DCS控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)方面的應用

王喜燕 索娜

摘要：新時期新經(jīng)濟形勢下，隨著我國社會經(jīng)濟的持續(xù)增長，各產(chǎn)業(yè)部門生產(chǎn)方式也在逐步轉(zhuǎn)型中，作為推動工業(yè)發(fā)展的基礎性產(chǎn)業(yè)，電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)電及服務質(zhì)量凸顯得越來越重要，人們也開始逐漸重視電力行業(yè)的發(fā)展，在這種經(jīng)濟環(huán)境下，DCS控制系統(tǒng)的研究也備受關注。在實踐應用中，DCS控制系統(tǒng)是發(fā)電廠、變電站等電力系統(tǒng)得以穩(wěn)定運行的核心關鍵環(huán)節(jié)，DCS控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，在很大程度上直接關乎著整個發(fā)電機組的安全運行狀況。據(jù)此，重點從DCS改造設計層面出發(fā)，簡要探討分析DCS控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的嵌入與應用。

關鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；電力；改造設計；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

中圖分類號：TB

文獻標識碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.13.099

1 DCS控制系統(tǒng)的功能

DCS-（Distributed Control System）是一種分散式的控制系統(tǒng)，在我國業(yè)內(nèi)，一般將其稱之為“集散控制系統(tǒng)”。在其系統(tǒng)內(nèi)部設備技術構造上，包括計算機-（Computer）、通訊-（Communication）、顯示（CRT）、控制（Control）等技術，該4C信息技術，集中體現(xiàn)了一種控制思想，簡單一點講就是分散控制、分級管理、集中操作，最終實現(xiàn)靈活配置。DCS控制技術目前被廣泛應用于各工業(yè)生產(chǎn)領域，比如化工廠、電廠等。

在工業(yè)生產(chǎn)領域應用中，DCS控制系統(tǒng)的功能主要包括四類，分別是DAS功能（數(shù)據(jù)采集控制）、SCS功能（順序控制）、DEH功能（純電液控制）、FSSS功能（爐膛安全監(jiān)視）。其中，DAS控制系統(tǒng)的功能作用主要體現(xiàn)在對數(shù)據(jù)信息的收集、處理，在過程中包括CRT顯示、信號預處理輸入、安全警報、事故順序記錄以及人機遠程聯(lián)系控制等；SCS系統(tǒng)的功能主要作用于汽輪機給水泵層面上，內(nèi)部兩項功能分別是減溫水電動門控制、輔機保護等；DEH系統(tǒng)的功能，重點在于急速掛閘、暖機，或者升速控制等；FSSS的功能，即安全監(jiān)視，包括磨煤機啟動，機組關停控制，爐膛吹掃等，最主要的是可以快速火檢冷卻、鍋爐報警。

2 實例探究——以北方XX電廠#2機組DCS系統(tǒng)為例

2.1 機組DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

XX電廠#2機組，在2002年A檢時，對整個控制系統(tǒng)進行了重新改造設計。在當時電力控制系統(tǒng)改造設計過程中，最終所選用的控制系統(tǒng)是北京日立華盛控制公司研發(fā)設計出來的HIACS-3000，由于該控制系統(tǒng)屬于上世紀八九十年代研發(fā)的產(chǎn)品，在技術層面上，以及控制思想設計上都比較落后，存在部分技術上的缺陷，因此經(jīng)常出現(xiàn)POC站死機的情況，并且網(wǎng)絡通訊速度相當緩慢。與此同時，該機組包括主控制器、從控制器在內(nèi)，設備本身性能上就存在一定的缺陷，并且它們在后續(xù)運行與相互切換的過程中，經(jīng)常發(fā)生內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳輸錯誤或者數(shù)據(jù)跟蹤錯誤、數(shù)據(jù)丟失等情況。除此之外，還包括其他一些問題，比如電源配置結構不完善、控制系統(tǒng)警報設計失靈、系統(tǒng)自動診斷故障的效率與能力較為低下、CRT操作存在失靈情況、H-3000系統(tǒng)控制器可靠性較差。

