DCS在电厂热工控制系统中的应用分析

辽宁大唐国际阜新煤制天然气有限责任公司 王渤添

1 DCS 的特点及其在电厂热工控制系统中的应用优势分析

1.1 DCS 及其特点分析

DCS 的最早应用开始于上世纪八十年代的美国，并在工业技术发展中得到不断创新和优化。随着DCS 系统的应用与不断优化和完善，使其在各项应用实践中的经验积累也越来越丰富，同时开始向其他应用领域不断的拓展和深化。如，火电厂锅炉以及汽轮机热工控制、发电机机组发电与配电、供电中均有对DCS 的应用。当前我国对DCS 系统的研究和应用中，逐渐实现了对DCS 控制系统成套应用方法的把握，并为DCS 控制系统的不断优化与完善提供了良好支持。由于DCS系统本身具有较高可靠性，其系统的监督功能与拓宽性较突出，在实际应用中进行编程设计的便利性也十分显著，系统维护方便，因此十分受欢迎。

可靠性显著。DCS 系统是以DCS 结构为基础，以系统的可靠性为目标进行设计和开发的系统工程，其构造需通过DCS 系统的功能及DCS 系统的结构等因素进行表现，该系统在具体运转过程中，即使有效设备存在故障情况，其他设备也能维持正常运转，从而实现对DCS 系统运行的可靠性保障[1]。此外其系统中的一些关键设备还进行冗余配置设计，通过在系统的控制器及通讯设备、电源等结构中进行冗余设备配置应用，为系统运行的可靠性提供更加完善的支持。在系统运转过程中一旦主要设备发生故障，就能通过备用设备进行替换并坚持稳定运行，从而对整个系统运行的连续性及其系统运行应用效率的提升提供保障。

监督功能与拓宽性表现较好。DCS 系统中，通过良好的人机交互界面设置，在系统运行与现场操作过程中可通过高智能操作员站进行实现，并利用人机交互界面对全部操作进行直观监测，以达到良好的系统控制和运行效果。此外，DCS 系统中的递阶数据通讯网络系统是由集成化程度较高的硬件以及相关模块化设备接口、具有较高灵活性与标准化特征的系统等组成，在系统设计中实现了通讯结构的分层化，因此，对DCS 系统的拓宽功能表现创造了更加有利的条件和支持。

维护方便、编程操作较为简单。DCS 系统在具体应用中，能够通过自动生成文件的功能码控制组态以及控制图形界面进行有效编辑和修改操作，因此其编程操作相对简单，且编程设计的质量也十分可靠。此外DCS 系统的处理结构中还具有自我诊断功能，在系统运转过程中，其自我诊断程序也会随之运转，这种功能设计与作用效果，使DCS 系统的维护操作更加便利，在系统运行中进行维护的时间也相对较短。

1.2 DCS 在电厂热工控制系统中的应用优势

DCS 系统的结构设置是以局部控制独立运行的工作站模式为主，且各工作站间的信息通讯与连接是通过局部网络通讯进行支持，而在系统功能设置方面是以分层递阶控制作为主要控制模式，在具体控制和运行中能够和更上一级的计算机以及网络系统进行通讯和连接，因此，将DCS 应用于电厂热工控制系统中，对电厂发电机组的数据采集以及数据处理、生产过程与逻辑控制、生产监督与报警、设备联锁与保护实现、电厂员工的操作管理能力等，均实现了优化和提升，被作为现阶段我国电厂热工控制系统的主要方式进行应用，取得了较为显著的作用效果。对DCS 在电厂热工控制系统中的应用优势，可通过以下方面进行分析。

强大的兼容性。电厂热工控制系统中，大型的火电厂发电机组运行中需要控制对象数量相对较多，具体情况也十分复杂，具有较为突出的控制对象延迟性大以及干扰源多、非线性、控制参数较多且存在相互干扰等特点，导致电厂热工控制系统的具体设计难度较高。而DCS 技术在电厂热工控制系统中应用，能通过DCS 的特征优势发挥实现一些更为高级和复杂的控制设计，其中包含自适应控制以及模糊控制、预估控制、非线性控制、神经元控制等，对整个电厂发电机组的自动控制得到优化和提升。

