火電廠中計算機自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢探討

摘要：對于火電廠的發(fā)電機組來說，自動化控制系統(tǒng)的重要作用就是保證自動化設(shè)備安全運行，在自動化控制系統(tǒng)運作的時候可以適當(dāng)減少勞動強度是勞動條件得到根本改善的重要途徑和措施。文章對火電廠的計算機自動控制系統(tǒng)的特性、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進(jìn)行了探討，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；計算機自動控制系統(tǒng)；特性；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

一、火電廠中DCS分散控制系統(tǒng)的特性

①可靠性程度高。DCS的分散控制性能使得系統(tǒng)運行時的風(fēng)險大大降低，若其中一個操作點出現(xiàn)問題，不會影響其他系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。②開放式的運行?；痣姀S的系統(tǒng)操作是通過計算機分工合作，進(jìn)行監(jiān)視控制來達(dá)到執(zhí)行任務(wù)這一目的，完全是自動化的流程?；痣姀S為了使DCS信息數(shù)據(jù)傳輸和通信更為便捷，對計算機系統(tǒng)的開放性有了更高的要求，配置的升級對DCS的運行有著重要的影響。③靈活性通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對象進(jìn)行軟硬件組態(tài)，即確定測量與控制信號及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報警畫面，從而方便地構(gòu)成火電廠所需的控制系統(tǒng)。④易于維護(hù)，功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護(hù)簡單、方便的特點，當(dāng)某一局部或某個計算機出現(xiàn)故障時，可以在不影響整個系統(tǒng)運行的情況下在線更換，迅速排除故障，節(jié)約了火電廠運行成本。⑤協(xié)調(diào)性，火電廠各工作站之間通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。⑥控制功能齊全，控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，運用于火電廠可實現(xiàn)串級、前饋、解禍、自適應(yīng)和預(yù)測控制等先進(jìn)控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計算機和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過程控制級一般由分散的現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級計算機。

二、火電廠中計算機自動控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，DCS在我國火電廠中的應(yīng)用經(jīng)歷了試點、總結(jié)、推廣的各階段，現(xiàn)已成功地在各火電廠運行。DCS的應(yīng)用改變了火電廠自動化投入率低的狀況，除受主、輔機可控性限制外，一般機組的自動化投人率都可達(dá)90%左右。這充分說明了DCS的綜合控制能力，從而保證了火電廠高質(zhì)量、安全運行。也明顯地改善和提高了火電廠自動化水平。雖然在一些火電廠也不同程度地出現(xiàn)過DCS硬件損壞情況，基本規(guī)律是早期投運的系統(tǒng)出現(xiàn)硬件損壞數(shù)量比近期的多，新建電廠比擴(kuò)建多，調(diào)試投運初期比正常運行多。調(diào)試、投運初期，硬件損壞率高的原因是多方面的，除因DCS系統(tǒng)本身質(zhì)量問題引起外，還與電廠安裝DCS的運行環(huán)境惡劣、電源質(zhì)量差、安裝接線及送電不當(dāng)?shù)扔嘘P(guān)。后一種非制造質(zhì)量引起的硬件損壞采取某些措施是可以避免的。例如：合理安排施工進(jìn)度，建立有關(guān)規(guī)章制度，加強監(jiān)督檢查等。而某些DCS出現(xiàn)過“死機”現(xiàn)象。一般都是個別操作員站發(fā)生死機，同樣也是在調(diào)試及投運初期出現(xiàn)的次數(shù)多于正常運行。操作員站死機現(xiàn)象出現(xiàn)與制造質(zhì)量不好有關(guān)，有時也由操作員操作不當(dāng)引起。

三、火電廠中計算機自動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著計算機技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，DCS將不斷完善，并推出功能更強、性能更可靠的新型產(chǎn)品。結(jié)合火電廠家的實際情況DCS應(yīng)向智能化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，使其在火電廠中得到更加廣泛的應(yīng)用。

（一）智能化

在火電廠控制的各系統(tǒng)功能（MCS.SCS.CCS.FSSS.DEH.BPS）中，傳統(tǒng)的PID控制策略已能較好地實現(xiàn)。但尚有一些問題沒有得到很好的解決，例如，燃燒過程的動態(tài)優(yōu)化問題、鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)的控制問題、大范圍變工況時再熱汽溫的控制問題等。這些問題多半涉及到非線性、大時滯、慢時變、分布參數(shù)和非確定性控制問題，用傳統(tǒng)的控制策略是難以解決這類問題的。因此，必須探討先進(jìn)控制策略、特別是智能控制策略的應(yīng)用問題，應(yīng)采用人工智能的方法去解決。

（二）通用化、標(biāo)準(zhǔn)化

現(xiàn)階段DCS仍是自成體系，相對獨立的系統(tǒng)，不同廠商生產(chǎn)的DCS之間、DCS與其它控制系統(tǒng)（如PLC控制系統(tǒng)）之間相互通信困難，形成電廠中目前存在的“自動化孤島”現(xiàn)象。隨著計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，DCS將是一種通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)，具有良好的開放性，能滿足用戶不斷提高的要求。在硬件上，DCS將采用更多通用的、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，專用的產(chǎn)品將越來越少高性能的工業(yè)微機及工作站被大量采用，通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)淘汰專用網(wǎng)絡(luò)。在軟件上，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議向國際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的商業(yè)性軟件包將被大量采用，極大提高DCS的適應(yīng)能力。今后，電廠自動控制系統(tǒng)將以系統(tǒng)集成的方式構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。DCS將與輔助車間（例如輸煤、化學(xué)、除灰、循環(huán)水等）控制系統(tǒng)雙向通信，實現(xiàn)無縫連接，為全廠監(jiān)控和管理信息網(wǎng)絡(luò)化奠定基礎(chǔ)。

（三）網(wǎng)絡(luò)化

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)場總線網(wǎng)與互連網(wǎng)Internet技術(shù)的出現(xiàn)，DCS的上層將與互連網(wǎng)Internet融合在一起，而下層將采用現(xiàn)場總線網(wǎng)技術(shù)，使控制網(wǎng)絡(luò)延伸到現(xiàn)場，形成以控制網(wǎng)（以現(xiàn)場總線網(wǎng)為基礎(chǔ)）、系統(tǒng)網(wǎng)（傳統(tǒng)的DCS網(wǎng)絡(luò)）、管理網(wǎng)（適應(yīng)管理控制一體化要求的SIS/MIS上層網(wǎng)）所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。在現(xiàn)場總線網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)以前，DCS的內(nèi)部信息以數(shù)字量形式傳輸，而現(xiàn)場儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息仍然以模擬量形式傳輸，是半數(shù)字控制系統(tǒng)。在半數(shù)字控制系統(tǒng)中，儀表的零點漂移和傳輸誤差問題仍然存在：現(xiàn)場儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息仍然是點對點的單向傳輸；現(xiàn)場儀表之間同樣不能直接交換信息?，F(xiàn)場總線網(wǎng)的出現(xiàn)，徹底地改變現(xiàn)場信息的傳輸模式。

四、結(jié)語

總之，在目前的火電廠控制系統(tǒng)中，DCS自動化的控制技術(shù)是發(fā)展最快的，也是實用價值比較高的一種技術(shù)，作為火電廠的自動化技術(shù)人員應(yīng)該通過不斷學(xué)習(xí)來努力提升自己的專業(yè)水平，對于國內(nèi)外的自動化發(fā)展?fàn)顩r也要時刻關(guān)注，為提高企業(yè)自身乃至我國的火電廠的自動化控制水平貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

（作者單位：江西贛能股份有限公司豐城二期發(fā)電廠）

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