鄧愛燕 翟明 (山東神華山大能源有限公司 250000)

淺談火電廠DCS系統(tǒng)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)

鄧愛燕 翟明 (山東神華山大能源有限公司 250000)

DCS是集通信、控制、顯示、計(jì)算機(jī)等“4C”技術(shù)為一體的多級(jí)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，主要功能是過程控制和過程監(jiān)視，由于其良好的性能，廣泛的運(yùn)用于火電廠。隨著科技的發(fā)展，DCS系統(tǒng)也不斷的在更新?lián)Q代，從二十世紀(jì)80年代問世以來，經(jīng)歷了三個(gè)時(shí)期的完善，DCS的自動(dòng)化、智能化、信息化水平上升到了新的階段，對(duì)火電廠優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，提高生產(chǎn)效率有著關(guān)鍵作用，同時(shí)也為減少能源消耗，保護(hù)生態(tài)壞境做出了貢獻(xiàn)。本文主要對(duì)DCS的發(fā)展?fàn)顩r和性能展開討論，分析未來分散控制系統(tǒng)（DCS）在火電廠的發(fā)展趨勢(shì)。

分散控制系統(tǒng)（DCS）；火電廠；提高效率

一、分散控制系統(tǒng)的成長(zhǎng)過程及特點(diǎn)

1.分散控制系統(tǒng)的成長(zhǎng)過程

（1）1975-1980年是DCS發(fā)展的第一階段，它由微處理器為基礎(chǔ)的過程控制單元、數(shù)據(jù)采集單元組成，主要通過分散控制和集中監(jiān)視來體現(xiàn)其性能。初期的DCS功能相比于后期的發(fā)展有很多不足，功能比較少，而且成本較高，更新?lián)Q代的要求使DCS開始走向成熟。

（2）1980-1985是DCS發(fā)展的第二階段，分散控制系統(tǒng)進(jìn)入較為成熟的時(shí)期，相比第一階段的分散控制系統(tǒng)，這時(shí)期的各個(gè)方面有了升級(jí)，如微處理器的位數(shù)提高，CRT顯示器的分辨率提高，系統(tǒng)在信息管理方面更為完善。

（3）第三代DCS從1985年以后進(jìn)入擴(kuò)展期，系統(tǒng)管理的方式有了轉(zhuǎn)變，不再是單一的回路控制，開始了多用戶多任務(wù)的操作。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高度發(fā)展，分散控制系統(tǒng)迅速的信息化，很多技術(shù)開始和DCS結(jié)合，使得DCS功能更為多樣化。

2.分散控制系統(tǒng)在火電廠的特性

（1）可靠性程度高。DCS的分散控制性能使得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)大大降低，若其中一個(gè)操作點(diǎn)出現(xiàn)問題，不會(huì)影響其他系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）開放式的運(yùn)行?；痣姀S的系統(tǒng)操作是通過計(jì)算機(jī)分工合作，進(jìn)行監(jiān)視控制來達(dá)到執(zhí)行任務(wù)這一目的，完全是自動(dòng)化的流程?；痣姀S為了使DCS信息數(shù)據(jù)傳輸和通信更為便捷，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開放性有了更高的要求，配置的升級(jí)對(duì)DCS的運(yùn)行有著重要的影響。

（3）靈活性通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài)，即確定測(cè)量與控制信號(hào)及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫面，從而方便地構(gòu)成火電廠所需的控制系統(tǒng)。

（4）易于維護(hù)，功能單一的小型或微型專用計(jì)算機(jī)，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線更換，迅速排除故障，節(jié)約了火電廠運(yùn)行成本。

（5）協(xié)調(diào)性，火電廠各工作站之間通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。

（6）控制功能齊全，控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，運(yùn)用于火電廠可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解耦、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計(jì)算機(jī)站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過程控制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來自過程控制級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中操作管理，如各種優(yōu)化計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障診斷、顯示報(bào)警等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的集中管理功能，如計(jì)劃調(diào)度、倉儲(chǔ)管理、能源管理等。

