DCS系統設計及在電廠熱工控制系統的應用

郝偉

摘 要：DCS系統集多種先進技術于一身，不僅包括多級計算機系統，而且還以通訊系統作為連接的紐帶，同時還利用顯示和控制技術來形成過程控制級和過程監控級，作為集散控制系統，其在當前電廠中得以廣泛的應用。文中從電廠熱工控制DCS系統設計入手，對DCS在電廠熱工控制系統中的優勢進行了分析，并進一步對DCS在電廠熱工控制系統中的維護與管理進行了具體的闡述。

關鍵詞：DCS；電廠；熱工控制系統；維護與管理

1 電廠熱工控制DCS系統設計

在進行電廠熱工控制DCS系統設計時，其中網絡設計是極中極為關鍵的部分，直接關系到DCS系統的安全性、實效性、擴充性和可靠性，但在進行DCS系統設計時，其功能性也是十分關鍵的部分，需要進行全面的考慮。

1.1 數據采集系統

DCS系統中的數據采集也可以稱為計算機監控系統，通主要是將機組運行過程中的相關參數信息在線檢測并處理后，并以畫面的形式傳送給操作人員，而且還具有自動報警、打印制表等功能，同時對于準確性操作具有極為重要的作用。

1.2 模擬量控制系統

對于電廠熱工控制DCS系統而言，其模擬量控制系統的作用在于將汽輪發電機組鍋爐、汽機作為整體，予以控制，具體可分成機側、爐側模擬量兩個控制系統。對于爐側MCS系統而言，其中主要包括機爐協調控制和汽溫調節系統，同時包括送風和引風調節系統、儲水箱水位控制系統以及蒸汽溫控系統等；對于機側MCS系統而言，除鍋爐給水全程控制、除氧器水位調節作為串級凋節，其他調節皆為單回路調節系統。

1.3 順序控制系統

電廠熱工控制DCS系統中的順序控制系統，通常被稱作程序控制系統，即把機組部分操作程序根據熱力系統分為若干個不同的子系統，嚴格按照規定順序，對各裝置的實際運行狀況、邏輯關系等進行判斷，并以此為基礎發出具體的操作指令，啟動機組各設備。順序控制系統的主要任務在于廠房主機、輔機監控，對參數進行監視，對聯鎖進行保護。實踐中可以看到，雖然SCS系統內容相對比較龐雜，但其控制邏輯卻比較簡單，而且聯鎖保護邏輯設計是其核心，因此必須結合現場情況進行具體設計。

1.4 數字電液調節系統

電廠熱工控制DCS系統中的數字電液調節系統，是整個電廠熱控汽輪發電機組的組成部分，主要是為了對汽輪機轉速和功率進行調節，對汽輪機前壓力進行控制，并且還可以有效實現機組啟停或者故障時的保護與控制。

1.5 鍋爐爐膛安全監控系統

電廠熱工控制DCS系統中的鍋爐爐膛安全監控系統，即燃燒器管理系統，簡稱BMS，其可在鍋爐正常運作、啟停模式下，密切、持續的對大量燃燒系統參數值、及設備狀態進行監視，通過邏輯運算和判斷，結合順序控制以及連鎖設備設計，從而確保燃燒系統設備能夠嚴格按照預定的邏輯順序操作、處理事故，最終確保電廠鍋爐安全運行與熱控質量。

2 DCS在電廠熱工控制系統中的優勢

在當前電廠生產過程中，DCS作為熱控系統的重要形式，其不僅可以實現對數據的采集和處理，而且還可以對生產過程進行邏輯控制、監視和報警等功能，實現對設備進行聯鎖和保護，提高員工的操作水平，在電廠熱工控制系統中具有較強的優勢。

2.1 兼容性強

由于當前電廠機組需要控制的對象較多，而且被控對象不僅具有較大的延遲性、非線性，而且還會受到較多的干擾，需要對較多的參數進行控制，而且被控對象之間還會相互影響，這無形中就使自動控制系統的設計難度增加。DCS系統屬于集控系統，其可以進行復雜和高級的控制運算，具有較好的兼容性，在電廠熱工控制系統中具有其他系統無法比擬的優勢。

