火力發(fā)電廠DCS自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀探析

許文強(qiáng)

摘 要：隨著自動(dòng)化技術(shù)的快速發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用，并具備了一定的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。當(dāng)前國內(nèi)電廠熱工自動(dòng)化控制為電力事業(yè)的發(fā)展提供了重要的基礎(chǔ)和保障。它在應(yīng)用中極大的提高和促進(jìn)了設(shè)備的利用性和可靠性，本文概述了火電廠熱工自動(dòng)化的應(yīng)用現(xiàn)狀，并對(duì)DCS 應(yīng)用發(fā)展進(jìn)行了探討分析。

關(guān)鍵詞：電力；DCS；熱工；自動(dòng)化；智能化；應(yīng)用；發(fā)展

一、火電廠熱工自動(dòng)化的概述

火電廠熱工自動(dòng)化指的是對(duì)各種信息的處理都能夠?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)化控制、自動(dòng)化報(bào)警和自動(dòng)保護(hù)要求，在不需要人工控制或者無人直接參與的情況下通過自動(dòng)化儀表和自動(dòng)化控制裝置完成火電廠熱力參數(shù)的控制與測(cè)量。熱工自動(dòng)化控制在火電廠的應(yīng)用使得熱工設(shè)備安全得到了充分保障，大大降低了火電廠工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，還提高了機(jī)組的工作效率和經(jīng)濟(jì)性，從而改善了工作條件和工作環(huán)境。它的有效使用可以大大提高現(xiàn)代化企業(yè)發(fā)展水平。

二、火電廠熱工自動(dòng)化應(yīng)用現(xiàn)狀

DCS是一種區(qū)別于傳統(tǒng)集中控制的新型控制系統(tǒng)，又可以叫集散控制系統(tǒng)。它是通過傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)在使用中所發(fā)現(xiàn)的缺陷與優(yōu)勢(shì)所發(fā)展產(chǎn)生的。又被稱之為4C 技術(shù)，其主要構(gòu)成部分有：計(jì)算機(jī)，通訊，顯示以及控制。是基于微型計(jì)算機(jī)中的局域網(wǎng)的基礎(chǔ)上運(yùn)行發(fā)展的，是以局域網(wǎng)為紐帶，將其變?yōu)橐粋€(gè)安全，實(shí)效的高標(biāo)準(zhǔn)控制系統(tǒng)，其中包含過程控制級(jí)和過程監(jiān)控級(jí)。

近年來，電力生產(chǎn)中DCS得到了廣泛的應(yīng)用，尤其300MW及以上容量機(jī)組的熱工控制已全面采用DCS控制系統(tǒng)，逐步形成了數(shù)據(jù)采集DAS、模擬量控制MCS、順序控制SCS、燃燒器管理BMS4大系統(tǒng)，在汽機(jī)、鍋爐等熱力設(shè)備的順序控制、數(shù)據(jù)采集以及爐膛安全監(jiān)控等方面取得了成功的經(jīng)驗(yàn)，提高了電廠自動(dòng)化水平和機(jī)組運(yùn)行的安全性、經(jīng)濟(jì)性。

火電廠熱工自動(dòng)化控制作為一項(xiàng)現(xiàn)代化的控制技術(shù)，有著廣闊的發(fā)展前景，隨著世界高科技的飛速發(fā)展和我國機(jī)組容量的快速提高，火電廠發(fā)電已成為電力輸送系統(tǒng)的重要組成部分。目前火電廠熱工自動(dòng)化已經(jīng)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步。DCS系統(tǒng)提高了熱工自動(dòng)化水平，改善了機(jī)組運(yùn)行環(huán)境，減少了工人勞動(dòng)強(qiáng)度，便于熱控設(shè)備的維護(hù)管理，特別是DCS系統(tǒng)解決了集中控制系統(tǒng)的致命弱點(diǎn)——故障集中。DCS的最大優(yōu)點(diǎn)是故障分散，采用了大量的微處理器，使各個(gè)微處理器承擔(dān)一個(gè)范圍較小地域控制任務(wù)，在控制策略的改進(jìn)、歷史趨勢(shì)的記錄及事故的分析方面優(yōu)勢(shì)明。

三、引起DCS系統(tǒng)故障的原因的分析及其預(yù)防措施

（一）系統(tǒng)不能完全做到在線修改，無擾動(dòng)下裝

系統(tǒng)兼有增量及全局編譯功能，增量編譯只對(duì)部分修改有效，但有些修改必須用全局編譯，如硬件配置、目標(biāo)配置、任務(wù)配置等，而全局下裝實(shí)質(zhì)是對(duì)控制器復(fù)位，即現(xiàn)場(chǎng)所有的電機(jī)停轉(zhuǎn)、調(diào)節(jié)閥關(guān)閉等，整個(gè)裝置停止運(yùn)行，其實(shí)質(zhì)也就是不能完全做到在線修改，無擾動(dòng)下裝。

