火電廠中計算機自動控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢探討

程凱

江西贛能股份有限公司豐城二期發(fā)電廠 331100

摘要：對于火電廠的發(fā)電機組來說，自動化控制系統(tǒng)的重要作用就是保證自動化設備安全運行，在自動化控制系統(tǒng)運作的時候可以適當減少勞動強度是勞動條件得到根本改善的重要途徑和措施。文章對火電廠的計算機自動控制系統(tǒng)的特性、應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢進行了探討，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；計算機自動控制系統(tǒng)；特性；應用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢

一、火電廠中DCS分散控制系統(tǒng)的特性

（1）可靠性程度高。DCS的分散控制性能使得系統(tǒng)運行時的風險大大降低，若其中一個操作點出現(xiàn)問題，不會影響其他系統(tǒng)的正常運轉(zhuǎn)。

（2）開放式的運行?；痣姀S的系統(tǒng)操作是通過計算機分工合作，進行監(jiān)視控制來達到執(zhí)行任務這一目的，完全是自動化的流程。火電廠為了使DCS信息數(shù)據(jù)傳輸和通信更為便捷，對計算機系統(tǒng)的開放性有了更高的要求，配置的升級對DCS的運行有著重要的影響。

（3）靈活性通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應用對象進行軟硬件組態(tài)，即確定測量與控制信號及相互間連接關(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，功能單一的小型或微型專用計算機，具有維護簡單、方便的特點，當某一局部或某個計算機出現(xiàn)故障時，可以在不影響整個系統(tǒng)運行的情況下在線更換，迅速排除故障，節(jié)約了火電廠運行成本。

（5）協(xié)調(diào)性，火電廠各工作站之間通過通信網(wǎng)絡傳送各種數(shù)據(jù)，整個系統(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，運用于火電廠可實現(xiàn)串級、前饋、解禍、自適應和預測控制等先進控制，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，可由專用的管理計算機站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務器、工業(yè)控制計算機和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過程控制級一般由分散的現(xiàn)場控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級計算機。生產(chǎn)監(jiān)控級對來自過程控制級的數(shù)據(jù)進行集中操作管理，如各種優(yōu)化計算、統(tǒng)計報表、故障診斷、顯示報警等。隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計算機設備通過網(wǎng)絡連接來實現(xiàn)更高級的集中管理功能，如計劃調(diào)度、倉儲管理、能源管理等。

二、火電廠中計算機自動控制系統(tǒng)的應用現(xiàn)狀

目前，DCS在我國火電廠中的應用經(jīng)歷了試點、總結(jié)、推廣的各階段，現(xiàn)已成功地在各火電廠運行。DCS的應用改變了火電廠自動化投入率低的狀況，除受主、輔機可控性限制外，一般機組的自動化投人率都可達90%左右。這充分說明了DCS的綜合控制能力，從而保證了火電廠高質(zhì)量、安全運行。也明顯地改善和提高了火電廠自動化水平。雖然在一些火電廠也不同程度地出現(xiàn)過DCS硬件損壞情況，基本規(guī)律是早期投運的系統(tǒng)出現(xiàn)硬件損壞數(shù)量比近期的多，新建電廠比擴建多，調(diào)試投運初期比正常運行多。調(diào)試、投運初期，硬件損壞率高的原因是多方面的，除因DCS系統(tǒng)本身質(zhì)量問題引起外，還與電廠安裝DCS的運行環(huán)境惡劣、電源質(zhì)量差、安裝接線及送電不當?shù)扔嘘P(guān)。后一種非制造質(zhì)量引起的硬件損壞采取某些措施是可以避免的。例如：合理安排施工進度，建立有關(guān)規(guī)章制度，加強監(jiān)督檢查等。而某些DCS出現(xiàn)過“死機”現(xiàn)象。一般都是個別操作員站發(fā)生死機，同樣也是在調(diào)試及投運初期出現(xiàn)的次數(shù)多于正常運行。操作員站死機現(xiàn)象出現(xiàn)與制造質(zhì)量不好有關(guān)，有時也由操作員操作不當引起。由于電站設計時都配備了多臺操作員站（一般4-5臺），各操作員站功能相同，一臺操作員站故障后，運行人員可利用另外幾臺操作員站維持機組正常運行，有的死機現(xiàn)象出現(xiàn)后能很快恢復，對機組運行影響不大。

三、火電廠中計算機自動控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢

隨著計算機技術(shù)及網(wǎng)絡通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，DCS將不斷完善，并推出功能更強、性能更可靠的新型產(chǎn)品。結(jié)合火電廠家的實際情況DCS應向智能化、通用化、標準化、網(wǎng)絡化方向發(fā)展，使其在火電廠中得到更加廣泛的應用。