二、DCS的發(fā)展前景及火電廠的運(yùn)用

DCS要在各種各樣的挑戰(zhàn)中脫穎而出，需要在保證質(zhì)量的前提下，開發(fā)更多的功能去滿足客戶的需要。

1.EIC綜合技術(shù)的運(yùn)用。在傳統(tǒng)控制系統(tǒng)中，各部分裝置處于獨(dú)立狀態(tài)，彼此之間聯(lián)系并不緊密。例如電氣控制裝置、儀表控制裝置以及計(jì)算機(jī)控制裝置等，在設(shè)計(jì)與安裝過程中為獨(dú)立性太出現(xiàn)。現(xiàn)如今，這種獨(dú)立運(yùn)作狀態(tài)已經(jīng)不適應(yīng)于發(fā)展需要，EIC技術(shù)的運(yùn)用能夠?qū)⑷呓y(tǒng)一交由DCS管理。在現(xiàn)有DCS中，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了EIC技術(shù)的綜合運(yùn)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所有電器、儀表以及計(jì)算機(jī)控制的管理，例如故障診斷排除、閥門監(jiān)視以及連鎖保護(hù)與控制等。

2.DCS和PLC互補(bǔ)性。PLC采用可編程的存儲(chǔ)器，用于其內(nèi)部存儲(chǔ)程序，執(zhí)行各種運(yùn)算指令，PLC和DCS的融合，使DCS在增加邏輯性能的基礎(chǔ)上，控制順序和模擬邏輯趨于優(yōu)化。

3.三網(wǎng)融合技術(shù)的使用。傳統(tǒng)DCS使用的是基礎(chǔ)性計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)，由開發(fā)商自行開發(fā)。在覆蓋范圍方面較為薄弱，下至I/0子系統(tǒng)，上至廠級(jí)管理信息系統(tǒng)。在網(wǎng)絡(luò)化與信息化發(fā)展的推動(dòng)作用下，DCS下層為了使通訊網(wǎng)絡(luò)在現(xiàn)場(chǎng)總線中構(gòu)成底層網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)和互聯(lián)網(wǎng)，這三網(wǎng)聯(lián)合給火電廠帶來良好的經(jīng)濟(jì)效益，這項(xiàng)技術(shù)也促進(jìn)了現(xiàn)場(chǎng)、企業(yè)和市場(chǎng)信息的相互貫通融合，使基礎(chǔ)、管理和決策自動(dòng)化合理的集成在一起，實(shí)現(xiàn)技術(shù)的無縫銜接。

4.采用IG D S系統(tǒng)。IG D S指的是工業(yè)圖形顯示系統(tǒng)，經(jīng)常運(yùn)用于人機(jī)之間交流借口，在DCS系統(tǒng)中運(yùn)用正高速發(fā)展著，表現(xiàn)為速度加快，畫面增多等優(yōu)點(diǎn)。

5.采用先進(jìn)控制理論?；痣姀S的生產(chǎn)流程不似其他行業(yè)比較單一，采用簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)不能駕馭。在DCS系統(tǒng)中要做到流暢的操作和精準(zhǔn)的控制，需要引進(jìn)先進(jìn)的控制體系來進(jìn)行改革，這樣才能使DCS的發(fā)展更為廣闊。

結(jié)束語

總的說來，火電廠引進(jìn)DCS系統(tǒng)使過程控制中，數(shù)字技術(shù)不斷地向前發(fā)展，DCS越來越符合火電廠的控制要求，向著智能化方向優(yōu)化?；痣姀S的生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)也在DCS的運(yùn)用中開始建立綜合的自動(dòng)化操作系統(tǒng)，是火電廠的運(yùn)行更加的簡(jiǎn)單便捷。未來的DCS系統(tǒng)性能不斷地提高，運(yùn)用的方面也將更為廣泛，為降低火電廠的能源消耗，加大火電廠在市場(chǎng)的經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)力有著巨大的作用。

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