李 強

(山西國金電力有限公司，山西 呂梁 032100)

0 引言

在火電廠應(yīng)用DCS的過程中，涉及的技術(shù)包括計算機技術(shù)、通信技術(shù)與控制技術(shù)等。DCS通過各項技術(shù)的協(xié)調(diào)配置發(fā)揮控制功能，而這些技術(shù)若出現(xiàn)問題將影響DCS的正常使用，降低火電廠生產(chǎn)安全性及生產(chǎn)效益。因此，關(guān)于火電廠DCS應(yīng)用中相關(guān)技術(shù)問題的研究具有一定的現(xiàn)實意義。

1 基于火電廠DCS應(yīng)用中的相關(guān)技術(shù)問題及解決方案

在火電廠生產(chǎn)中，DCS可為生產(chǎn)任務(wù)的完成與生產(chǎn)過程的控制提供支持，有助于機組性能優(yōu)化，記錄各項運行數(shù)據(jù)，為火電廠生產(chǎn)管理提供技術(shù)支持。但是，在智能化發(fā)展背景下，火電廠生產(chǎn)管理要求增多，DCS功能隨之拓展，對系統(tǒng)運行和操作難度加大，在一定程度上降低了DCS的實用性，表現(xiàn)出諸多技術(shù)問題。細(xì)化來說，在火電廠DCS應(yīng)用中，目前常見的相關(guān)技術(shù)問題如下。

1.1 在線修改問題

在基于火電廠的DCS應(yīng)用中，考慮到火電廠的控制要求，需在DCS中配置增量、編譯功能，負(fù)責(zé)控制參數(shù)的數(shù)據(jù)編譯與修正處理。但在實際運行中，增量與編譯功能的實現(xiàn)對DCS的軟、硬件提出較高要求，需技術(shù)人員根據(jù)火電廠實際狀況，合理部署相關(guān)內(nèi)資源，精準(zhǔn)調(diào)控控制器。一旦某個環(huán)節(jié)出現(xiàn)偏差，未達(dá)到要求，在增量與編譯完成后，進(jìn)行數(shù)據(jù)下裝時，會出現(xiàn)設(shè)備誤啟動、誤跳閘或保護(hù)裝置誤動作等問題，難以正常進(jìn)行數(shù)據(jù)編譯與修正。

針對上述計算機技術(shù)問題，建議技術(shù)人員調(diào)整DCS的應(yīng)用流程，在控制器下裝前，對火電廠運行機組的各項設(shè)備進(jìn)行隔離處理，規(guī)避增量與編譯功能對設(shè)備產(chǎn)生的影響，從而杜絕誤動等問題的出現(xiàn)。同時，DCS生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)加強計算機技術(shù)研發(fā)，提高DCS相關(guān)控制設(shè)備的運行可靠性，簡化增量與編譯功能的應(yīng)用要求，切實落實參數(shù)數(shù)據(jù)的在線修改，創(chuàng)造無擾動下裝環(huán)境，提高運行效率[1]。

1.2 模塊通信問題

模塊通信問題主要體現(xiàn)在上位機與控制器的通信中，二者在實際運行中存在通信障礙。當(dāng)上位機與控制器連接后，要想保障二者順利通信，需實施控制器切換操作，但切換時普遍存在控制器離線問題，出現(xiàn)切換失敗現(xiàn)象。導(dǎo)致控制器離線的原因是在上位機的運行中中斷通信，不得不重新切換控制器[2]。因此，當(dāng)上位機與控制器連接后，需不斷進(jìn)行控制器切換操作，直到有效連接控制器的信號。

同時，在火電廠DCS中，內(nèi)存條故障也會引發(fā)控制器離線現(xiàn)象，DPU內(nèi)存條故障會影響上位機與控制器的連接，使得模塊間通信效率較低，影響DCS的控制作用發(fā)揮。因此，當(dāng)火電廠DCS出現(xiàn)模塊通信問題后，應(yīng)首先排查控制器切換狀態(tài)，如控制器能正常切換，則考慮內(nèi)存條故障，通過更換內(nèi)存條排除故障，保障上位機與控制器間的正常通信，為DCS的應(yīng)用創(chuàng)造良好環(huán)境。

