关于电厂热工控制系统中DCS的应用研究

刘波

摘 要：随着我国国民经济以及科学技术的不断发展，越来越多的高科技信息技术被广泛地应用在各个行业当中。而作为一种高科技，DCS也已经被广泛地应用在电厂热工控制系统当中，此系统不仅关系到电厂机组的运行与调试，同时还关系到电厂的效益与发展，因此，必须要加强DCS在电厂电工控制系统中的应用。该文主要介绍了DCS与我国电厂热工控制的发展状况，分析了DCS在电厂热工控制系统中的应用优势以及管理与维护对策，希望能够促进DCS在电厂热工控制系统中合理运用，从而保证电厂的安全运行，促进电厂以及我国经济的可持续发展。

关键词：电厂 热工控制系统 DCS 应用

中图分类号：TM6 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）10（b）-0005-02

随着科学技术的不断发展，越来越多的高科技信息技术被广泛的应用在各个行业与各领域当中，电厂也不例外。目前，我国电厂已经在热工控制系统当中广泛地应用DCS，此系统不但可以有效提高电厂机组的运行安全，大大提升运行效率，使得热工控制系统逐渐向自动化以及智能化转变，而且还能够有效地节约生产成本，提高企业的社会效益及经济效益，从而为火电厂的生存与发展发挥重要作用，进而促进我国经济的发展。

1 DCS与电厂热工控制系统

1.1 DCS

DCS称为集散控制系统，其与传统集中控制系统不同，属于一种新型的控制系统。DCS是在传统计算机控制系统的基础上经过改良与完善发展而来的。DCS又称为4C技术，其中主要包括计算机控制、通讯与显示等等。DCS是以微型计算机的局域网为纽带，把其转变为一个非常安全的高标准控制系统，系统当中主要包括过程控制以及过程监控[1]。在功能上，DCS主要采用的是分层递阶控制方式，这样就可以实现与上级计算机或者网络系统的通讯。在模式上，DCS主要是采用局部控制独立运行的工作者，并在局部网络通讯的作用下，实现各个工作站彼此间的信息传递。

1.2 我国电厂热工控制现状

基于自动调节系统角度进行分析，目前我国电厂电工控制情况主要表现在以下两个方面。第一，我国自行编制DCS系统程序。尽管DCS系统程序是由我国负责自动控制系统程序编制的专业人士进行编制，然而在系统调试以及编程环节，工作人员的技术水平还不能够达到相应的精细程度，这样就导致整个系统在运作方面会存在一些缺陷。第二，机组控制软件主要从国外进口。因为国外的自动控制系统开发的时间较早，发展也比较成熟，因此其设计参数比较合理，机组以及仪表等在运行方面具有更高的可靠性。基于软件质量与功能考虑，我国电厂在选用DCS控制系统的机组等相关软件的时候，都是从国外进口。

1.3 我国的DCS与电厂热工控制系统

目前，我国大部分的火电厂都已经采用的现在是自动控制系统，此系统也比较适用于机组的热工自动化。其主要是负责实时地监控锅炉炉膛的安全运行情况，集中有效地处理各类信息，同时还能够科学有效地控制模拟量与顺序。此系统不但可以有效提高机组运行效率，同时还能够对热工控制系统给予合理地调节与保护，从而提高其运行的稳定性与安全性[2]。然而，目前我国在DCS设计上还存在若干问题，因此，国内的专业设计人员在设计系统的时候，要不断地研究与尝试，不断地扩展其功能，从而使得DCS能够更好地应用于电厂热工控制系统当中。

2 DCS在电厂热工控制系统中的应用优势

在电厂热工控制系统中应用DCS具有很多优势，这主要体现在以下几个方面。

2.1 兼容性强

在通常状况下，大型火电机组需要控制很多个对象，而且被控对象具有较多的干扰源与控制参数，同时还具有非线性、延迟大以及彼此影响的特点，这就在一定程度上加大了电厂自动控制系统的设计难度。在应用DCS控制系统以后，电厂可以有效地完成比较复杂以及高级的控制算法，例如神经元控制、自适应控制以及非线性控制等等，这样就大大提高了电厂机组的自动控制能力以及水平。

2.2 远程智能I/O

到目前为止，很多DCS控制系统的生产厂家都已经开发出远程智能I/O装置，此装置主要包括三部分，分别是智能前端、计算机适配器以及现场通讯总线。其中，智能前端是属于一种测控装置，其主要在生产现场进行安装，其不仅能够合理地变换及准确地测量电热组，同时还能够有效完成AD、DA的转换操作。作为一种独立系统，智能前端相当于现场的总线产；通讯适配器主要是对整个网络进行协调统一以及综合管理，其能够实现与主控系统间的信息转换[3]；现场通讯总线选用的是全数字串行通讯方式，其支持主体与广播式、点对点以及点对多点的工作方式，与目前广泛使用的现场总线产品基本一致。经过大量实践证明，远程智能I/O不但可以有效提高系统的安全性，同时还兼具很多现场总线的优势。

