電廠DCS控制系統的可靠性和抗干擾性分析

張安偉　孫博　范金濤

摘 要：隨著社會經濟的高速發展，DCS控制系統在市場上獲得了普遍的應用。DCS控制系統在電廠中應用的可靠性和其抗干擾能力直接決定了電廠的運行效率，引起了電廠工作人員的重視。本文主要分析DCS控制系統在電廠中應用的特征，找出干擾因素，提升DCS控制系統的抗干擾能力。

關鍵詞：DCS控制系統；可靠性；抗干擾性

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）16-0144-02

隨著科學技術的高速發展，設備的控制水平在提升，計算機控制在不同的領域中都得到廣泛應用。電力工業在我國經濟發展和人民生活中發揮重要作用，影響社會生產和人們的生活。所以，電廠DCS控制系統要可靠的運行。電力企業如今正處于改革時期，機組的自動化水平在提升。DCS控制系統是一類常見的電子設備，其內部電信號不強，如果外部環境比較復雜，就會對系統的運行產生干擾。DCS控制系統在受到干擾后，不能正常運行，甚至會導致事故的產生。所以提升DCS控制系統的可靠性，降低干擾的發生率意義重大。

1 DCS控制系統的發展歷程和發展方向

電廠的各類生產工作非常復雜，對相關的工藝要求也非常高。完善裝置的自動控制可以使電廠生產走向規?；?，DCS控制系統在電廠中得到廣泛應用。

DCS控制系統全稱為分布式控制系統，也被稱為集散控制系統，其結合了計算機技術、通訊技術等，且可以被看成是一個多功能的計算機系統，可以實現過程控制和過程監控，結合網絡通信技術，實現信息的傳遞。集散控制可以實現分散化的控制和集中的管理，其設置方式非常靈活，在電廠中應用很多。DCS控制系統可以對電廠內的儀表進行控制，形成信號傳遞的雙向通道，融合了數據收集、數據分析、數據的傳遞等功能，對電廠內部的儀器、設備等進行控制。

DCS控制系統發展非常迅速。在20世紀70年代，DCS控制系統誕生，實現了過程控制。其實現了顯示操作的集中化，并且實現了分散化的控制，借助計算機技術實現了自動化控制，當時在工業領域引起了轟動。但是當時硬件和軟件設備還不夠發達，影響了DCS控制系統的性能。在80年代，隨著計算機和網絡技術的發展，DCS控制系統實現了高速發展。DCS控制系統的各個廠商開始研發新的系統，將局域網應用到其中，完善了DCS控制系統的控制領域和控制范圍，實現批量控制和順序控，其各類功能具有良好的兼容性，DCS控制系統的控制功能已經實現多元化，可靠性強。在1987年，實現了不同型號DCS控制系統的互聯互通，各個廠商在開放的系統下實現了自動化協議的制定，從而實現數據的集中顯示。DCS控制系統已經完善結構，將現場信號層和過程控制層分開，設計了工作站、服務站、繼電器等模塊。如今在電廠中廣泛使用的DCS控制系統結合了網絡通信技術、現場總線技術等，隨著數據庫技術的發展，其也在DCS控制系統中使用。隨著ERP等管理平臺的廣泛應用，電廠的生產控制實現了網絡化控制，可以實現實時的監控。

在工業領域采用DCS控制系統可以展現不同的優勢，其應用范圍非常廣，而且技術已經逐漸成熟。我國大量的基礎工業在建立，現代工業對自動化水平要求非常高，促進DCS控制系統在未來還可以保持較高的使用率。

2 DCS控制系統的可靠性要求

DCS控制系統實現了電廠的自動化控制，可以有效的節約人力成本，提升電力生產效率，提升企業的經濟效益。DCS控制系統在電廠自動化應用中，主要是完善數據的傳輸，信號的監控和設備的控制等，但是如果DCS控制系統的可靠性不能達到要求，那么就會導致企業不能正常運作，生產的資源質量不合格，甚至會產生安全事故，對人們的生命財產安全造成嚴重影響。安全、可靠的生產是每個電力企業的追求的目標，DCS控制系統完善了自動化控制的同時，也應該切實提升系統的可靠性。

DCS控制系統的可靠性通常是采用平均無故障時間、平均不可用時間和平均修復時間進行評價，如果平均無故障時間越大，平均不可用時間和平均修復時間越小，那么系統的安全性就越高?，F在DCS控制系統的平均無故障時間最高可以達到幾十萬小時，可靠性已經有一定的保障。

為了進一步提升DCS控制系統的可靠性，結合DCS控制系統的設計要求，要考慮很多問題。其一，要充分分析DCS控制系統的可靠性，DCS控制系統自身運行的可靠性是電力系統自動化裝置可靠性的基礎。DCS控制系統的軟件和硬件裝置要具備良好的容錯效果，從而可以及時報警和進行故障診斷，實現人機交互，提升DCS控制系統的可靠性。其二，要合理的分析控制室中的電氣環境，在DCS控制系統設計中要充分分析電力系統的可靠性影響因素。從而提出解決問題的方案。其三，在DCS控制系統可靠性設計中，應該嚴格的按照工藝要求，完善控制方案和控制程序的設計。

3 干擾源以及分類

3.1 干擾源

產生DCS控制系統干擾的主要因素在于設備在運行環節中，電流和電壓處于動態的變化中，導致電荷發生移動。因此，干擾源產生的因素分成內部因素和外部因素，外部因素主要包括各類輻射導致的干擾，系統會受到外部電路引線的影響發生干擾。內部干擾對系統產生的影響主要是對電廠電路的影響，在電路感應下發生干擾。內部干擾是設備的線路、元件和其他設備在電磁作用下產生的干擾，這類干擾產生的因素非常復雜。在電力設備應用的環節中，要合理的選擇DCS控制系統，有效的降低內部干擾的發生率。外部干擾和內部干擾具有聯系，在一種干擾因素形成中一般都是各類干擾因素聯合產生?，F在電廠運作中，一般都是來自外部干擾的影響，在大型設備的使用中，常常對DCS控制系統產生干擾。

