和基礎(chǔ)；（3）報(bào)表管理子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是對(duì)報(bào)表進(jìn)行自定義、打印、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)以及存檔等工作；（4）數(shù)據(jù)庫(kù)組態(tài)子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行整體的描述，并能夠?yàn)殡姎獗O(jiān)控系統(tǒng)中實(shí)時(shí)運(yùn)行系統(tǒng)提供相關(guān)的運(yùn)行參數(shù)設(shè)置，使用數(shù)字化方式將電氣監(jiān)控系統(tǒng)的運(yùn)行完整地記錄下來(lái)，并自動(dòng)保存在實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)中；（5）高級(jí)應(yīng)用子系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要是使電氣系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，并在電氣監(jiān)控系統(tǒng)建立之后，使之能夠應(yīng)用主站的許多高級(jí)應(yīng)用功能。

3.2.2 硬件結(jié)構(gòu)。在電廠(chǎng)電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)中，主要是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)將自動(dòng)裝置和電氣中眾多的保護(hù)系統(tǒng)有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，利用通信管理裝置將系統(tǒng)的硬件設(shè)施連接到電氣工作站和DCS系統(tǒng)中。電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)的基本控制系統(tǒng)是由DCS系統(tǒng)完成，電氣工作站主要是進(jìn)行電氣的監(jiān)視維護(hù)工作，并且在聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)下優(yōu)化信息，加強(qiáng)對(duì)信息的管理，使電氣系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)中的硬件結(jié)構(gòu)主要是分三個(gè)層次，最底層的前置機(jī)，是通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)連接到通信的管理層，它主要是保護(hù)測(cè)控層的設(shè)備，并能夠處理和分析這些設(shè)備中的通信信息，處理之后通過(guò)以太網(wǎng)通信結(jié)構(gòu)將這些信息傳遞給電氣主站層的數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器或者是工作站。值得注意的是DCS系統(tǒng)也是通過(guò)以太網(wǎng)和電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)連接的。

4 結(jié)語(yǔ)

隨著信息時(shí)代的到來(lái)，我國(guó)的電廠(chǎng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展十分迅速。但是電氣系統(tǒng)中的整體控制水平并沒(méi)有得到有效的提高，這樣就導(dǎo)致整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)工作不協(xié)調(diào)，其管理水平、監(jiān)控技術(shù)仍然有許多需要改進(jìn)的地方。隨著發(fā)電廠(chǎng)電氣設(shè)備微機(jī)化以及現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用和提高，在電氣監(jiān)控管理系統(tǒng)中采用數(shù)字通信方式和DCS系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)，改善了電廠(chǎng)電氣的自動(dòng)化技術(shù)水平，同時(shí)也提高了電氣運(yùn)行管理水平，因此在電廠(chǎng)電氣監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用DCS技術(shù)和系統(tǒng)能夠促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展。

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作者簡(jiǎn)介：陳玲（1983-），女，江蘇阜寧人，大唐新疆發(fā)電有限公司準(zhǔn)東籌建處技術(shù)員，研究方向：電氣運(yùn)行。

（責(zé)任編輯：秦遜玉）