2.3 实现辅机DCS控制

目前，我国电厂以及具备在大机组上合理应用DCS技术的基本条件。在辅助系统方面，对于除灰、处理化学水以及除渣等操作的集中控制，就能够采用不同的技术方案，最为直接有效的一种方法即为将辅机系统和主机DCS连接起来，从而采用较为集中的方案；除此以外，另外一种方法即为使其相对集中以后，再将其与主机DCS及M1S连接起来。这样不仅可以降低人工成本，提高效率，而且还能够有效提高技术水平以及管理质量。

2.4 实现监控模式全程化

通过多年的实践证明，DCS可以有效促进电厂运行的安全性以及可靠性。在目前的工程设计当中，大部分的后备监控设备都已被取消，仅仅有几个可以紧急停机的开关被保留下来。在不久以后，电厂将会采用火电机组的全CRT监控技术；除此以外，DCS还采用大屏幕显示技术，这样就有效优化了人机界面，大大降低监控人员数量，降低成本，使得电厂的经济效益大大提高，同时还有效保证了电厂运行的安全性。

3 DCS在电厂热工控制系统中的管理与维护

3.1 硬件管理与维护

（1）在通常状况下，输入输出模块的故障都是由系统诊断与修复的，一旦发现故障，一般的处理方式即为更换模块。由于一般技术人员对仪表制作的核心技术不够了解，同时其自身具备的理论知识也不够扎实，这样就造成其无法有效地发现以及判断由于内部元件老化等原因造成的热工控制模块故障。而在大部分状况下，输入输出模块的故障往往是出现在运行以及调试阶段，一般的工作人员很难完成对模块的更换操作，理论上都是需要由生产厂家对模块进行维修。（2）在现场设备故障的修复与诊断方面，一旦发现某设备或组件出现异常，工作人员必须马上排查故障，找出故障诱因，并及时地进行有效处理。工程技术人员要根据所接收到的故障报告，在做好安全保障措施的前提下开展技术维修工作。（3）而造成操作员站死机现象的原因有很多，例如硬盘以及冷却风扇等出现故障。除此以外，人为操作也会造成操作员站死机，一旦出现这种状况，就需要修改控制逻辑，并且要更新下载软件，最后再对设备进行启动操作。因此，为了防止由于人为操作而造成操作员站死机现象的发生，电厂要加强人员培训，从而使人员掌握更多科学有效的操作技巧。

3.2 软件管理与维护

（1）对于应用软件要进行及时地备份，并对所有变化进行严格、规范的记录；（2）在软件的测试过程中，不仅要严格测试软件的功能，同时还要对每个级别的权限进行严密的检测；（3）要规范地管理、修改以及更新软件；（4）在设备的维修或者运行阶段，要采取严格有效的隔离以及保护措施；（5）一旦发现操作站出现运行故障，必须在确保可用的操作员站能正常监测以及运行的前提下，实施对故障的排除与维修操作，一旦发现故障无法排除，那么就必须根据设备运行的状态，实施故障排查；（6）如果所有的操作员站都无法正常运行，那么就要采取停电或者是电路控制器调节等停止运行措施[4]；（7）要建立健全软件与设备监管制度，特别是对于中央处理器以及设备电源灯等故障，要制定合理的处理对策，从而使得工作人员发现故障以后，可以迅速地采取有效的处理与维修措施。

总而言之，自从DCS控制系统诞生以来，其已经被广泛的应用在各个行业各个领域当中，其为各领域带来了很多新的、优质的高科技信息。在电厂的热工控制系统中应用DCS控制系统，不仅能够有效保障火电机组的运行安全，而且还可以实现远程控制，可以有效地管理与维修内外部设施与系统，从而大大降低企业的生产成本，提高企业的社会效益及经济效益，从而促进电厂在蓬勃发展，进而带动我国国民经济的发展。因此，我国电厂要不断研究与创新，加强DCS在电厂热工控制系统中应用，从而促进电厂经济与我国经济的可持续发展。

参考文献

[1] 任江波.热工控制DCS系统设计与运用[J].科技与创新，2014，11（9）：24-26.

[2] 汪磊.火力发电DCS自动化技术的应用现状研究[J].价值工程，2014，19（6）：76-77.

[3] 艾磊.电厂热工控制DCS系统的设计与研究[J].科技传播，2012，11（3）：54-57.

[4] 李建锁.DCS控制系统在小型火电中的设计应用[J].核工程研究与设计，2010，1（5）：47-48.