電廠電氣自動(dòng)化中分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

王穎

（徐州機(jī)電技師學(xué)院 江蘇徐州 221131）

分散控制系統(tǒng)英文縮寫DCS，在現(xiàn)階段的發(fā)展中DCS在工業(yè)中的應(yīng)用性能正在不斷完善，并逐漸向雙向延伸的方向發(fā)展。向上發(fā)展可以達(dá)到SIS，向下可以發(fā)展成為PCS，雙向發(fā)展取向可以使DCS在分擔(dān)不同的功能時(shí)都能發(fā)揮最佳效用。在火電廠電氣自動(dòng)化中應(yīng)用分散控制系統(tǒng)既充分發(fā)揮了電廠功能，又將自動(dòng)化和分散控制系統(tǒng)結(jié)合發(fā)揮了整體優(yōu)勢(shì)，對(duì)利于提升電廠效益。

1 分散控制系統(tǒng)

1.1 分散控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介

分散控制系統(tǒng)即DCS，是一種新型的儀表控制系統(tǒng)，也叫一種集散控制系統(tǒng)或分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。系統(tǒng)在設(shè)計(jì)過(guò)程中引入“分散控制，集中管理”的基本理念，采取多結(jié)構(gòu)分級(jí)和結(jié)構(gòu)間合作的形式，實(shí)現(xiàn)了集中管理與分散控制，在工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。分散控制系統(tǒng)的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)是微處理器。微處理器主要由現(xiàn)場(chǎng)控制站、人機(jī)接口單元、數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)等幾個(gè)單元組成。在微處理器構(gòu)成系統(tǒng)中采取控制功能分散但顯示操作集中的方法，保證了自我管理和整體協(xié)調(diào)的良好關(guān)系。分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)為達(dá)到預(yù)期效果，設(shè)計(jì)中引入多方面技術(shù)，如計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)代通訊技術(shù)、顯示與數(shù)據(jù)控制技術(shù)等，設(shè)計(jì)理念方面有基礎(chǔ)的分散管理、集中控制以及分層管理等。設(shè)計(jì)技術(shù)和理念的融合使分散控制系統(tǒng)具有一種優(yōu)勢(shì)：組建配置靈活，相關(guān)組態(tài)非常便捷，可以對(duì)監(jiān)測(cè)對(duì)象實(shí)時(shí)監(jiān)控，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)補(bǔ)救，減少經(jīng)濟(jì)損失。同時(shí)分散控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)加入了自我診斷功能，可以在適當(dāng)?shù)娜哂嗯渲煤驮\斷模件級(jí)基礎(chǔ)上進(jìn)行自我診斷，自診提高了系統(tǒng)可靠度，節(jié)約了系統(tǒng)投入使用后用以維修檢查的時(shí)間，也有效避免了系統(tǒng)因組件發(fā)生問(wèn)題而產(chǎn)生故障，影響整體運(yùn)行效果的現(xiàn)象發(fā)生。

分散控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)主要分為以下四種，即監(jiān)控層、網(wǎng)絡(luò)層、控制層和現(xiàn)場(chǎng)層。其中網(wǎng)絡(luò)層與監(jiān)控層相連接，控制層和現(xiàn)場(chǎng)層相聯(lián)系，各個(gè)結(jié)構(gòu)架構(gòu)之間的數(shù)據(jù)可以進(jìn)行交互處理。這個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)以網(wǎng)絡(luò)層作為結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)，控制層以基本單元“站”為基礎(chǔ)，每個(gè)站的數(shù)據(jù)信息都由分布式的動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)管理庫(kù)保存。網(wǎng)絡(luò)層的結(jié)構(gòu)拓?fù)湫螤罡鳟悾梢允切切巍h(huán)形也可以是樹形，這些形狀的統(tǒng)一點(diǎn)是滿足多重化冗余要求，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)軟硬件于基礎(chǔ)單位之間的信息數(shù)據(jù)共享。

