電廠DCS控制系統(tǒng)與現(xiàn)場總線的應用問題探究

陳祖剛

摘要：文章對電廠中的DCS控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的原理和特點進行介紹，分析二者的不同以及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的優(yōu)勢，并對未來電廠DCS控制系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了展望。

關鍵詞：電廠DCS控制系統(tǒng);現(xiàn)場總線;應用

1引言

隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展和科技的進步，電廠控制系統(tǒng)中的自動化和智能化水平有了較大的提高，且DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)在電廠中普及使用，并且在長時間的運行中不斷改進和完善，其功能和性能也有了較大的進步和突破。尤其是在計算機技術等先進技術的支持和推動下，正向著新的方向進步和發(fā)展。而與此同時，在電廠中也逐漸興起一種現(xiàn)場總線控制技術，其在電廠控制系統(tǒng)中的作用越來越重要，且與DCS控制系統(tǒng)進行融合，提高電廠控制的效率和制動化水平。

2 DCS控制系統(tǒng)組成及現(xiàn)狀

2.1 DCS控制系統(tǒng)概述

電廠中的DCS控制系統(tǒng)即為集散控制系統(tǒng)，其出現(xiàn)于上世紀的70年代中期，其融合了計算機技術、通信技術以及控制技術等多種先進的技術，在各個行業(yè)的控制系統(tǒng)中具有廣泛的應用。而在電廠的控制系統(tǒng)中，其提高了電廠控制的自動化水平，節(jié)省了人工勞動成本，提升了電廠系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，提高了電廠系統(tǒng)的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟效益。其主要有操作員站、工程師站、現(xiàn)場控制站和系統(tǒng)網(wǎng)絡四個部分組成，其特點主要體現(xiàn)在以下幾個方面：一是具有較高的專業(yè)性和較為成熟的技術性。電廠中的DCS系統(tǒng)應用歷史較久，所以其技術相對即為成熟，其結(jié)構(gòu)中的網(wǎng)絡和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)具有較為專業(yè)和標準化的特點，將二者進行結(jié)合更是提高了連接的可靠性，且實現(xiàn)了將通用設備和智能設備進行連接的目的。二是采用計算機技術具有性能健全的特點。此系統(tǒng)中不斷應用目前新型的計算機技術等先進技術，并將具有較高性能的微處理裝置應用于此系統(tǒng)中，使其具有更加健全的性能特點。三是具有較高的綜合性質(zhì)和專業(yè)性。此系統(tǒng)與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)不同，其具有較多的功能，可以實現(xiàn)對WINDOWS操作平臺的自動化管理，并在長時間的改進中不斷成熟和完善。

2.2現(xiàn)場總線系統(tǒng)

在電廠中應用的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)就是將機組運行中的智能化的現(xiàn)場儀表通過現(xiàn)場總線進行連接，這樣就可以實現(xiàn)通過總控制室對現(xiàn)場儀表進行監(jiān)視和管理，并且通過控制室中的人機交互界面來對現(xiàn)場的儀表進行控制，通過在現(xiàn)場智能化儀表中進行相應模塊的設置，實現(xiàn)對儀表各項功能的控制，從而達到分散控制的目的。此種控制方式是在計算機網(wǎng)絡中配置多個接點，且每個接點與現(xiàn)場中的一個智能化儀表進行連接，其計算機網(wǎng)絡表現(xiàn)為以下特點：一是此系統(tǒng)中進行信號傳輸?shù)姆绞綖閿?shù)字信號的傳輸方式，具有較高的傳輸效率和質(zhì)量;二是在此系統(tǒng)中的每一個物理傳輸介質(zhì)可以連接多個接點，即可以與多個現(xiàn)場的智能化儀表進行連接，因而可以降低傳輸成本。此控制系統(tǒng)的特點主要表現(xiàn)在以下幾點：一是實現(xiàn)了全數(shù)字化通信。此控制系統(tǒng)使用數(shù)字信號代替原有的模擬信號，其具有較強的糾錯能力，確保了信號傳輸?shù)目煽啃?。二是具有互可操作性和互用性。其主要表現(xiàn)在可以實現(xiàn)設備間的互連以及系統(tǒng)之間的信息傳送和溝通;并且能夠?qū)崿F(xiàn)不同生產(chǎn)廠家的同種功能的設備進行更換的要求。三是具有高度分散性。其將控制功能分散到現(xiàn)場的各個儀表之中，而且可以通過總控制室中的人機界面對現(xiàn)場儀表進行操作、調(diào)整和信息集中管理，所以也減少了現(xiàn)場向控制室進行信號傳輸?shù)呢摵桑岣吡丝刂葡到y(tǒng)運行的可靠性。

