DCS之淺談

邵明法

摘 要：本文介紹了DCS的主要組成和結(jié)構(gòu)及在小型火力熱電廠的應(yīng)用，如何通過設(shè)置參數(shù)，實現(xiàn)熱電廠系統(tǒng)的穩(wěn)定和自動調(diào)節(jié)和及時反饋控制，結(jié)合現(xiàn)場情況針對DCS在實際生產(chǎn)中出現(xiàn)的問題提出相應(yīng)的改進方案。

關(guān)鍵詞：小型熱電廠；DCS控制；應(yīng)用

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

引言

隨著技術(shù)的不斷更新和進步，計算機在自動控制中起到了不可代替的作用。在現(xiàn)代化控制系統(tǒng)中，DCS控制系統(tǒng)得到大量應(yīng)用。它主要用于工業(yè)控制，在石化、化工、電力等行業(yè)。之所以叫離散控制系統(tǒng)，因為它的原理就是“集中控制，分散風險”。要用到的知識，包括控制原理、儀表、電氣等方面的知識；軟件方面，各家是不同的，但基本都是基于windows平臺、基于數(shù)據(jù)庫技術(shù)的。

一、 DCS系統(tǒng)組成

1人及界面，操作員站、工程師站、歷史站，俗稱上位機，用于操作設(shè)備，監(jiān)視參數(shù)，系統(tǒng)組態(tài)，歷史記錄等；

2 DPU，俗稱下位機，用于執(zhí)行系統(tǒng)邏輯、運算并發(fā)出指令；

3 I/O模件，用于收集現(xiàn)場一次設(shè)備、元件的參數(shù)，硬接線實現(xiàn)，分模擬量和開關(guān)量等；

4繼電器柜，用于執(zhí)行DPU的指令，如設(shè)備啟停等；

5系統(tǒng)電源柜，用于DCS系統(tǒng)電源供給，雙路；

6數(shù)據(jù)高速公路，同軸電纜或雙絞線，用于數(shù)據(jù)傳輸；

7數(shù)字交換機，用于聯(lián)系上位機和下位機的樞紐；

二、主要組成部分

1中央處理器

處理器是整個系統(tǒng)的大腦，處理器的配置應(yīng)滿足分散度要求、負荷率要求，并能兼顧系統(tǒng)相對獨立完整的要求。 在一些DCS中，子模件智能化程度較高，具有邏輯處理功能，如和利時MACSV系統(tǒng)的FM-801，中控JX_300_XP系統(tǒng)的XP243主控制卡。

2通訊接口

通信接口簡單來說設(shè)備需要與外部設(shè)備交換數(shù)據(jù)，網(wǎng)口是通信接口（如RS-232/485），DCS與其它系統(tǒng)的通訊也越來越容易，在應(yīng)用中要進行總體規(guī)劃，規(guī)范設(shè)計，避免接口通訊中重復(fù)使用及通訊代碼的設(shè)計錯誤。

3報警顯示系統(tǒng)

在實際工作中，會出現(xiàn)各種問題和應(yīng)急情況，通過所設(shè)報警元器件自動探測發(fā)生在布防監(jiān)測區(qū)域內(nèi)的侵入行為，產(chǎn)生報警 信號，并提示值班人員發(fā)生報警的區(qū)域部位，顯示可能采取對策的系統(tǒng)。

4保護投切設(shè)置

投切系統(tǒng)應(yīng)該是有效和快速的，DCS應(yīng)設(shè)計成保護投切設(shè)置最好，能過零投切、實時跟蹤、平滑調(diào)節(jié)，就保障了系統(tǒng)的穩(wěn)定運行和供電質(zhì)量，但是由于在實際改造中出現(xiàn)了故障多、設(shè)計程序復(fù)雜、維修困難，使得投切過程復(fù)雜操作比較頻繁，使保護功能缺失。

5電源

要求控制柜和使用模塊供電可靠：一般有專用電源模件采用雙重熱備、確保各機柜也能做到獨立供電，可靠運行高。

6接地

DCS是弱電控制系統(tǒng)，非常易受干擾。一點接地的屏蔽可靠，屏蔽線上不會有電流，就不會有干擾的電流產(chǎn)生磁場。如果二點或二點以上接地，二接地點之間的連接線在外界磁場的影響下，會產(chǎn)生環(huán)流，這個環(huán)流又會產(chǎn)生磁場來干擾DCS，所以，提倡一點接地。

