王喜燕 索娜

摘要：新時(shí)期新經(jīng)濟(jì)形勢(shì)下，隨著我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)增長(zhǎng)，各產(chǎn)業(yè)部門(mén)生產(chǎn)方式也在逐步轉(zhuǎn)型中，作為推動(dòng)工業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)，電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)電及服務(wù)質(zhì)量凸顯得越來(lái)越重要，人們也開(kāi)始逐漸重視電力行業(yè)的發(fā)展，在這種經(jīng)濟(jì)環(huán)境下，DCS控制系統(tǒng)的研究也備受關(guān)注。在實(shí)踐應(yīng)用中，DCS控制系統(tǒng)是發(fā)電廠(chǎng)、變電站等電力系統(tǒng)得以穩(wěn)定運(yùn)行的核心關(guān)鍵環(huán)節(jié)，DCS控制系統(tǒng)性能的優(yōu)劣，在很大程度上直接關(guān)乎著整個(gè)發(fā)電機(jī)組的安全運(yùn)行狀況。據(jù)此，重點(diǎn)從DCS改造設(shè)計(jì)層面出發(fā)，簡(jiǎn)要探討分析DCS控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的嵌入與應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：DCS控制系統(tǒng)；電力；改造設(shè)計(jì)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

中圖分類(lèi)號(hào)：TB

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

doi：10.19311/j.cnki.16723198.2016.13.099

1 DCS控制系統(tǒng)的功能

DCS-（Distributed Control System）是一種分散式的控制系統(tǒng)，在我國(guó)業(yè)內(nèi)，一般將其稱(chēng)之為“集散控制系統(tǒng)”。在其系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)備技術(shù)構(gòu)造上，包括計(jì)算機(jī)-（Computer）、通訊-（Communication）、顯示（CRT）、控制（Control）等技術(shù)，該4C信息技術(shù)，集中體現(xiàn)了一種控制思想，簡(jiǎn)單一點(diǎn)講就是分散控制、分級(jí)管理、集中操作，最終實(shí)現(xiàn)靈活配置。DCS控制技術(shù)目前被廣泛應(yīng)用于各工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域，比如化工廠(chǎng)、電廠(chǎng)等。

在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域應(yīng)用中，DCS控制系統(tǒng)的功能主要包括四類(lèi)，分別是DAS功能（數(shù)據(jù)采集控制）、SCS功能（順序控制）、DEH功能（純電液控制）、FSSS功能（爐膛安全監(jiān)視）。其中，DAS控制系統(tǒng)的功能作用主要體現(xiàn)在對(duì)數(shù)據(jù)信息的收集、處理，在過(guò)程中包括CRT顯示、信號(hào)預(yù)處理輸入、安全警報(bào)、事故順序記錄以及人機(jī)遠(yuǎn)程聯(lián)系控制等；SCS系統(tǒng)的功能主要作用于汽輪機(jī)給水泵層面上，內(nèi)部?jī)身?xiàng)功能分別是減溫水電動(dòng)門(mén)控制、輔機(jī)保護(hù)等；DEH系統(tǒng)的功能，重點(diǎn)在于急速掛閘、暖機(jī)，或者升速控制等；FSSS的功能，即安全監(jiān)視，包括磨煤機(jī)啟動(dòng)，機(jī)組關(guān)停控制，爐膛吹掃等，最主要的是可以快速火檢冷卻、鍋爐報(bào)警。

2 實(shí)例探究——以北方XX電廠(chǎng)#2機(jī)組DCS系統(tǒng)為例

2.1 機(jī)組DCS控制系統(tǒng)現(xiàn)狀

XX電廠(chǎng)#2機(jī)組，在2002年A檢時(shí)，對(duì)整個(gè)控制系統(tǒng)進(jìn)行了重新改造設(shè)計(jì)。在當(dāng)時(shí)電力控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)過(guò)程中，最終所選用的控制系統(tǒng)是北京日立華盛控制公司研發(fā)設(shè)計(jì)出來(lái)的HIACS-3000，由于該控制系統(tǒng)屬于上世紀(jì)八九十年代研發(fā)的產(chǎn)品，在技術(shù)層面上，以及控制思想設(shè)計(jì)上都比較落后，存在部分技術(shù)上的缺陷，因此經(jīng)常出現(xiàn)POC站死機(jī)的情況，并且網(wǎng)絡(luò)通訊速度相當(dāng)緩慢。與此同時(shí)，該機(jī)組包括主控制器、從控制器在內(nèi)，設(shè)備本身性能上就存在一定的缺陷，并且它們?cè)诤罄m(xù)運(yùn)行與相互切換的過(guò)程中，經(jīng)常發(fā)生內(nèi)部數(shù)據(jù)信息傳輸錯(cuò)誤或者數(shù)據(jù)跟蹤錯(cuò)誤、數(shù)據(jù)丟失等情況。除此之外，還包括其他一些問(wèn)題，比如電源配置結(jié)構(gòu)不完善、控制系統(tǒng)警報(bào)設(shè)計(jì)失靈、系統(tǒng)自動(dòng)診斷故障的效率與能力較為低下、CRT操作存在失靈情況、H-3000系統(tǒng)控制器可靠性較差。