1.3 電源干擾問題

在火電廠的DCS中，對電源有明確要求，其功率應(yīng)適當(dāng)大于系統(tǒng)的限定功率，以便提供穩(wěn)定可靠的電力，保障DCS正常運行。同時，技術(shù)人員在選擇DCS的電源時，應(yīng)優(yōu)先考慮電荷波動范圍小的設(shè)備，避免電源啟動時出現(xiàn)較大電荷波動，沖擊電路電壓，加大電路產(chǎn)生的熱量，燒毀電路。但在實際火電廠DCS應(yīng)用中，上述要求并未全部實現(xiàn)，使DCS出現(xiàn)電源干擾問題，引發(fā)熱工控制系統(tǒng)故障，影響火電廠正常生產(chǎn)。

針對上述技術(shù)問題，火電廠技術(shù)人員應(yīng)嚴(yán)格按照要求選擇DCS的電源，必要時可設(shè)置兩個接入供電回路，提高電源供電線路的穩(wěn)定性，并在兩個供電回路間設(shè)置可靠切換裝置，一旦某個回路出現(xiàn)故障，可自動切換至另一個回路，保障持續(xù)供電，提高供電電壓的穩(wěn)定性和連續(xù)性，提高DCS電源的抗干擾能力，以便其持續(xù)穩(wěn)定運行。

2 基于火電廠DCS應(yīng)用中的相關(guān)技術(shù)優(yōu)化方案

考慮到DCS功能的多樣化發(fā)展趨勢，系統(tǒng)模塊和配置設(shè)備增多，通信需求增加，應(yīng)配置更完善的通信技術(shù)。本文對基于火電廠DCS應(yīng)用中的通信技術(shù)優(yōu)化開展相關(guān)研究，介紹常用三種通信方案，為火電廠技術(shù)人員優(yōu)化DCS應(yīng)用提供技術(shù)支撐和相關(guān)探索，進(jìn)一步推廣普及DCS。

2.1 硬接線方案

在硬接線方案中，火電廠的各類電氣信息(開關(guān)量輸入/輸出及模擬量輸入)利用硬接線接入DCS，通常選用空接點進(jìn)行信息接入，通信信號為4 mA～20 mA的直流信號。在硬接線方案中，通過分布式處理單元控制開關(guān)量輸入/輸出及模擬量輸入，可對電氣設(shè)備進(jìn)行實時監(jiān)控，檢測其運行參數(shù)，并實施報警，且在電氣設(shè)備參數(shù)超標(biāo)后，自動調(diào)節(jié)電氣設(shè)備運行，使其處于標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，實現(xiàn)DCS系統(tǒng)的智能化、自動化控制，提高控制水平，豐富控制功能。

與其他通信接線方案相比，硬接線方案在線路布局時表現(xiàn)出較強的集中性，且控制操作便捷，控制流程簡單，分布式控制系統(tǒng)的響應(yīng)速度快，提高控制可靠性和靈活性，在實際應(yīng)用中，硬接線方案可提高DCS的穩(wěn)定性，減少DCS故障的出現(xiàn)，節(jié)約維修成本，但硬接線方案的初期建設(shè)成本較高。

2.2 硬接線加通信方案

硬接線加通信方案是硬接線方案與常規(guī)通信方案配合的新型通信手段，其接線結(jié)構(gòu)如圖1所示。在該通信方案下，DCS的通信系統(tǒng)涵蓋操作站、服務(wù)器和通信站的模塊，可從整體角度進(jìn)行DCS的監(jiān)控與運維管理操作。網(wǎng)絡(luò)打印機和網(wǎng)絡(luò)交換機、通信管理機進(jìn)行有效連接，可高效處理各項火電廠運行設(shè)備信息，且具備后臺控制功能，可為火電廠運行機組創(chuàng)造良好運行環(huán)境，顯著提升運行效率。與硬接線方案相比，硬接線加通信方案的優(yōu)勢稍弱，但初期建設(shè)成本更低，在部分火電廠中有所應(yīng)用。