全程化监控模式。多项实践验证，DCS 在电厂热工控制系统中应用，能对其系统运行的安全性与可靠性进行保障。现阶段我国电厂的热工控制系统设计中，由于多数后备监控设备的取消，只少数能够进行紧急停机的开关保留，从而使未来的火电厂发电机组运行中逐渐向着广泛接受和应用全CRT 监控技术方向发展；另一方面，随着DCS 系统中大屏幕显示技术的应用，促进了DCS 技术支持的电厂热工控制系统人机交互界面及其功能改善，同时实现了热工控制系统的简化，使其监控人员数量明显减少，系统建设的投入成本得到控制，但电厂运行安全性以及经济性明显提升。

能实现辅机DCS 控制。随着DCS 技术的应用与研究发展，当前已逐渐实现在大机组上进行DCS应用的技术和条件，如，在电厂热工控制系统的辅助系统中，像运输煤、除灰、除渣、化学水处理集中控制等系统结构，在具体设计中就通过不同的技术方案应用使辅助系统和主机DCS 相互连接，采用较为集中的技术方案进行设计和应用。此外，在DCS 系统与辅助系统的相对集中设计基础上，通过进行主机DCS 与SIS 连接设置，也能起到较好的辅助系统DCS 应用，以及整个系统控制的技术水平提升等成效。

远程智能I/O 功能。现阶段，在电厂热工控制系统中，通过对DCS 技术应用能借助DCS 技术产品的远程智能I/O 装置，满足热工控制系统运行的有关功能作用和需求。其中，DCS 技术产品中的远程智能I/O 装置在具体设计中是作为一种独立的系统装置，通过智能前端以及现场通讯总线、计算机适配器等不同结构组成，智能前端在远程智能I/O装置中，是作为一种测控装置在生产现场进行安放与设置应用，在DCS 控制系统运行中具有A/D 与D/A 转换支持以及滤波、热电偶、热电阻测量与变换、PID 控制等功能作用，实际上也是一种现场总线产品[2]。

此外，DCS 系统中，现场通讯总线是以全数字串行作为通讯的主要方式，能够实现点对点以及点对多点等工作方式支持，并能够实现广播式与主从式工作支持，和现阶段在通讯系统与工程领域中应用较为广泛的现场总线产品相类似。DCS 远程智能I/O 的通讯适配器结构模块，在系统运行与远程智能I/O 功能支持中，对整个系统网络具有统一协调与管理作用，能够实现和主控系统之间的信息交换。有多项应用实践验证显示，DCS 远程智能I/O 装置的设置和应用，对DCS 系统的安全性与可靠性提升不仅具有较为突出的作用和影响，而且使其具备了现场总线的更多特征和优势。

2 DCS 在电厂热工控制系统中的应用研究

2.1 电厂热工控制系统中DCS 应用的目的分析

电厂运行中，通过确保电厂的日常工作运行状况与社会经济发展需求相互适应，并实现电厂的各电气技术系统优化升级，不仅能对电厂运行的安全性、稳定性与可靠性进行提升，而且有利于促进电厂电气系统的正常运行。对电厂热工控制系统中DCS 技术的应用及其主要目的，可从以下方面进行分析。

有利于促进电厂电气系统运行的稳定性和可靠性提升。电厂电气系统运行中，通过对DCS 技术应用来实现其系统的升级和改造，从而对电厂电气系统运行的安全性和稳定性进行优化提升。此外，DCS 技术在电厂电气系统中应用，能够使工作人员通过终端操作对电厂电气系统的较为复杂操作环节进行控制实现，并在智能化终端支持下实现整个电气系统运行的有效控制，达到较好的电厂电气系统运行和控制目的[3]。