2.2 監控模式全程化

在電廠中應用DCS系統，有交的確保了電廠運行的安全性，而且DCS系統應用后，可以不再需要利用后備監控設備，而且隨著技術的水平的提升，CRT監控技術應實現對電廠機組的全面監控。DCS系統具有良好的人機界面，通過大屏幕進行顯示，有效的提高了自動化系統的水平，減少了監控人員，降低了成本，而且安全運行水平也得以較大程度的提升，對于電廠預期經濟效益的實現具有極為重要的意義。

2.3 輔機DCS控制得以實現

目前隨著DCS技術水平的提升，其已經可以在大機組上進行應用，這就使輔助系統DCS控制能夠得以更好的實現。對于輔助系統可以采用不同的技術方案實現與DCS控制系統的連接，可以通過輔機直接與DCS相連，也可以將輔助系統集中后，然后與MIS和主機DCS進行連接。當輔助系統與DCS系統有效連接起來后，不僅可以減員增效，而且還可以有效的提高技術和管理水平。

2.4 遠程智能I/O

當前，許多DCS生產廠家設計開發了遠程智能I/O裝置。這種裝置是一種獨立的系統，由智能前端、現場通訊總線和計算機適配器三部分組成。智能前端是一種測控裝置，按放于生產現場，主要的功能是完成A/D、D/A轉換、去抖、濾波、熱電偶、PID控制和熱電阻的測量與變換等，通過很多應用實踐，遠程智能I/O不僅可以提高DCS系統的安全可靠性，還具備了現場總線的很多優點。

3 DCS在電廠熱工控制系統中的維護與管理

3.1 硬件維護與管理

當出現輸入/輸出模塊故障時，通常情況下系統診斷完成，然后將故障模塊進行更換即可。但當模塊出現故障時，對于一些對專業理論和實踐都較為缺乏的技術人員來講，其很難判斷出熱控制控制故障，這與技術人員對儀表制造技術缺乏掌握也具有一定的關系。當輸入/輸出模塊出現故障時，通常都會發生在調試或是運行階段，而且在維護上也需要由生產廠家來進行操作，對于模塊的更換一般技術人員是無法做到的。當設備運行過程中發生故障時，在現場會出現異常反應或是報警的情況，在這種情況下，通常也會發現個別組件或是設備不能正常工作，這時現場的技術人員則需要及時對故障的原因進行判斷和處理。對于不能處理的則需要通常工程技術人員，由工作人員將現場的故障信息提供給工程技術人員，在安全保護措施都到位的情況下進行維修。當操作員站出現死機故障時，通常情況下都有著復雜的原因，但也不能忽視人為操作的影響，這種故障發生時，通常情況下通過對控制邏輯進行修改，更新下載軟件，然后再次對設備進行啟動，則故障即可解決。

3.2 軟件的維護與管理

要及時備份應用軟件，記錄所有的變化；及時保存修改的數據庫，同時也要做好備份；檢測與測試軟件時，要檢測每個級別的權限，對軟件功能進行測試；要對軟件的管理、更新、修改做好規范；要有良好的系統病毒保護防范軟件；在設備運行階段或進行維護時，要有嚴格的保護和隔離措施；當有的操作站在運行時有故障發生，要在保證可用的操作員站能夠繼續運行并能夠完成監測工作的前提下，進行故障排除，假如有故障沒有辦法排除，要依據設備運行的狀態進行故障排查和排除；強化設備和軟的監督檢查制度，要保證工作人員能夠做出迅速反應并采取相應的維護與維修對策。

4 結束語

目前在電廠機組中DCS系統得以廣泛的應用，而且隨著技術的發展也不斷的完善，其前景越來越好，而且300MW機組上已全面采用了DCS系統，通過DCS系統的應用，有效的確保了電廠的安全生產，同時也使電廠的經濟效益得以更好的實現，DCS系統以其超過于其他控制系統的優勢展現出無限的生機。

參考文獻

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