該機(jī)組及相關(guān)輔助設(shè)備在改造設(shè)計(jì)前運(yùn)行情況介紹如下：首先該機(jī)組總控制系統(tǒng)選用的為HIACS-3000，同時(shí)，該控制系統(tǒng)在日常運(yùn)行過(guò)程中，所選用的控制器為HISECO4-M/F。數(shù)據(jù)處理中最快運(yùn)算周期為50ms，網(wǎng)絡(luò)配置為雙層，在信息傳輸連接層面，主要是在中間以網(wǎng)絡(luò)橋接的形式，通訊速率為0.5Mbps。

2.2 DCS電力控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)

首先，制定并選擇DCS控制方案。在DCS控制系統(tǒng)改造設(shè)計(jì)方案選擇中，備選了兩套方案，即兩套DCS控制系統(tǒng)，經(jīng)過(guò)綜合考慮分析，最終選用了由艾默生過(guò)程控制公司研發(fā)設(shè)計(jì)的控制系統(tǒng)（Ovation）。在#2電力機(jī)組DCS控制系統(tǒng)的改造設(shè)計(jì)當(dāng)中，本次所選用的系統(tǒng)（Ovation）是一種集合了4C技術(shù)的最新型集散控制系統(tǒng)，內(nèi)部安裝的奔騰處理器設(shè)備?；诩夹g(shù)上的完善化，該控制系統(tǒng)首先解決了之前所存在的網(wǎng)絡(luò)通訊問(wèn)題、數(shù)據(jù)傳輸丟失和錯(cuò)誤問(wèn)題，以及容量存儲(chǔ)空間不足等問(wèn)題，其優(yōu)勢(shì)就是高網(wǎng)絡(luò)速度、高容量。在站點(diǎn)設(shè)計(jì)層面，其主要包括有歷史站點(diǎn)、工程師站點(diǎn)、SIS接口站點(diǎn)、智能設(shè)備管理站點(diǎn)等。該DCS控制系統(tǒng)的控制站，主要由以下部件來(lái)組成，即機(jī)柜、I/O模件、電源設(shè)備、控制器，其中，每一個(gè)機(jī)柜內(nèi)部都安裝設(shè)計(jì)了32個(gè)I/O模塊。

其次，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、控制器、DAS改造設(shè)計(jì)。在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)層面，DCS控制系統(tǒng)主要采用的是FDDI高速光纖網(wǎng)絡(luò)，將其設(shè)計(jì)為控制級(jí)網(wǎng)絡(luò)，同時(shí)，系統(tǒng)內(nèi)的控制站，其功能處在獨(dú)立狀態(tài)，與其余各站點(diǎn)建立網(wǎng)格式的協(xié)助關(guān)系，詳見(jiàn)圖1。

在基本控制器的設(shè)計(jì)與使用層面，如圖1所示，使用的是H-5000M高速控制器，性能穩(wěn)定、運(yùn)行可靠、數(shù)據(jù)傳輸更加快速，完全可以滿(mǎn)足機(jī)組設(shè)備運(yùn)行工作與生產(chǎn)發(fā)電的需要。在編程控制方面，嵌入的是超高性能的R-600CH編程處理器，同時(shí)選用的CPU嵌入了4C技術(shù)。

在DAS（數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)）改造設(shè)計(jì)層面，#2機(jī)組DCS控制系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)經(jīng)過(guò)重新改造設(shè)計(jì)之后，DAS功能包括有顯示功能、記錄功能、歷史數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能、歷史數(shù)據(jù)檢索功能，最為關(guān)鍵的一項(xiàng)核心技術(shù)則是機(jī)組在運(yùn)行中，實(shí)時(shí)獲取到的數(shù)據(jù)指標(biāo)可以在線(xiàn)對(duì)其性能進(jìn)行計(jì)算，而DAS系統(tǒng)在線(xiàn)性能計(jì)算出來(lái)的結(jié)果，能夠在CRT上予以實(shí)時(shí)顯示出來(lái)，并且可以打印記錄。

3 結(jié)語(yǔ)

進(jìn)入到二十一世紀(jì)以來(lái)，伴隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，以及工業(yè)總產(chǎn)值、總規(guī)模的不斷壯大，國(guó)內(nèi)電力產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也取得了一個(gè)新高峰。現(xiàn)階段，隨著國(guó)內(nèi)電力行業(yè)產(chǎn)業(yè)化深度改革，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)也日益加劇，在這種情況系，各電力企業(yè)也逐漸將經(jīng)營(yíng)管理重心傾向技術(shù)研發(fā)與創(chuàng)新層面，與以往單純注重企業(yè)市場(chǎng)利潤(rùn)，將發(fā)展的重點(diǎn)轉(zhuǎn)向?qū)ιa(chǎn)過(guò)程的控制中來(lái)。因此，當(dāng)前國(guó)內(nèi)電力企業(yè)更加注重對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的監(jiān)視，在這種情況下，DCS集散控制系統(tǒng)的性能要求也相應(yīng)的提升，從之前就地控制階段發(fā)展成為現(xiàn)在的集中控制階段，尤其是在當(dāng)前新知識(shí)經(jīng)濟(jì)時(shí)期，集中控制階段正逐步升級(jí)為計(jì)算機(jī)控制階段。

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