微機(jī)分散控制系統(tǒng)（DCS）在火電廠的應(yīng)用

引言：介紹分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及其在火電廠的應(yīng)用，認(rèn)為 DCS 仍是目前火電廠熱控系統(tǒng)的主流；

隨著火力發(fā)電機(jī)組自動(dòng)化的要求日益提高，現(xiàn)代火電熱工自動(dòng)化技術(shù)得到了相應(yīng)發(fā)展。其中最有代表性的是問(wèn)世于 80 年代的微機(jī)分散控制系統(tǒng)（DCS），自誕生伊始，便展示出蓬勃生機(jī)，日益發(fā)展完善，并廣泛應(yīng)用于大機(jī)組的自動(dòng)控制。目前300MW以上的火電機(jī)組，都普遍采用DCS控制，200MW、100MW 機(jī)組也使用 DCS 進(jìn)行改造，這主要是由于 DCS 系統(tǒng)給電廠在安全生產(chǎn)與經(jīng)濟(jì)效益等方面帶來(lái)的巨大作用，使以往任何控制系統(tǒng)無(wú)法與其相提并論。

一、DCS 向開(kāi)放化發(fā)展

火電廠自動(dòng)化系統(tǒng)是由執(zhí)行不同監(jiān)控功能的計(jì)算機(jī)組成。為使多種計(jì)算機(jī)系統(tǒng)便于連接和通信，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳遞和資源共享，采用滿(mǎn)足 MAP/TOP 協(xié)議要求的開(kāi)放式工業(yè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)是必然的趨勢(shì)。早期的 DCS 一般都采用專(zhuān)用控制網(wǎng)絡(luò)將自家的工作站或可編程控制器（PLC）等產(chǎn)品連接起來(lái)構(gòu)成，在網(wǎng)絡(luò)中不允許連接其它廠家的產(chǎn)品或不同型號(hào)的產(chǎn)品。目前，DCS 各制造廠商紛紛將自己的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行改造，使其符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，或在自己的專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)和普通網(wǎng)絡(luò)之間加入網(wǎng)關(guān)，使其與以太網(wǎng)、MAP 網(wǎng)連接，使已有產(chǎn)品向開(kāi)放式系統(tǒng)改進(jìn)和完善。

二、軟件不斷豐富

大型火電機(jī)組控制對(duì)象多且復(fù)雜，具有非線性、大遲延、控制參數(shù)相互影響、干擾源多等特點(diǎn)，使得自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)難度較大。在采用 DCS 后，可充分利用其潛在能力，實(shí)現(xiàn)高級(jí)復(fù)雜控制算法，如自適應(yīng)控制、模糊控制、預(yù)估控制、非線性控制、神經(jīng)元控制等，以提高機(jī)組自動(dòng)控制的質(zhì)量。例如鎮(zhèn)海電廠200MW機(jī)組主汽壓和主汽溫的控制系統(tǒng)采用模糊控制技術(shù)，調(diào)節(jié)品質(zhì)明顯提高；華能南通電廠將 N—90分散控制系統(tǒng)中Smith預(yù)估器功能應(yīng)用于 350MW 機(jī)組的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，取得成功。除控制類(lèi)軟件不斷豐富外，一些管理類(lèi)軟件、報(bào)警類(lèi)軟件、診斷類(lèi)軟件也在不斷優(yōu)化和發(fā)展。

三、全 CRT 監(jiān)控模式

20 世紀(jì) 90 年代，以 RISC 技術(shù)為基礎(chǔ)的 Workstation 引入 DCS 的人機(jī)接口（MMI），極大地豐富了 MMI 的圖形功能、編程功能及人機(jī)對(duì)話(huà)功能，并滿(mǎn)足過(guò)程監(jiān)控的簡(jiǎn)捷、方

便和實(shí)時(shí)性高的要求。90 年代初，國(guó)外新投運(yùn)機(jī)組已實(shí)現(xiàn)了全 CRT 監(jiān)控技術(shù)。在我國(guó)，DCS 應(yīng)用初期，人們習(xí)慣和相信傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備和監(jiān)控方式，因此在工程設(shè)計(jì)中仍配置