（1）智能化。在火電廠控制的各系統(tǒng)功能（MCS. SCS. CCS. FSSS. DEH. BPS）中，傳統(tǒng)的PID控制策略已能較好地實現(xiàn)。但尚有一些問題沒有得到很好的解決，例如，燃燒過程的動態(tài)優(yōu)化問題、鋼球磨中儲式制粉系統(tǒng)的控制問題、大范圍變工況時再熱汽溫的控制問題等。這些問題多半涉及到非線性、大時滯、慢時變、分布參數(shù)和非確定性控制問題，用傳統(tǒng)的控制策略是難以解決這類問題的。因此，必須探討先進控制策略、特別是智能控制策略的應用問題，應采用人工智能的方法去解決。

（2）通用化、標準化。現(xiàn)階段DCS仍是自成體系，相對獨立的系統(tǒng)，不同廠商生產(chǎn)的DCS之間、DCS與其它控制系統(tǒng)（如PLC控制系統(tǒng)）之間相互通信困難，形成電廠中目前存在的“自動化孤島”現(xiàn)象。隨著計算機及網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展，DCS將是一種通用化、標準化的系統(tǒng)，具有良好的開放性，能滿足用戶不斷提高的要求。在硬件上，DCS將采用更多通用的、標準化的技術(shù)，專用的產(chǎn)品將越來越少高性能的工業(yè)微機及工作站被大量采用，通用網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)淘汰專用網(wǎng)絡。在軟件上，網(wǎng)絡通信協(xié)議向國際標準靠攏，實現(xiàn)網(wǎng)絡通信協(xié)議標準化通用化、標準化的商業(yè)性軟件包將被大量采用，極大提高DCS的適應能力。今后，電廠自動控制系統(tǒng)將以系統(tǒng)集成的方式構(gòu)成應用系統(tǒng)。DCS將與輔助車間（例如輸煤、化學、除灰、循環(huán)水等）控制系統(tǒng)雙向通信，實現(xiàn)無縫連接，為全廠監(jiān)控和管理信息網(wǎng)絡化奠定基礎(chǔ)。

（3）網(wǎng)絡化。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)場總線網(wǎng)與互連網(wǎng)Internet技術(shù)的出現(xiàn)，DCS的上層將與互連網(wǎng)Internet融合在一起，而下層將采用現(xiàn)場總線網(wǎng)技術(shù)，使控制網(wǎng)絡延伸到現(xiàn)場，形成以控制網(wǎng)（以現(xiàn)場總線網(wǎng)為基礎(chǔ)）、系統(tǒng)網(wǎng)（傳統(tǒng)的DCS網(wǎng)絡）、管理網(wǎng)（適應管理控制一體化要求的SIS/MIS上層網(wǎng)）所構(gòu)成的網(wǎng)絡構(gòu)架。在現(xiàn)場總線網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)以前，DCS的內(nèi)部信息以數(shù)字量形式傳輸，而現(xiàn)場儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息仍然以模擬量形式傳輸，是半數(shù)字控制系統(tǒng)。

在半數(shù)字控制系統(tǒng)中，儀表的零點漂移和傳輸誤差問題仍然存在：現(xiàn)場儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息仍然是點對點的單向傳輸；現(xiàn)場儀表之間同樣不能直接交換信息?，F(xiàn)場總線網(wǎng)的出現(xiàn)，徹底地改變現(xiàn)場信息的傳輸模式?；诂F(xiàn)場總線網(wǎng)技術(shù)的DCS是一種全數(shù)字控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)內(nèi)部、以及現(xiàn)場儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息全部以數(shù)字量形式傳輸。它不但具有計算機控制系統(tǒng)的全部優(yōu)點，而且現(xiàn)場儀表的零點漂移和傳輸誤差問題得到了解決；現(xiàn)場儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息傳輸成為多點、多變量的雙向傳輸現(xiàn)場儀表之間能夠直接交換信息。具有巨大的經(jīng)濟效益前景。

四、結(jié)語

總之，在目前的火電廠控制系統(tǒng)中，DCS自動化的控制技術(shù)是發(fā)展最快的，也是實用價值比較高的一種技術(shù)，作為火電廠的自動化技術(shù)人員應該通過不斷學習來努力提升自己的專業(yè)水平，對于國內(nèi)外的自動化發(fā)展狀況也要時刻關(guān)注，為提高企業(yè)自身乃至我國的火電廠的自動化控制水平貢獻出自己的一份力量。

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