有利于实现电厂电气系统操作的复杂性简化，减小其对电厂电气系统运行效率提升的不利影响。由于电厂的电气系统操作本身具有一定的复杂性，导致其在具体运行和应用中的工作效率相对较低。而DCS 系统在电厂热工控制系统中应用，能促进其计算机智能控制范围强化，从而在整体控制的操作和支持下，对电厂电气系统的集控运行目标实现进行支持。此外，利用DCS 系统还能实现电厂电气系统中的原有系统操作集中化与系统化设置，从而有效减少工作人员的工作量，使其通过计算机远端操作完成电厂热工控制系统控制。

有利于促进电厂电气自动化操作实现和控制水平提升。电厂电气自动化操作中，是以DCS 系统作为一种有效途径。在电厂电气自动化操作与控制中，通过DCS 技术应用所提供的监控模式，不仅能促进电气系统各运行环节的监督和控制水平提升，且有利于促进电厂电气自动化操作的进一步完善，具有十分显著的积极作用和优势。因此DCS 技术在电厂热工控制系统中应用，具有十分突出的必要性和重要意义。

2.2 DCS 在电厂热工控制系统中的具体应用

对DCS 在电厂热工控制系统中的应用分析，需从电厂热工控制系统的硬件管理与维护以及系统的现场总线布置设计、高速网络通信技术应用、火灾自动报警系统与防排烟设施配电线路的防火设计等方面进行分析。

电厂DCS 系统硬件管理与维护分析。电厂DCS系统运行中，其系统输入与输出模块故障等，均是利用系统的自我诊断功能模块得以发现，在系统硬件故障情况下进行模块更换即可完成故障处理。但在实际应用中，由于电厂DCS 系统的一般工作人员对有关电气仪表的最新技术掌握不足，从而在系统运行与维护管理时，不能对其内部元器件老化等导致热工控制模块故障及时发现与处理，而多数情况下电厂DCS 系统运行中，其输入输出模块的故障问题多发生在运行和调试阶段，因此在具体维护中需针对整个模块进行维修和处理[4]。此外，在电厂DCS 系统的现场设备故障维护中，一旦发现设备故障，不仅需在第一时间对其故障进行排查，还要根据故障排查报告开展有效的系统维修和处理。

现场总线布置设计与DCS 应用分析。现场总线布置设计在电厂热工控制系统中具有十分重要的作用和影响[5]。现场总线布置中，应从主从架构及多点数字通信特征等因素层面，进行一套从数据链路层至网络物理层、应用层的整体通信协议建立，以实现控制系统和现场智能设备的有效连接，构成局域工业控制通信网络。DCS 系统和现场总线布置相比，不仅维护成本较高，且存在接口的兼容性较差等缺陷，需在具体设计和应用中引起重视。

高速网络通信技术的应用。DCS 系统是以互联网技术为系统建设的核心支持，通过对高速网络通信技术应用进行DCS 系统建立，不仅能促进其网络质量改善，且有利于保障其网络数据传输的稳定性。如，电厂集散系统运行中，受以太网延迟的不确定性及网卡溢出、网络风暴等问题影响，导致其集散系统的数据传输与运行质量也明显降低，尤其是随着电厂的生产规模扩大及集散系统控制情况日益复杂，上述问题及影响也会越来越突出。因此，采用DCS 系统进行电厂热工控制系统设计中，就可在原有的以太网基础上，利用网络流量控制技术进行网络流量数据收集和分析，从而实现相互适应的流量模型建立，以有效分析和掌握其局域网数据流量变化，结合DCS 系统的运行需求，对数据资料进行实时采集和实现计算机系统运行流畅性保障。

3 结语

总之，对DCS 在电厂热工控制系统中的应用进行研究，有利于促进对DCS 特点及其应用优势的充分了解和掌握，从而在电厂热工控制系统设计中进行合理应用，有效满足电厂热工控制系统的运行要求，提高其系统运行控制的精度与操作价值。需注意的是，以DCS 技术为支持的电厂热工控制系统在具体操作中，不仅需要有关人员结合电厂管理的实际要求对其应用策略进行不断优化和完善，而且需通过对其应用要点的准确把握与控制，促进DCS 系统及其在热工电厂控制中的应用优势和运行能力提升，推动我国电力事业的健康与持续发展。