了大量的傳統(tǒng)監(jiān)控設(shè)備作后備，經(jīng)過(guò)近幾年實(shí)踐，DCS 在火電廠運(yùn)行的可靠性得到了普遍肯定，目前工程設(shè)計(jì)中已取消大量傳統(tǒng)的后備監(jiān)控設(shè)備，僅保留少數(shù)幾個(gè)緊急停機(jī)開(kāi)關(guān)，預(yù)計(jì)不久，火電單元機(jī)組全 CRT 監(jiān)控技術(shù)將被廣泛接受；另外，近年來(lái)大屏幕顯示技術(shù)引入 DCS，大大改善了人機(jī)界面。

四、DCS 功能覆蓋面的一體化

早期火電廠 DCS 主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與處理（DAS）、模擬量控制功能（MCS），并逐步實(shí)現(xiàn)順序控制功能（SCS），目前有的 DCS 還覆蓋了爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）和汽輪機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（DEH），也就是說(shuō)實(shí)現(xiàn) DCS 一體化的方式有二：一是由 DCS 實(shí)現(xiàn) DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH五大功能，這樣硬件型號(hào)統(tǒng)一，相互通信接口方便，在簡(jiǎn)化系統(tǒng)、減少監(jiān)視操作面和便于維護(hù)管理等方面具有明顯的優(yōu)越性，但價(jià)格較貴，且要求廠家具有 FSSS 和 DEH 的設(shè)計(jì)運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)，目前除貝利公司外，西屋公司、ABB 公司和日立公司等均已具備這一能力和經(jīng)驗(yàn)。

五、實(shí)現(xiàn)輔機(jī) DCS 控制

我國(guó)火電廠主機(jī)控制系統(tǒng)已廣泛采用 DCS，并達(dá)到國(guó)際較先進(jìn)水平。但輔助系統(tǒng)的控制卻不同，按照目前各電廠輔助系統(tǒng)控制設(shè)備的配置情況，一些主要的輔助系統(tǒng)，如除灰、除渣、輸煤、化學(xué)水處理等均采用 PLC 與上位計(jì)算機(jī)組成的控制系統(tǒng)，一些較為次要的控制系統(tǒng)近年來(lái)也逐步采用小型 PLC 進(jìn)行控制，但在技術(shù)及管理上暴露出很多問(wèn)題：較為分散的控制室不易管理；各個(gè)控制系統(tǒng)采用不同的硬件和軟件，給備品備件管理、人員培訓(xùn)及維護(hù)等造成了一定難度。但若能實(shí)現(xiàn)輔助系統(tǒng)的DCS控制，就可解決這些問(wèn)題。

隨著DCS、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算機(jī)、大屏幕及PLC控制技術(shù)的日益成熟，在較為成熟的大機(jī)組上推廣采用DCS技術(shù)的條件已經(jīng)具備。對(duì)輔助系統(tǒng)的集中控制可采用多種技術(shù)方案，

可將輔機(jī)系統(tǒng)接入主機(jī)DCS，或采用高度集中后，再與主機(jī)DCS和MIS連接在一起。實(shí)現(xiàn)主控室對(duì)輔助系統(tǒng)的監(jiān)控。以實(shí)現(xiàn)減員增效，提高管理和技術(shù)水平。

結(jié)束語(yǔ)

DCS是集中了分散儀表控制系統(tǒng)和集中式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)發(fā)展起來(lái)的一種系統(tǒng)工程技術(shù)。它采用控制功能分散、操作管理集中、信息共享的基本原則，既具有監(jiān)視功能（如DAS），又具有控制功能（如CCS、SCS、FSSS、DEH），結(jié)構(gòu)上采用能獨(dú)立運(yùn)行的工作站進(jìn)行局部控制，工作站間采用局部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通訊實(shí)現(xiàn)信息傳遞，在功能上，采用分層遞階控制思想，并可與更上一級(jí)計(jì)算機(jī)或網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)進(jìn)行通訊聯(lián)絡(luò)。火電廠DCS的應(yīng)用在不同程度上提高了火力發(fā)電機(jī)組的數(shù)據(jù)采集與處理、生產(chǎn)過(guò)程控制、邏輯控制、監(jiān)視報(bào)警、聯(lián)鎖保護(hù)、操作管理的能力和水平，是目前熱控系統(tǒng)的主流，其自身也在不斷完善和發(fā)展，在火電廠熱工自動(dòng)化領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。

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（作者單位：華電能源股份有限公司佳木斯熱電廠）