电厂DCS控制系统与现场总线的应用问题探究

陈祖刚

摘要：文章对电厂中的DCS控制系统和现场总线控制系统的原理和特点进行介绍，分析二者的不同以及现场总线控制系统的优势，并对未来电厂DCS控制系统的发展方向进行了展望。

关键词：电厂DCS控制系统;现场总线;应用

1引言

随着我国经济的发展和科技的进步，电厂控制系统中的自动化和智能化水平有了较大的提高，且DCS控制系统已经在电厂中普及使用，并且在长时间的运行中不断改进和完善，其功能和性能也有了较大的进步和突破。尤其是在计算机技术等先进技术的支持和推动下，正向着新的方向进步和发展。而与此同时，在电厂中也逐渐兴起一种现场总线控制技术，其在电厂控制系统中的作用越来越重要，且与DCS控制系统进行融合，提高电厂控制的效率和制动化水平。

2 DCS控制系统组成及现状

2.1 DCS控制系统概述

电厂中的DCS控制系统即为集散控制系统，其出现于上世纪的70年代中期，其融合了计算机技术、通信技术以及控制技术等多种先进的技术，在各个行业的控制系统中具有广泛的应用。而在电厂的控制系统中，其提高了电厂控制的自动化水平，节省了人工劳动成本，提升了电厂系统运行的稳定性，提高了电厂系统的生产效率和经济效益。其主要有操作员站、工程师站、现场控制站和系统网络四个部分组成，其特点主要体现在以下几个方面：一是具有较高的专业性和较为成熟的技术性。电厂中的DCS系统应用历史较久，所以其技术相对即为成熟，其结构中的网络和数据库系统具有较为专业和标准化的特点，将二者进行结合更是提高了连接的可靠性，且实现了将通用设备和智能设备进行连接的目的。二是采用计算机技术具有性能健全的特点。此系统中不断应用目前新型的计算机技术等先进技术，并将具有较高性能的微处理装置应用于此系统中，使其具有更加健全的性能特点。三是具有较高的综合性质和专业性。此系统与传统的控制系统不同，其具有较多的功能，可以实现对WINDOWS操作平台的自动化管理，并在长时间的改进中不断成熟和完善。

2.2现场总线系统

在电厂中应用的现场总线控制系统就是将机组运行中的智能化的现场仪表通过现场总线进行连接，这样就可以实现通过总控制室对现场仪表进行监视和管理，并且通过控制室中的人机交互界面来对现场的仪表进行控制，通过在现场智能化仪表中进行相应模块的设置，实现对仪表各项功能的控制，从而达到分散控制的目的。此种控制方式是在计算机网络中配置多个接点，且每个接点与现场中的一个智能化仪表进行连接，其计算机网络表现为以下特点：一是此系统中进行信号传输的方式为数字信号的传输方式，具有较高的传输效率和质量;二是在此系统中的每一个物理传输介质可以连接多个接点，即可以与多个現场的智能化仪表进行连接，因而可以降低传输成本。此控制系统的特点主要表现在以下几点：一是实现了全数字化通信。此控制系统使用数字信号代替原有的模拟信号，其具有较强的纠错能力，确保了信号传输的可靠性。二是具有互可操作性和互用性。其主要表现在可以实现设备间的互连以及系统之间的信息传送和沟通;并且能够实现不同生产厂家的同种功能的设备进行更换的要求。三是具有高度分散性。其将控制功能分散到现场的各个仪表之中，而且可以通过总控制室中的人机界面对现场仪表进行操作、调整和信息集中管理，所以也减少了现场向控制室进行信号传输的负荷，提高了控制系统运行的可靠性。

3现场总线与DCS的比较

目前在电厂的控制系统中，DCS控制系统已经普及且具有较为成熟的技术，且与PLC技术等进行结合和技术改进，大大提高了控制系统的效率和运行可靠性。但是现场总线控制系统与DCS系统相比，仍然表现在以下优势：一是可以节省系统硬件的数量和投资成本。由于现场总线控制系统将多种传感器控制报警以及计算功能分散在现场的智能化仪表中，所以可以大大减少变送器的使用数量，且不再需要单独的调节器、计算单元以及DCS系统中的信号接收板块和隔离放大器等设备，所以不仅节省了大量的硬件设备的安装空间，而且节省了硬件设备的资金投入，并减少了采用DCS系统中的I/O卡件。二是节省了安装费用和材料。正是由于上述介绍的此系统节省了大量的硬件设备，所以也节省了这些设备安装和维护费用，不仅如此，由于此系统具有较为简单的接线方式，且可以在同一根电缆或双绞线上挂多个设备，因此也减少了电缆的使用数量，且可以在此电缆上直接增加新设备，所以节省了硬件安装费用和材料。三是节省了用户的维护费用。由于此系统中用户可以掌握系统的集成主动权，所以在系统出现故障之后可以自行进行处理并采用通用的设备进行替换，节省了维护费用。

4电厂DCS技术的应用与展望

目前电厂DCS系统在不断增加自己的向下接口能力，可以实现与各种标准智能仪表以及PLC进行连接，并且在其他系统中进行集中使用来减少控制室的面积以及用户的维护费用。此外，DCS系统中的PID控制器也正在与智能控制技术相融合，对传统的PID控制器中的问题进行改善，并对其性能进行提升，并将此逐渐应用于电厂热工过程的锅炉水位和锅炉燃烧控制过程中，是未来研究和发展的重点之一。不仅如此，目前正在使用高速网络通信技术对DCS的网络质量进行改善，既采用控制网络流量的监测技术，又对通信网络进行升级，且重点研究TTE网络及其协议，提高热工系统的控制精度和数据传输的稳定性。除了上述发展方向之外，DCS控制系统还与目前比较先进的自主健康管理技术、数据挖掘技术以及人机交互技术等先进的技术进行融合，对DCS控制系统进行不断完善和提高。

5结语

目前在电厂的控制系统中，DCS系统拥有着绝对的优势，其具有较为成熟的技术，且在相关技术的应用中不断改进。而其中也逐渐与现场总线控制系统进行融合，后者则表现出更大的优势，如可以节省系统硬件的数量和投资成本、可以节省安装费用和材料、以及节省用户的维护费用等，所以具有较高的节能性而逐渐被应用于电厂控制系统中。其与DCS系统不断融合且与目前比较先进的其他技术进行融合，成为未来电厂控制系统的发展趋势。

参考文献：

[1] 张钧勃. 电厂DCS控制系统与现场总线的应用问题[J]. 科学技术创新， 2016（8）：50-50.

[2] 浦征宇. 浅议电厂DCS控制系统与现场总线的应用[J]. 现代国企研究， 2016（8）.