DCS在電廠電氣監控中的應用

摘要：隨著時代的發展和社會的進步，在電廠電氣的監控系統中逐漸應用DCS系統，這樣能夠有效地針對電氣系統監控中的分散控制系統的不足進行分析，進而能夠確定當前電廠電氣的監控系統促進電廠機組的監控系統未來的發展。文章就DCS在電廠電氣監控中的應用進行了探討。

關鍵詞：DCS；電廠電氣；電廠機組；監控系統；火力電廠 文獻標識碼：A

中圖分類號：TM621 文章編號：1009-2374（2015）10-0050-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.0878

火力電廠中的自動化包括電氣自動化和熱工自動化，其中電氣自動化中應用了DCS監控系統，但是這種系統存在一些問題，本文就電力系統中DCS的實際應用情況進行分析，進而總結電廠電氣監控系統未來的發展方向。

1 DCS的含義及特點

DCS集散控制系統主要在20世紀70年代中后期開始出現，該系統主要是綜合了控制技術、圖形顯示技術、通信技術以及計算機技術，并且其核心為微小型計算機。DCS利用多臺微小型計算機進行功能上和地理上的分散控制，同時還能夠利用高速數據通道集中收集各個分散點的信息，從而對信息進行集中操作和監控。DCS設計的主要原則是集中操作、分而自治、分級管理、綜合協調、分散控制，這樣其系統不僅具有集中化的操作顯示和信息管理功能以及控制功能，同時具有采集、處理大規模數據以及信息通信的功能。目前DCS已經應用于各個行業中的監控管理，它采用先進的生產管理和監控技術，已經在各個行業中的應用中取得了巨大的經濟效益和社會效益。

DCS的主要特點有五點，分別是：（1）友好性。應用DCS系統顯示比較直觀，方便操作，同時能夠提供裝置運行下的可監視性。該系統能夠為用戶提供包括過程控制組態、報表組態、畫面組態、系統組態等組態軟件，使系統能夠靈活擴充；（2）實時性。通過人機接口，DCS能夠實時地收集、處理、記錄、操作、控制、監視數據變化，并能夠實現對組態回路以及系統結構的在線修改和在線維護；（3）獨立性。DCS中的每一個工作站都能夠通過網絡接口進行連接，并獨立進行任務完成，這樣能夠有效地分散危險性和控制負荷，使系統有較強的可靠性；（4）靈活性、可擴充性、適應性。DCS系統主要是積木式結構，其軟件和硬件設施是按照標準化、模塊化、開放化進行設計，能夠通過組態軟件進行填寫一些表格式的操作來改變某些控制方案和配置，就能夠改變生產的流程和工藝；（5）協調性。DCS系統中的工作站能夠互相傳遞各種信息，優化處理數據和系統的總體功能，利用比較可靠、安全、實時的網絡和通信網絡協議，進行協調工作，實現信息的共享。

2 電廠中DCS的應用以及存在的不足

2.1 熱工自動化中的應用

在發電廠中，主要是在老機組改造和新建的機組中應用熱工自動化DCS分散控制系統，它能夠有效地監控機器設備和爐子的運行。按照功能，DCS可以劃分為數據采集系統DAS、順序控制系統SCS、模擬量控制系統MCS。在整個控制機組的電以及機爐的過程中，不同的控制系統的特點和作用是不同的，因此在熱工自動化的控制系統上又改造出了旁路控制系統BPC、電氣監控系統ECS、旁路控制系統BPC、汽機保護系統ETS、機爐協調控制CCS、汽機電調系統DEH、鍋爐燃燒器管理系統BMS、鍋爐爐膛安全監控系統FSSS等監控系統。

2.2 電氣系統中的應用

在電氣監控系統中已經開始應用了DCS，并能夠有效地進行記錄、越限報警、基于CRT的畫面顯示。但是DCS實際的運行狀態一直是利用安裝在盤臺上的數字或者是模擬信號燈以及儀表進行數據顯示，這樣就導致電氣整個系統在運行過程中反映的信息不夠完整，無法達到信息共享，同時電氣系統只能按照專項功能進行運行操作，這樣就還要另外設置專門的操作開關或者是按鈕進行。目前電氣系統中應用DCS存在的不足主要是：通信數據存在問題；由于該系統沒有統一的規范，通信的接口連接存在問題；通信由于不夠穩定，經常會導致通信中斷，導致電氣的聯鎖存在問題；沒有體現出DCS的聯網自動化優勢，導致功能上存在問題；系統的接入存在問題，進而制約著電氣系統的自動化綜合發展。