圖1 硬接線加通信方案結(jié)構(gòu)示意圖

2.3 全通信接入方案

在火電廠DCS中，全通信接入方案是應(yīng)用最廣泛的模式，具有運行高效、成本偏低、自動化等優(yōu)勢。在火電廠生產(chǎn)管理中，可根據(jù)DCS功能要求及用戶需求進(jìn)行自動化更新升級，提高通信服務(wù)水平。在火電廠生產(chǎn)管理中，全通信接入方案可支持DCS與火電廠所有現(xiàn)場設(shè)備的通信，實現(xiàn)不同模塊間的全數(shù)字化、雙向多站通信，將火電廠DCS與現(xiàn)場設(shè)備置于同個通信網(wǎng)絡(luò)中，減少通信工程中的電纜敷設(shè)量及橋架安裝量，節(jié)約建設(shè)成本。同時，在全通信接入方案中，火電廠可具備系統(tǒng)集成主動權(quán)，根據(jù)通信需求調(diào)整接入方案，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 全通信接入方案結(jié)構(gòu)示意圖

但在實際運行中，全通信接入方案存在數(shù)據(jù)包傳輸延遲、通信瞬時錯誤、接收順序與發(fā)送順序不一致、通信數(shù)據(jù)包丟失等問題，降低了DCS的穩(wěn)定性，提高了系統(tǒng)控制難度。

2.4 火電廠DCS應(yīng)用改造

在明確不同通信方案優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)火電廠DCS應(yīng)用要求，選擇合適的通信接入方案，完成機組接線，并做好電氣設(shè)計等改造工作，優(yōu)化DCS運行，有效解決火電廠DCS應(yīng)用中的相關(guān)技術(shù)問題，為火電廠生產(chǎn)提供保障。細(xì)化來說，火電廠DCS應(yīng)用改造需從安全生產(chǎn)入手，具體要點如下：

(1) 技術(shù)人員應(yīng)提高對DCS運行安全的重視，將安全防護(hù)落實到火電廠DCS應(yīng)用的各個環(huán)節(jié)，綜合評估火電廠DCS應(yīng)用環(huán)節(jié)的安全風(fēng)險，根據(jù)歷史運行數(shù)據(jù)，計算安全風(fēng)險的發(fā)生概率與影響程度，制定針對性的安全防護(hù)方案。

(2) 提高火電廠生產(chǎn)人員的安全意識，強化其對DCS的系統(tǒng)認(rèn)識，明確DCS操作要點，在設(shè)備使用后，需及時關(guān)閉電源及聯(lián)動裝置；如果火電廠生產(chǎn)時發(fā)現(xiàn)DCS出現(xiàn)故障或存在未響應(yīng)現(xiàn)象，應(yīng)立即關(guān)閉DCS的電源，通過手動操作強制停機，避免故障影響擴(kuò)大。

(3) 根據(jù)故障類型，采用相應(yīng)措施排除，如現(xiàn)場操作人員不能自主排除故障，需立即上報給領(lǐng)導(dǎo)，安排專業(yè)維修人員排查故障、維修設(shè)備，并在維修后實施功能測試，確認(rèn)無誤后方可使DCS投入運行[3]。

3 結(jié)論

綜上所述，在火電廠DCS應(yīng)用中，常見相關(guān)技術(shù)問題包括在線修改問題、模塊通信問題及電源干擾問題，技術(shù)人員應(yīng)根據(jù)問題原因，制定針對性解決方案。為保障火電廠DCS的推廣應(yīng)用，技術(shù)人員應(yīng)注重通信技術(shù)的優(yōu)化，根據(jù)火電廠生產(chǎn)需求，選擇硬接線、硬接線加通信、全通信接入等通信模式，提升火電廠控制水平。