DCS之浅谈

（山东省淄博市淄博中轩生化有限公司，山东 淄博 255000）

DCS之浅谈

邵明法

（山东省淄博市淄博中轩生化有限公司，山东 淄博 255000）

本文介绍了DCS的主要组成和结构及在小型火力热电厂的应用，如何通过设置参数，实现热电厂系统的稳定和自动调节和及时反馈控制，结合现场情况针对DCS在实际生产中出现的问题提出相应的改进方案。

小型热电厂；DCS控制；应用

引言

随着技术的不断更新和进步，计算机在自动控制中起到了不可代替的作用。在现代化控制系统中，DCS控制系统得到大量应用。它主要用于工业控制，在石化、化工、电力等行业。之所以叫离散控制系统，因为它的原理就是“集中控制，分散风险”。要用到的知识，包括控制原理、仪表、电气等方面的知识；软件方面，各家是不同的，但基本都是基于windows平台、基于数据库技术的。

一、 DCS系统组成

1人及界面，操作员站、工程师站、历史站，俗称上位机，用于操作设备，监视参数，系统组态，历史记录等；

2 DPU，俗称下位机，用于执行系统逻辑、运算并发出指令；

3 I/O模件，用于收集现场一次设备、元件的参数，硬接线实现，分模拟量和开关量等；

4继电器柜，用于执行DPU的指令，如设备启停等；

5系统电源柜，用于DCS系统电源供给，双路；

6数据高速公路，同轴电缆或双绞线，用于数据传输；

7数字交换机，用于联系上位机和下位机的枢纽；

二、主要组成部分

1中央处理器

处理器是整个系统的大脑，处理器的配置应满足分散度要求、负荷率要求，并能兼顾系统相对独立完整的要求。 在一些DCS中，子模件智能化程度较高，具有逻辑处理功能，如和利时MACSV系统的FM-801,中控JX_300_XP系统的XP243主控制卡。

2通讯接口

通信接口简单来说设备需要与外部设备交换数据，网口是通信接口（如RS-232/485），DCS与其它系统的通讯也越来越容易，在应用中要进行总体规划，规范设计，避免接口通讯中重复使用及通讯代码的设计错误。

3报警显示系统

在实际工作中，会出现各种问题和应急情况，通过所设报警元器件自动探测发生在布防监测区域内的侵入行为，产生报警 信号，并提示值班人员发生报警的区域部位，显示可能采取对策的系统。

4保护投切设置

投切系统应该是有效和快速的，DCS应设计成保护投切设置最好，能过零投切、实时跟踪、平滑调节，就保障了系统的稳定运行和供电质量，但是由于在实际改造中出现了故障多、设计程序复杂、维修困难，使得投切过程复杂操作比较频繁，使保护功能缺失。

5电源

要求控制柜和使用模块供电可靠：一般有专用电源模件采用双重热备、确保各机柜也能做到独立供电，可靠运行高。

6接地

DCS是弱电控制系统，非常易受干扰。一点接地的屏蔽可靠，屏蔽线上不会有电流，就不会有干扰的电流产生磁场。如果二点或二点以上接地，二接地点之间的连接线在外界磁场的影响下，会产生环流，这个环流又会产生磁场来干扰DCS，所以，提倡一点接地。

三、实际应用

2008年我厂针对两套传统热电厂锅炉系统应用浙大中控工程有限公司研制的jx300分散控制系统对热电厂部分系统进行技术改造，jx300系统的节点从功能上分成操作员站、工程师站和现场控制站三种类型，站上运行的软件是浙大中控系统专用的实时监控软件。功能有：动态跟踪、时间显示与会话、历史报警显示、打印报表、历史库储存和查找，该站配以浙大中控组态软件包，供用户实现应用系统的组态 现场控制站是DCS系统完成现场测拉的重要站点。该站主要完成两项功能：信号的转换与处理和控制运算。

1锅炉系统控制方案

（1）改造原则。2008年首先对两台15t／h中温中压链条锅炉进行DCS改造，辅助部分仍由智能和常规仪表控制。

（2）锅炉运行控制任务。① 过程检测：对常用的物理参量（如压力、温度、流量等）进行连续测量和显示，并为自动调节和安全保护提供（4---20ma,0---10v）检测信号。② 过程调节：利用反馈原理和自动控制原理对锅炉运行参数进行调整，当外部参数发生变化时及时跟踪和调整。③程序控制：原有的控制仍由PLC程序控制。（S7--300系统）④连锁保护系统：系统必须具有超过设备要求时（如：声光报警和急停操作）。电气联锁保护是为防止设备在启、停过程中由于操作错误而造成事故。

（3）控制参数。根据需要，分别对：① 水位；② 压力；③ 主汽压力；④ 分汽缸出口稳压；⑤ 锅炉膛负压；⑥主机汽温度；⑦ 汽包水位；⑧ 炉排转速；

（4）燃烧系统的控制。要做到偏差还没有形成之前，最好用微分调节作用消除，可以改善系统的动态性能。在微分时间选择合适情况下，可以减少超调，减少调节时间。微分作用对噪声干扰有放大作用，因此过强 的加微分调节，对系统抗干扰不利。微分作用不能单独使用，需要与另外两种调节规律相结合，组成PD或PID控制器。常规的P、I、D调节跟随性较差，无法完成这样一个大滞后系统的自动调节。采用基于模糊理论的专家系统方案，可较好地实现对锅炉燃烧系统的自动控制锅炉参数中。

（5）设备中阀门的调节。阀门的开量是保证自动控制的关键，依据以往的经验，炉排转速达到一定限额将不再对汽包压力起决定作用。 势必会污染环境。这就要求及时调节煤质、炉况、变频器转速，在运行中需根据现场情况及时调整。

（6）运行效果和问题。自从2008年对两台设备进行DCS改造后，两套锅炉系统基本实现了自动控制。通过设置合适的参数（炉排转速、鼓风转速、引风转速限幅值），基本保证了煤的充分燃烧，减少了环境污染.实现了正常工作时整个锅炉系统的自动控制。

结论

DCS在我国被大量的应用在各行各业中，特别在我国火电厂的普遍应用使机组的自动化水平明显提高，新的电力形势要求我们从管理、设计、考核、培训等多方面着手，进一步提高DCS的安全可靠性，改善DCS自动控制效果，使DCS在火电厂的应用达到新的境界，充分发挥它的性能和优势。

[1]侯自林.过程控制与自动化仪表[M].北京：机械工业出版社。2000.

[2]Siemens Co.Ltd.SIMATIC NET网 络解决方案工业以太网[z].北京-.Siemens Co.Ltd，2001.

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