浅谈输煤程控系统的选择

刘鹏亮

【摘 要】针对我厂目前所采用的PLC和DCS两种程控系统的实际运行状况，来分析哪种系统更适合用在输煤程控系统上，提出自己的见解，对今后同类型的选型有一定参考意义。

【关键词】输煤程控系统；PLC；DCS

1 输煤系统总述

输煤系统是火力发电厂正常运行的重要组成部分，承担着输送原煤的重要任务。随着机组容量的不断扩大，耗煤量也在急剧增加，原煤的装卸、输送、配给等各个环节的工作量随之增大，因此，一套可靠稳定的程控系统对于输煤系统显得格外重要。关于输煤程控系统的选择，行业里通常的选择有PLC和DCS两种系统，且PLC系统占绝大多数。

2 PLC系统简述

可编程控制器，行业内通常简称为PLC（Programmable Logic Controller），它是以微处理器为核心，将数据处理计算技术、工业自动化控制技术和数据通信技术结合起来的一种应用广泛的工业自动控制装置。它具有体积小、功能丰富、通用性强与维护方便等一系列的优点。特别是PLC性能的稳定性和较强的适应恶劣环境的能力，受到企业用户的广泛好评，已广泛用于电力辅助专业及其他行业中。

2.1 PLC的功能

1）数据处理功能。PLC具有较强的数字量和模拟量运算处理功能，包括基本的算术运算、逻辑比较运算、特殊函数运算等。

2）数据输入与输出功能。不管是开关量还是模拟量，均能无缝对接，从而保证数据传输的完整性和兼容性。

3）控制功能。输煤运行中需要用到的顺序过程控制、逻辑控制、PID运算、函数运算、计数、定时等功能PLC都具备，能满足输煤运行的需要。

4）数据通信、联网功能。由于现代通信技术应用的广泛性，PLC也采用了现代网络通信技术，同时也保留了传统的串口通信接口，如RS232、RS485接口，这样能更好地实现CPU与各远程I/O站、各PLC之间以及PLC跟拓展智能设备之间的互联互通。

2.2 PLC的特点

1）高稳定性、强抗干扰能力。PLC当初设计就是针对复杂的工业环境，所以采用了非常严格的设计生产工艺，硬件上采用了大规模集成电路技术，同时对内部的元件进行了防干扰处理，对于常见的电磁干扰、振动干扰、温湿度干扰、电源波动干扰等常见现象做了专门应对。

2）通用性强，功能强大。现如今的PLC，为了适应不同规模的工业生产需要，已经形成了大、中、小差别化的系列化产品，适用于各种工业控制场合。而PLC的功能，除了最基本的逻辑远算处理功能以外，还大多具有丰富的数学运算功能，对于对控制流程比较简单的输煤系统来说，PLC完全可以胜任。

3）系统的设计工作量小，编程方便，硬件维护方便，易于改造PLC用软件上的存储逻辑替代了硬件上的接线逻辑，这样就大大减少了外部设备的接线数量，使系统设计及设备安装的周期大大缩短。同时PLC采用较为简单的梯形图作为编程的语言，对电路图有一定基础，这种逻辑关系和指令关系便一目了然，使PLC编程的门槛大大降低，易于后期维护人员根据实际生产的需要进行二次开发改造。

4）由于PLC设备的模块化，所以它具有体积小，封装好，能耗低，发热量小的特点，能适应各种恶劣的工作环境，适合在输煤高粉尘的环境中稳定的工作。

2.3 PLC系统在我厂的应用

我厂的输煤和锅炉吹灰程控系统用的是PLC系统，分别是西门子的S7-300和三菱的FX1N系列，这两种PLC系统是目前中等规模的工业控制系统中占有率最高，性能最稳定，功能最完备的PLC系统。

3 DCS系统简述

分散型计算机控制系统行业内通常简称为DCS（Distributed Control System），是以微处理器为核心，融合了计算机数据处理技术、工业自动化控制技术、数据通信传输技术以及图形显示技术而发展起来的程控系统。利用DCS系统可以实现对工业生产数据进行实时监控、操作、智能分析和设备保护。DCS系统在测点多，逻辑复杂，保护要求精确的电厂行业主机系统中占有率极高，是大型自动化控制系统的典范。

3.1 DCS的功能

1）数据采集与处理功能。对于设备运行过程中的各类模拟量和开关量信号，通过就地采集装置以一定采样周期送到DCS系统中进行集中转换、处理后显示到DCS系统画面，进行参数监控、历史趋势显示、事故报警等。