（二）上位機(jī)與控制器無法通信問題

通過裝置停運(yùn)時(shí)多次在上位機(jī)與控制器之間進(jìn)行通信試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：Facview運(yùn)行時(shí)，盡量不要登錄Conmaker，否則易導(dǎo)致通信中斷。同時(shí)檢查兩個(gè)主控單元之間Arcnet通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)其冗余配置，這樣通信問題明顯減少。即使出現(xiàn)上位機(jī)與控制器通信不上的問題，采用切換控制器的方法，同樣不會(huì)影響到裝置的正常運(yùn)行。

（三）系統(tǒng)失電后，控制器死機(jī)

表明控制器并沒有完全達(dá)到冗余備用，控制器存儲(chǔ)方式是以隨機(jī)存儲(chǔ)方式RAM形式而非E2PROM。其實(shí)這是用戶初次使用這套系統(tǒng)時(shí)存在的誤區(qū)：FB121DP主站卡的DIP7號(hào)開關(guān)設(shè)置未撥為ON，使控制器存儲(chǔ)方式選擇E2PROM。同時(shí)為減少瞬間失電的可能，從馬達(dá)控制中心（MCC）UPS柜拉兩根電纜至中央控制室DCS儀表盤主控單元，確保DCS系統(tǒng)不問斷供電：將DCS儀表盤24VDC電源并聯(lián)供電確保穩(wěn)壓。即對(duì)目標(biāo)設(shè)置中存儲(chǔ)器的劃分進(jìn)行了定量的修改，這樣系統(tǒng)即使有停電的可能，程序也不會(huì)丟失。采用上述方案，可解決控制器死機(jī)問題。

（四）電源引入的干擾造成熱工控制系統(tǒng)故障

DCS系統(tǒng)電源應(yīng)該有冗余，各路配電模件應(yīng)該有獨(dú)立的截峰二極管（過壓）、自動(dòng)斷路器（過流）等保護(hù)。DCS供電要盡量來自負(fù)荷變化小的電源。要嚴(yán)格防止強(qiáng)電通過端子排線路串入24VDC供電回路，并定期檢查機(jī)柜電源系統(tǒng)是否正常、供電電壓是否在規(guī)定范圍內(nèi)、系統(tǒng)接地是否可靠、良好、線路絕緣是否合格，停、送電按要求程序執(zhí)行。此外，為保證電網(wǎng)饋點(diǎn)不中斷，可采用在線式不間斷供電電源（UPS）供電，提高供電的安全可靠性。UPS具有較強(qiáng)的干擾隔離性能，是DCS控制理想電源。

（五）電源風(fēng)扇和柜頂風(fēng)扇必須正常運(yùn)轉(zhuǎn)

電源風(fēng)扇和柜頂風(fēng)扇的正常運(yùn)轉(zhuǎn)是保證DPU正常運(yùn)轉(zhuǎn)的必要條件。另外環(huán)境衛(wèi)生也不可忽視，如粉塵過大，就會(huì)侵入設(shè)備內(nèi)部造成芯片散熱差、元件絕緣下降等。

四、DCS發(fā)展趨勢(shì)

DCS仍是當(dāng)前工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)用及選型的主流，發(fā)展至今已相當(dāng)成熟和實(shí)用，目前國內(nèi)外已有在電廠采用現(xiàn)場(chǎng)總線的工程業(yè)績(jī)，管控一體化和儀控、電控一體化正在統(tǒng)一構(gòu)架下逐步實(shí)施，并逐步實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)自動(dòng)化與企業(yè)信息管理的無縫集成。

五、結(jié)語

近年來，隨著國內(nèi)電廠熱工控制系統(tǒng)建設(shè)事業(yè)的快速發(fā)展，DCS控制系統(tǒng)以其自身的優(yōu)勢(shì)，不僅在電廠熱控中得到了有效的應(yīng)用，而且在各行各業(yè)中也得到了廣泛的運(yùn)用，不僅可以實(shí)現(xiàn)熱控目的，而且還可以有效降低生產(chǎn)成本，應(yīng)用前景非常的廣泛。隨著在實(shí)踐中的不斷創(chuàng)新與改進(jìn)，DCS控制系統(tǒng)將會(huì)更好的為電廠熱工控制服務(wù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]薛文棟.電廠熱工控制系統(tǒng)中DCS的應(yīng)用探析[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（34）.

[2]解向軍.DCS在電廠熱工控制系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].科技傳播，2012（10）.

[3]孫星.分布式控制系統(tǒng)DCS研究[J].科技創(chuàng)新導(dǎo)報(bào)，2011（12）.