1.2 分散控制系統(tǒng)的發(fā)展

分散控制系統(tǒng)伴隨科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步已經(jīng)有了很大的發(fā)展進(jìn)步，在縱橫方向上的分散系統(tǒng)控制功能產(chǎn)生了很大的擴(kuò)展空間。例如在縱向應(yīng)用中，使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，該技術(shù)具有一定的開放性多節(jié)性和數(shù)字化的通信方式，基本確定了智能化的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。智能化的設(shè)備使數(shù)字量信息和自身云狀進(jìn)行交換，由此達(dá)成二者之間的數(shù)據(jù)共享和結(jié)構(gòu)控制，有效避免了單一電纜帶來(lái)的單一傳輸缺點(diǎn)。現(xiàn)場(chǎng)模擬儀表工作高成本投入和低速的計(jì)算過(guò)程以及水平低下的精準(zhǔn)度是催生現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)的主要原因，現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)的出現(xiàn)與計(jì)算機(jī)的控制和數(shù)字技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀匹配度較高，分散控制系統(tǒng)融合儀表設(shè)置之后更加完善的結(jié)合了控制系統(tǒng)的功能模塊。分散控制系統(tǒng)中的發(fā)展時(shí)間不長(zhǎng)，功能方面還存在很多的發(fā)展空間，在其運(yùn)行標(biāo)準(zhǔn)還沒(méi)有準(zhǔn)確的制度之前，需要對(duì)它的發(fā)展給與更多的關(guān)注。

1.3 分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍越來(lái)越廣的主要原因之一是其突出的特點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：

1.3.1 分別分散控制

分散控制系統(tǒng)以其安全可靠出名，安全可靠的原因就是系統(tǒng)的分散性高。超高的分散性使得系統(tǒng)障礙與危機(jī)在逐層的分散中被弱化，最終分散消失。結(jié)構(gòu)分散提高了各部分組成設(shè)備的實(shí)際利用率，除了設(shè)備功能和操作的分散之外還通過(guò)人員、地域的分散對(duì)阻礙危機(jī)實(shí)行分解。

1.3.2 分階分散控制

分階是指對(duì)系統(tǒng)各個(gè)結(jié)構(gòu)組成之間的協(xié)調(diào)互動(dòng)進(jìn)行分級(jí)，是每個(gè)分級(jí)都能完成自身工作范圍內(nèi)的協(xié)調(diào)工作，避免與其他結(jié)構(gòu)產(chǎn)生摩擦，提升設(shè)備的實(shí)際利用率。

1.3.3 自動(dòng)與協(xié)調(diào)

上文中多次提到互相協(xié)調(diào)，協(xié)調(diào)是分散控制系統(tǒng)中最重要的一個(gè)特點(diǎn)，分散控制系統(tǒng)利用集中的中央控制和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)通過(guò)采集站對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行監(jiān)視和操作，中央控制和數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)使用的是不同的微處理器，可以更好的處理不同的生產(chǎn)問(wèn)題。而分散控制系統(tǒng)的自動(dòng)協(xié)調(diào)能力可以加快系統(tǒng)處理信號(hào)、收集數(shù)據(jù)和計(jì)算的時(shí)間。

1.3.4 開放性

分散控制系統(tǒng)本省具有非常明顯的開放性特征，開放性的系統(tǒng)具備更加完善的適宜性和可移植性，實(shí)用性也得到加強(qiáng)。開放性可以使系統(tǒng)整體在應(yīng)用中不斷更新?lián)Q代，引入先進(jìn)的設(shè)備技術(shù)，在一定程度上開放性也節(jié)約了大量建造成本。

2 電廠電氣自動(dòng)化中的分散控制系統(tǒng)

我國(guó)在現(xiàn)代化進(jìn)程中不斷推動(dòng)智能電網(wǎng)的建設(shè)，在建立節(jié)約型社會(huì)的理念號(hào)召下，電廠電氣自動(dòng)化的作用重大，分散控制系統(tǒng)的機(jī)組水平不斷提高，系統(tǒng)的控制范圍不斷增大，電氣自動(dòng)化越來(lái)越接近監(jiān)控全電廠電氣系統(tǒng)的發(fā)展目標(biāo)，電廠電氣的自動(dòng)化可以大大減輕電氣工作強(qiáng)度，提高電廠效率，對(duì)電廠實(shí)現(xiàn)集中管理控制。同時(shí)可以有效降低事故發(fā)生概率，電氣的自動(dòng)化的監(jiān)控設(shè)備在發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)異常和設(shè)備故障等問(wèn)題時(shí)能及時(shí)上報(bào)，對(duì)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集整理并保存，可以幫助電廠人員對(duì)設(shè)備進(jìn)行及時(shí)維修，對(duì)故障出現(xiàn)原因進(jìn)行分析，減少同類事故出現(xiàn)概率。電廠電氣中的自動(dòng)化分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：

2.1 通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)