2）数学运算控制功能。DCS系统具有丰富的数学运算功能，对于测量信号，通过计算求出设定值与测量值的偏差，并对偏差进行PID运算，输出合适的控制量来驱动执行器。

3）顺序控制功能。按照预先设定的工艺顺序和条件，结合过程参数和信号，对所需控制设备进行顺序控制。由于进行顺序控制是实现电厂自动化、规范化控制的重要工具，所以在电厂DCS组态中占有很大的比重。

4）运行参数超限报警与自动记录功能。电厂运行参数众多，通过DCS组态对运行参数设置报警值和跳闸值，若超过报警值发出越限报警信号，若达到跳闸值则迅速切断故障源，保证机组整体的安全运行。同时实时记录运行参数到历史数据库，为分析机组的运行工况提供决策依据。

5）数据通信与联网功能。DCS系统的通信网络采用符合国际标准的IEEE规范和TCP/IP协议，构成高速冗余实时数据网络，同时又可以通过以太网与其它外部网络联接，构成开放式的工业信息化管理系统，实现生产信息和管理信息的一体化，提高生产决策的效率和便捷性。

3.2 DCS的特点

1）冗余设计，容错设计，安全性可靠性高。为提高DCS控制单元的安全性，采用了冗余控制单元设计，主控制单元故障的情况下可以无扰动切换为备用控制单元。同时DCS系统网络采用了容错设计结构，将操作权限分散到每台计算机上，避免了单台计算机的故障而引起整个系统网络的瘫痪，这样就大大提高了DCS系统的安全性可靠性。

2）扩展性强。DCS采用了通用接口设计规范，可以连接不同的I/O系统和不同厂家的智能仪表，并通过虚拟映射功能将外接设备的参数映射到DCS系统内，极大的丰富了DCS系统应用的场合。

3）灵活性高。在软件上，DCS组态可以灵活应用各种算法函数和逻辑关系，进行软硬件结合的组态，满足电厂各种工艺流程操作和监控报警的需要。在硬件上，DCS系统中各台计算机与主控制器之间的通信方式采用星型网络，当需要新增操作计算机或扩展系统功能时，可以方便地将新增计算机接入DCS系统网络而不用担心影响其他的计算机。

4）维护简单。由于DCS机柜的控制器、卡件采用模块化设计的方案，当出现故障时可以迅速地更换故障卡件，大大节约了处理故障卡件的时间，同时模块化的设计也便于检修期间的维护。

5）整体协调性强。DCS系统通过人机操作接口站内部的协调运作可以便捷地实现运行参数的计算优化、报表的统计和打印、报警点的显示记录和历史数据的存储等。

3.3 DCS系统在我厂的应用

我厂锅炉系统、汽机系统、电气系统、脱硫脱销系统、化水氨区系统都是用的新华DCS系统，是30万以下机组性价比和安全稳定性的代表。

4 PLC和DCS在输煤程控系统上的比较

1）DCS的优势在于网络，而PLC的优势在于逻辑信号的处理上，通常DCS的处理速度在几十毫秒到几百毫秒，而PLC的处理速度只有几毫秒或者更快，这得益于PLC是从继电器的逻辑基础上发展起来的，对于扫描速度和顺序控制有其先天的优势。所以PLC在一些流水线的场合用得较多。结合输煤线整体的工作流程，笔者观点PLC系统更适合。

2）稳定性的比较。结合某厂DCS系统和PLC系统来比较，PLC稳定性大大强于DCS，建厂至今十余年，输煤PLC系统无论是在软件还是硬件上都非常稳定，十年时间只是有个光电转换模块出现过问题，其余时间运行都很稳定。而DCS系统则在各个模块上都出现过问题，而且出现故障的时间频率较高，在稳定性上PLC完胜DCS。

3）适应恶劣环境上。由于输煤高粉尘的环境特点，决定了其就地控制柜必须能承受这样的环境，而PLC由于其电子元件的可靠性，极小的发热量，良好的封装特性，相较于DCS更能胜任这项工作。

4）维护便捷性上。PLC的配件有广泛的销售渠道，而DCS则是各个DCS厂家垄断，从这点上来比较，PLC在后期维护上有更大的便利性。

5 结语

DCS和PLC在电厂自动化控制领域应用都十分广泛，都很好地推动了自动化控制技术的进步，相信未来DCS和PLC之间的差别会越来越小，二者能融合发展成为一个更加完美的控制系统。但目前在输煤程控系统上，笔者认为，PLC的优势还是很明显的，所以推荐使用PLC系统。

【参考文献】

[1]陈瑞阳.工业自动化技术[M].机械工业出版社.

[2]王欣然.小型PLC在输煤系统设备上的应用[J].中国西部科技，2011.

[3]刘炳哲.浅议火电厂基于PLC的输煤系统控制[J].企业技术开发，2013.

[责任编辑：田吉捷]