3現(xiàn)場總線與DCS的比較

目前在電廠的控制系統(tǒng)中，DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)普及且具有較為成熟的技術，且與PLC技術等進行結(jié)合和技術改進，大大提高了控制系統(tǒng)的效率和運行可靠性。但是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與DCS系統(tǒng)相比，仍然表現(xiàn)在以下優(yōu)勢：一是可以節(jié)省系統(tǒng)硬件的數(shù)量和投資成本。由于現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)將多種傳感器控制報警以及計算功能分散在現(xiàn)場的智能化儀表中，所以可以大大減少變送器的使用數(shù)量，且不再需要單獨的調(diào)節(jié)器、計算單元以及DCS系統(tǒng)中的信號接收板塊和隔離放大器等設備，所以不僅節(jié)省了大量的硬件設備的安裝空間，而且節(jié)省了硬件設備的資金投入，并減少了采用DCS系統(tǒng)中的I/O卡件。二是節(jié)省了安裝費用和材料。正是由于上述介紹的此系統(tǒng)節(jié)省了大量的硬件設備，所以也節(jié)省了這些設備安裝和維護費用，不僅如此，由于此系統(tǒng)具有較為簡單的接線方式，且可以在同一根電纜或雙絞線上掛多個設備，因此也減少了電纜的使用數(shù)量，且可以在此電纜上直接增加新設備，所以節(jié)省了硬件安裝費用和材料。三是節(jié)省了用戶的維護費用。由于此系統(tǒng)中用戶可以掌握系統(tǒng)的集成主動權，所以在系統(tǒng)出現(xiàn)故障之后可以自行進行處理并采用通用的設備進行替換，節(jié)省了維護費用。

4電廠DCS技術的應用與展望

目前電廠DCS系統(tǒng)在不斷增加自己的向下接口能力，可以實現(xiàn)與各種標準智能儀表以及PLC進行連接，并且在其他系統(tǒng)中進行集中使用來減少控制室的面積以及用戶的維護費用。此外，DCS系統(tǒng)中的PID控制器也正在與智能控制技術相融合，對傳統(tǒng)的PID控制器中的問題進行改善，并對其性能進行提升，并將此逐漸應用于電廠熱工過程的鍋爐水位和鍋爐燃燒控制過程中，是未來研究和發(fā)展的重點之一。不僅如此，目前正在使用高速網(wǎng)絡通信技術對DCS的網(wǎng)絡質(zhì)量進行改善，既采用控制網(wǎng)絡流量的監(jiān)測技術，又對通信網(wǎng)絡進行升級，且重點研究TTE網(wǎng)絡及其協(xié)議，提高熱工系統(tǒng)的控制精度和數(shù)據(jù)傳輸?shù)姆€(wěn)定性。除了上述發(fā)展方向之外，DCS控制系統(tǒng)還與目前比較先進的自主健康管理技術、數(shù)據(jù)挖掘技術以及人機交互技術等先進的技術進行融合，對DCS控制系統(tǒng)進行不斷完善和提高。

5結(jié)語

目前在電廠的控制系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)擁有著絕對的優(yōu)勢，其具有較為成熟的技術，且在相關技術的應用中不斷改進。而其中也逐漸與現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)進行融合，后者則表現(xiàn)出更大的優(yōu)勢，如可以節(jié)省系統(tǒng)硬件的數(shù)量和投資成本、可以節(jié)省安裝費用和材料、以及節(jié)省用戶的維護費用等，所以具有較高的節(jié)能性而逐漸被應用于電廠控制系統(tǒng)中。其與DCS系統(tǒng)不斷融合且與目前比較先進的其他技術進行融合，成為未來電廠控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。

參考文獻：

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