該機組及相關輔助設備在改造設計前運行情況介紹如下：首先該機組總控制系統(tǒng)選用的為HIACS-3000，同時，該控制系統(tǒng)在日常運行過程中，所選用的控制器為HISECO4-M/F。數(shù)據(jù)處理中最快運算周期為50ms，網(wǎng)絡配置為雙層，在信息傳輸連接層面，主要是在中間以網(wǎng)絡橋接的形式，通訊速率為0.5Mbps。

2.2 DCS電力控制系統(tǒng)改造設計

首先，制定并選擇DCS控制方案。在DCS控制系統(tǒng)改造設計方案選擇中，備選了兩套方案，即兩套DCS控制系統(tǒng)，經(jīng)過綜合考慮分析，最終選用了由艾默生過程控制公司研發(fā)設計的控制系統(tǒng)（Ovation）。在#2電力機組DCS控制系統(tǒng)的改造設計當中，本次所選用的系統(tǒng)（Ovation）是一種集合了4C技術的最新型集散控制系統(tǒng)，內(nèi)部安裝的奔騰處理器設備?；诩夹g上的完善化，該控制系統(tǒng)首先解決了之前所存在的網(wǎng)絡通訊問題、數(shù)據(jù)傳輸丟失和錯誤問題，以及容量存儲空間不足等問題，其優(yōu)勢就是高網(wǎng)絡速度、高容量。在站點設計層面，其主要包括有歷史站點、工程師站點、SIS接口站點、智能設備管理站點等。該DCS控制系統(tǒng)的控制站，主要由以下部件來組成，即機柜、I/O模件、電源設備、控制器，其中，每一個機柜內(nèi)部都安裝設計了32個I/O模塊。

其次，系統(tǒng)結構、控制器、DAS改造設計。在系統(tǒng)結構設計層面，DCS控制系統(tǒng)主要采用的是FDDI高速光纖網(wǎng)絡，將其設計為控制級網(wǎng)絡，同時，系統(tǒng)內(nèi)的控制站，其功能處在獨立狀態(tài)，與其余各站點建立網(wǎng)格式的協(xié)助關系，詳見圖1。

在基本控制器的設計與使用層面，如圖1所示，使用的是H-5000M高速控制器，性能穩(wěn)定、運行可靠、數(shù)據(jù)傳輸更加快速，完全可以滿足機組設備運行工作與生產(chǎn)發(fā)電的需要。在編程控制方面，嵌入的是超高性能的R-600CH編程處理器，同時選用的CPU嵌入了4C技術。

在DAS（數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)）改造設計層面，#2機組DCS控制系統(tǒng)內(nèi)部結構經(jīng)過重新改造設計之后，DAS功能包括有顯示功能、記錄功能、歷史數(shù)據(jù)存儲功能、歷史數(shù)據(jù)檢索功能，最為關鍵的一項核心技術則是機組在運行中，實時獲取到的數(shù)據(jù)指標可以在線對其性能進行計算，而DAS系統(tǒng)在線性能計算出來的結果，能夠在CRT上予以實時顯示出來，并且可以打印記錄。

3 結語

進入到二十一世紀以來，伴隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，以及工業(yè)總產(chǎn)值、總規(guī)模的不斷壯大，國內(nèi)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也取得了一個新高峰?，F(xiàn)階段，隨著國內(nèi)電力行業(yè)產(chǎn)業(yè)化深度改革，市場競爭也日益加劇，在這種情況系，各電力企業(yè)也逐漸將經(jīng)營管理重心傾向技術研發(fā)與創(chuàng)新層面，與以往單純注重企業(yè)市場利潤，將發(fā)展的重點轉(zhuǎn)向?qū)ιa(chǎn)過程的控制中來。因此，當前國內(nèi)電力企業(yè)更加注重對生產(chǎn)過程的監(jiān)視，在這種情況下，DCS集散控制系統(tǒng)的性能要求也相應的提升，從之前就地控制階段發(fā)展成為現(xiàn)在的集中控制階段，尤其是在當前新知識經(jīng)濟時期，集中控制階段正逐步升級為計算機控制階段。

參考文獻

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