3.2 干擾的分類

按照干擾信號對設備系統產生的影響，干擾可以分成串模干擾和共模干擾。串模干擾指的是信號在輸入環節中，形成的一個個的干擾。串模信號一般在信號輸入中產生，在接收端受到的影響最大，DCS控制系統程序會受到直接的影響。此類干擾產生的原因是由于內部感染造成，在電磁作用下，如果出現耦合也會導致這類干擾產生。輸入信號主要是緩變直流電，這種干擾模式是雜亂無章的，甚至會產生電頻干擾。消除這類干擾一般是采用消除模式，通常情況下是采用過濾波的方式。共模干擾是在系統輸入環節中，在兩個參考點內會形成相同的電壓信號，這種干擾不會導致信號的疊加，所以不會對輸出產生影響。然而，在電路輸入的環節中，如果進行電壓的疊加，就會產生嚴重的干擾問題，要有效的防止共模干擾轉化成串模感染，否則會造成嚴重的干擾。

4 提升DCS控制系統可靠性和抗干擾能力的措施

DCS控制系統可靠性和抗干擾能力的研究是一項復雜的工作，其對制造商提出了非常高的要求。各個生產部門在設計環節中，要提升合理性，在安裝中要具有科學性，一直到最后的維護階段，也要進行全面的分析。

4.1 提升系統的抗干擾能力

DCS控制系統在選擇中應該注意一些問題，其一，在抗干擾產品選擇環節中，應該努力提升系統的兼容性，分析其抗干擾能力的大小，確保其采用浮地技術，提升系統的隔離性。在DCS控制系統應用中，應該努力減少設備之間產生的干擾，要合理的選擇DCS控制系統的生產商。其二，在DCS控制系統的硬件和軟件功能分析環節中，應該在系統結構選擇的基礎上，對干擾情況提出可行的措施，可以選擇進口的DCS控制系統。

4.2 切斷干擾途徑，提升系統可靠性

要完善電源的控制，電源程序設計中應該完善信號的采集，控制好信號采集的過程，提升信號傳輸的質量。因此，在傳輸環節中，應該確保信號在電源變化允許的范圍內，DCS控制系統在應用的環節中應該采用整體交流電源的方式，從而設備可以在斷電的情況下也能正常運行。通常情況下，在對電源調整中，要充分考慮控制器的分配情況，如果控制器過于密集，就會導致系統應用中非常分散，提升了應用成本。如果控制器在應用環節中數量不足，就會導致電壓的負荷非常大，導致可靠性下降。結合系統的運行，完善電路的保護。

4.3 運行中進行抗干擾維護

在DCS控制系統運行環節中，完善抗干擾的維護，定時對系統進行除塵操作，并且采用降溫裝置。很多電子元件的性能都會受到高溫的影響，高溫也會導致設備的故障。設備和元件在高溫下運行，會導致死機或者零件被燒毀的情況。如果元器件上有大量的灰塵，就會導致元器件在運行中出現磨損，導致元器件出現短路，因此要完善元器件的處理。要對機器柜頂進行封口處理，從而可以有效的防止灰塵進入。要控制室內的溫度，確保室內處于通風的狀態，可以安裝空調起到降溫的效果。要對設備進行定期的清理工作，確保設備處于清潔的狀態下運行，防止由于大量異物的聚集導致靜電產生。

4.4 增強軟件的性能

在整個控制系統中，要完善軟件的檢修制度，確保軟件可以得到定期的檢修，提升軟件的質量，確保軟件正常運行。定期進行軟件的升級，解決軟件中的問題。

4.5 建立合理的外部環境

要完善對系統外部環境的控制，合理的控制溫度、濕度和水分，還要降低雷電對DCS控制系統產生的干擾，降低電磁波對周圍環境產生影響。在傳輸信號的材料控制中，要采用合理的控制方式，提升材料的抗干擾能力，降低外部環境對信號產生太的干擾。

4.6 強化工作人員的專業素養

要定期對操作人員進行培訓工作，使他們不斷學習新的知識，增強設備的操作能力，提升他們的專業能力。提升工作人員的責任意識，在發現問題后，應該及時的采取措施，有效的控制DCS控制系統，防止外界對DCS控制系統產生嚴重的干擾。

5 結語

DCS控制系統的可靠性和抗干擾能力對電廠的生產產生重要影響，所以完善DCS控制系統抗干擾能力和可靠性是重點。電廠的工作人員要不斷的研究理論知識，并且經過大量的實踐，提升DCS控制系統的整體性能。本文分析DCS控制系統的特征，并且分析DCS控制系統可靠性和抗干擾能力提升的方案，從而提升電廠機組運行的穩定性，減少電廠生產的成本。

參考文獻

[1]趙巖.電廠DCS控制系統的可靠性和抗干擾性探討[J].黑龍江科技信息，2017，（12）：56.

[2]李國良.電廠DCS控制系統的可靠性和抗干擾性探討[J].自動化應用，2016，（09）：134+136.

[3]魏云，許敏.電廠DCS控制系統的可靠性和抗干擾性探討[J].中國新技術新產品，2015，（02）：40.

[4]田永豐.提升電廠DCS系統可靠性與抗干擾性的措施[J].企業技術開發，2013，32（09）：123-124.

[5]劉煥玲.電廠DCS控制系統的可靠性和抗干擾性探討[J].中國科技信息，2016，（18）：149-151.