3 電氣監控管理系統中DCS的應用

在電氣的監控管理系統中應用DCS，能夠有效地增強原有系統的功能性，其中采用分散分布式技術的微機自動化系統能夠有效地測量和保護裝置進行就地安裝，通過現場總線將開關柜進行連接，通過通信管理機連接到后臺機上。

3.1 電氣監控系統中現場總線的應用

現場總線主要是連接控制室系統和現場儀表，形成雙向的、多站的、全數字化的通信系統。由于現場總線是與現場儀表相連接，因此現場總線是處于通信系統的底層，并能夠實現雙向的、多變量的通道，改變了傳統的通信系統只能單向、傳輸一個參數的缺陷。眾所周知，現場總線是基于數字化通信系統，它能夠在控制室和現場之間進行雙向的、多變量的通信，同時隨著不斷提高的通信距離、通信速率以及抗干擾能力技術，現場總線通信控制系統已經成為集散控制系統DCS、集中式數字控制系統之后的新一代有效控制系統。

3.2 電氣監控管理系統整體的設計

3.2.1 軟件結構。電氣監控管理系統的軟件結構主要是包括五個部分，分別是：（1）人機界面子系統，該系統主要是包括在線部分和離線部分。在線部分主要是實時進行子系統的運行，將系統中發送的信息數據進行顯示，并能夠使監控系統運行的工作人員進行實時的交互工作；離線部分主要的功能是提供對畫面的繪制和組態配置工作，這樣就能夠定義需要顯示的界面，并能夠對界面顯示的信息進行配置工作，提供必要的報警曲線、棒圖、信息等，通過歷史數據庫中的信息進行查詢和信息顯示；（2）實時的運行子系統。該系統能夠實時地負責電氣監控系統中各個工作站的實時通信、整定、監測、數據處理分析、維護信息等工作，是整個電氣監控管理系統的核心和基礎；（3）報表管理子系統。該系統主要是對報表進行自定義、打印、數據統計以及存檔等工作；（4）數據庫組態子系統。該系統主要是對電氣系統進行整體的描述，并能夠為電氣監控系統中實時運行系統提供相關的運行參數設置，使用數字化方式將電氣監控系統的運行完整地記錄下來，并自動保存在實時數據庫中；（5）高級應用子系統。該系統主要是使電氣系統實現聯網，并在電氣監控系統建立之后，使之能夠應用主站的許多高級應用功能。

3.2.2 硬件結構。在電廠電氣監控管理系統中，主要是通過現場總線將自動裝置和電氣中眾多的保護系統有機地結合起來，利用通信管理裝置將系統的硬件設施連接到電氣工作站和DCS系統中。電氣監控管理系統的基本控制系統是由DCS系統完成，電氣工作站主要是進行電氣的監視維護工作，并且在聯網的狀態下優化信息，加強對信息的管理，使電氣系統能夠正常運行。

電氣監控管理系統中的硬件結構主要是分三個層次，最底層的前置機，是通過現場總線連接到通信的管理層，它主要是保護測控層的設備，并能夠處理和分析這些設備中的通信信息，處理之后通過以太網通信結構將這些信息傳遞給電氣主站層的數據庫服務器或者是工作站。值得注意的是DCS系統也是通過以太網和電氣監控管理系統連接的。

4 結語

隨著信息時代的到來，我國的電廠電氣監控系統發展十分迅速。但是電氣系統中的整體控制水平并沒有得到有效的提高，這樣就導致整個監控系統工作不協調，其管理水平、監控技術仍然有許多需要改進的地方。隨著發電廠電氣設備微機化以及現場總線技術的應用和提高，在電氣監控管理系統中采用數字通信方式和DCS系統相關技術，改善了電廠電氣的自動化技術水平，同時也提高了電氣運行管理水平，因此在電廠電氣監控系統中應用DCS技術和系統能夠促進企業的發展。

參考文獻

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[2] 張建.計算機測控系統設計與應用[M].北京：機械工業出版社，2012.

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作者簡介：陳玲（1983-），女，江蘇阜寧人，大唐新疆發電有限公司準東籌建處技術員，研究方向：電氣運行。

（責任編輯：秦遜玉）