三、實際應(yīng)用

2008年我廠針對兩套傳統(tǒng)熱電廠鍋爐系統(tǒng)應(yīng)用浙大中控工程有限公司研制的jx300分散控制系統(tǒng)對熱電廠部分系統(tǒng)進行技術(shù)改造，jx300系統(tǒng)的節(jié)點從功能上分成操作員站、工程師站和現(xiàn)場控制站三種類型，站上運行的軟件是浙大中控系統(tǒng)專用的實時監(jiān)控軟件。功能有：動態(tài)跟蹤、時間顯示與會話、歷史報警顯示、打印報表、歷史庫儲存和查找，該站配以浙大中控組態(tài)軟件包，供用戶實現(xiàn)應(yīng)用系統(tǒng)的組態(tài) 現(xiàn)場控制站是DCS系統(tǒng)完成現(xiàn)場測拉的重要站點。該站主要完成兩項功能：信號的轉(zhuǎn)換與處理和控制運算。

1鍋爐系統(tǒng)控制方案

（1）改造原則。2008年首先對兩臺15t/h中溫中壓鏈條鍋爐進行DCS改造，輔助部分仍由智能和常規(guī)儀表控制。

（2）鍋爐運行控制任務(wù)。① 過程檢測：對常用的物理參量（如壓力、溫度、流量等）進行連續(xù)測量和顯示，并為自動調(diào)節(jié)和安全保護提供（4---20ma，0---10v）檢測信號。② 過程調(diào)節(jié)：利用反饋原理和自動控制原理對鍋爐運行參數(shù)進行調(diào)整，當外部參數(shù)發(fā)生變化時及時跟蹤和調(diào)整。③程序控制：原有的控制仍由PLC程序控制。（S7--300系統(tǒng)）④連鎖保護系統(tǒng)：系統(tǒng)必須具有超過設(shè)備要求時（如：聲光報警和急停操作）。電氣聯(lián)鎖保護是為防止設(shè)備在啟、停過程中由于操作錯誤而造成事故。

（3）控制參數(shù)。根據(jù)需要，分別對：① 水位；② 壓力；③ 主汽壓力；④ 分汽缸出口穩(wěn)壓；⑤ 鍋爐膛負壓；⑥主機汽溫度；⑦ 汽包水位；⑧ 爐排轉(zhuǎn)速；

（4）燃燒系統(tǒng)的控制。要做到偏差還沒有形成之前，最好用微分調(diào)節(jié)作用消除，可以改善系統(tǒng)的動態(tài)性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調(diào)，減少調(diào)節(jié)時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強 的加微分調(diào)節(jié)，對系統(tǒng)抗干擾不利。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調(diào)節(jié)規(guī)律相結(jié)合，組成PD或PID控制器。常規(guī)的P、I、D調(diào)節(jié)跟隨性較差，無法完成這樣一個大滯后系統(tǒng)的自動調(diào)節(jié)。采用基于模糊理論的專家系統(tǒng)方案，可較好地實現(xiàn)對鍋爐燃燒系統(tǒng)的自動控制鍋爐參數(shù)中。

（5）設(shè)備中閥門的調(diào)節(jié)。閥門的開量是保證自動控制的關(guān)鍵，依據(jù)以往的經(jīng)驗，爐排轉(zhuǎn)速達到一定限額將不再對汽包壓力起決定作用。 勢必會污染環(huán)境。這就要求及時調(diào)節(jié)煤質(zhì)、爐況、變頻器轉(zhuǎn)速，在運行中需根據(jù)現(xiàn)場情況及時調(diào)整。

（6）運行效果和問題。自從2008年對兩臺設(shè)備進行DCS改造后，兩套鍋爐系統(tǒng)基本實現(xiàn)了自動控制。通過設(shè)置合適的參數(shù)（爐排轉(zhuǎn)速、鼓風轉(zhuǎn)速、引風轉(zhuǎn)速限幅值），基本保證了煤的充分燃燒，減少了環(huán)境污染.實現(xiàn)了正常工作時整個鍋爐系統(tǒng)的自動控制。

結(jié)論

DCS在我國被大量的應(yīng)用在各行各業(yè)中，特別在我國火電廠的普遍應(yīng)用使機組的自動化水平明顯提高，新的電力形勢要求我們從管理、設(shè)計、考核、培訓(xùn)等多方面著手，進一步提高DCS的安全可靠性，改善DCS自動控制效果，使DCS在火電廠的應(yīng)用達到新的境界，充分發(fā)揮它的性能和優(yōu)勢。

參考文獻

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