電廠電氣分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用中，各結(jié)構(gòu)部分之間的信息數(shù)據(jù)交換是不可缺少環(huán)節(jié)，因此對(duì)分散控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的要求就相對(duì)嚴(yán)格。在控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)是系統(tǒng)的核心功能，在第一時(shí)間掌握最精準(zhǔn)資料和有關(guān)數(shù)據(jù)并對(duì)突發(fā)事件采取有效解決措施是實(shí)時(shí)通信的最重要工作。實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)由總線式的結(jié)構(gòu)組成，整體結(jié)構(gòu)通過(guò)無(wú)源無(wú)主形式的同軸電纜作為傳播媒介，對(duì)信息數(shù)據(jù)的管理采取以太網(wǎng)形式，在滿足通信協(xié)議規(guī)定后開始傳輸數(shù)據(jù)和信息共享，發(fā)揮通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)資源共享的作用。通信系統(tǒng)除網(wǎng)絡(luò)實(shí)時(shí)通信之外還有非實(shí)時(shí)的通信網(wǎng)絡(luò)，可以用來(lái)傳輸非緊急的分析數(shù)據(jù)，兩條通信路徑區(qū)分使用有效減輕了單一路徑的通信的壓力，提升了通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳播的高效和高精準(zhǔn)，避免了大量數(shù)據(jù)文件傳輸時(shí)的錯(cuò)誤產(chǎn)生。兩種通信路徑的結(jié)合使用提高了系統(tǒng)通信運(yùn)作效率，減少了失誤率，加快了數(shù)據(jù)能源的傳輸速度，有利于通信供應(yīng)地區(qū)正常社會(huì)活動(dòng)的進(jìn)行。

2.2 監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控在各行各業(yè)中的應(yīng)用廣泛，在合理的范圍內(nèi)對(duì)正常進(jìn)行的生產(chǎn)活動(dòng)進(jìn)行監(jiān)控，對(duì)不符合生產(chǎn)要求的食物和不合格產(chǎn)品或生產(chǎn)建設(shè)環(huán)節(jié)做出警報(bào)，引發(fā)負(fù)責(zé)人注意對(duì)不合格產(chǎn)品和不規(guī)范行為進(jìn)行排除處理。在分散控制系統(tǒng)中的監(jiān)控的作用同樣重要，尤其是對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)控更需要嚴(yán)謹(jǐn)?shù)谋O(jiān)測(cè)。在分散控制系統(tǒng)中進(jìn)行監(jiān)控時(shí)首先需要在監(jiān)控系統(tǒng)中輸入正確的參數(shù)，確定系統(tǒng)運(yùn)作在參數(shù)范圍內(nèi)。超出范圍數(shù)值就屬于異常狀況，需要由系統(tǒng)向上層發(fā)出警報(bào)，提醒維護(hù)人員對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行檢查，最短時(shí)間切斷錯(cuò)誤電路，進(jìn)行線路系統(tǒng)檢查維修。在進(jìn)行檢查線路同時(shí)控制其他運(yùn)行線路，保證整體系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)不因局部線路問(wèn)題而停滯，對(duì)能源供應(yīng)造成不良影響。

2.3 安全防護(hù)系統(tǒng)

電廠電氣工作時(shí)首先需要保證的是系統(tǒng)安全問(wèn)題。電氣能源對(duì)人們生活和社會(huì)進(jìn)步有重要作用，在電氣能源比較集中的地方更要注重安全問(wèn)題。在分散控制系統(tǒng)中對(duì)安全防護(hù)系統(tǒng)的安裝設(shè)置是非常重要的環(huán)節(jié)，輸入安全隱患條件開啟安全防護(hù)系統(tǒng)，同時(shí)開啟監(jiān)控系統(tǒng)，二者結(jié)合進(jìn)行，在監(jiān)控的同時(shí)安全系統(tǒng)開始掃描甄別安全系數(shù)大小，安全防護(hù)系統(tǒng)在監(jiān)控系統(tǒng)的輔助下進(jìn)一步發(fā)展了功效性，和監(jiān)控的配合既節(jié)省了時(shí)間又進(jìn)一步達(dá)到了安全保障目的。

3 結(jié)語(yǔ)

廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域的分散控制系統(tǒng)以其出色的安全性和可操作性以及完善的功能贏得了廣闊的市場(chǎng)，在電廠電氣中的應(yīng)用更是對(duì)電氣自動(dòng)化的優(yōu)化改進(jìn)有十分重要的作用，對(duì)我國(guó)的電廠電氣自動(dòng)化的發(fā)展推動(dòng)和電氣企業(yè)的未來(lái)發(fā)展都起到了重要的作用。分散控制系統(tǒng)和電氣自動(dòng)化的結(jié)合完善了電廠的自動(dòng)化系統(tǒng)，對(duì)分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用推廣也有很大促進(jìn)。