電廠DCS控制系統與現場總線的應用問題探究

陳祖剛

摘要：文章對電廠中的DCS控制系統和現場總線控制系統的原理和特點進行介紹，分析二者的不同以及現場總線控制系統的優勢，并對未來電廠DCS控制系統的發展方向進行了展望。

關鍵詞：電廠DCS控制系統;現場總線;應用

1引言

隨著我國經濟的發展和科技的進步，電廠控制系統中的自動化和智能化水平有了較大的提高，且DCS控制系統已經在電廠中普及使用，并且在長時間的運行中不斷改進和完善，其功能和性能也有了較大的進步和突破。尤其是在計算機技術等先進技術的支持和推動下，正向著新的方向進步和發展。而與此同時，在電廠中也逐漸興起一種現場總線控制技術，其在電廠控制系統中的作用越來越重要，且與DCS控制系統進行融合，提高電廠控制的效率和制動化水平。

2 DCS控制系統組成及現狀

2.1 DCS控制系統概述

電廠中的DCS控制系統即為集散控制系統，其出現于上世紀的70年代中期，其融合了計算機技術、通信技術以及控制技術等多種先進的技術，在各個行業的控制系統中具有廣泛的應用。而在電廠的控制系統中，其提高了電廠控制的自動化水平，節省了人工勞動成本，提升了電廠系統運行的穩定性，提高了電廠系統的生產效率和經濟效益。其主要有操作員站、工程師站、現場控制站和系統網絡四個部分組成，其特點主要體現在以下幾個方面：一是具有較高的專業性和較為成熟的技術性。電廠中的DCS系統應用歷史較久，所以其技術相對即為成熟，其結構中的網絡和數據庫系統具有較為專業和標準化的特點，將二者進行結合更是提高了連接的可靠性，且實現了將通用設備和智能設備進行連接的目的。二是采用計算機技術具有性能健全的特點。此系統中不斷應用目前新型的計算機技術等先進技術，并將具有較高性能的微處理裝置應用于此系統中，使其具有更加健全的性能特點。三是具有較高的綜合性質和專業性。此系統與傳統的控制系統不同，其具有較多的功能，可以實現對WINDOWS操作平臺的自動化管理，并在長時間的改進中不斷成熟和完善。

2.2現場總線系統

在電廠中應用的現場總線控制系統就是將機組運行中的智能化的現場儀表通過現場總線進行連接，這樣就可以實現通過總控制室對現場儀表進行監視和管理，并且通過控制室中的人機交互界面來對現場的儀表進行控制，通過在現場智能化儀表中進行相應模塊的設置，實現對儀表各項功能的控制，從而達到分散控制的目的。此種控制方式是在計算機網絡中配置多個接點，且每個接點與現場中的一個智能化儀表進行連接，其計算機網絡表現為以下特點：一是此系統中進行信號傳輸的方式為數字信號的傳輸方式，具有較高的傳輸效率和質量;二是在此系統中的每一個物理傳輸介質可以連接多個接點，即可以與多個現場的智能化儀表進行連接，因而可以降低傳輸成本。此控制系統的特點主要表現在以下幾點：一是實現了全數字化通信。此控制系統使用數字信號代替原有的模擬信號，其具有較強的糾錯能力，確保了信號傳輸的可靠性。二是具有互可操作性和互用性。其主要表現在可以實現設備間的互連以及系統之間的信息傳送和溝通;并且能夠實現不同生產廠家的同種功能的設備進行更換的要求。三是具有高度分散性。其將控制功能分散到現場的各個儀表之中，而且可以通過總控制室中的人機界面對現場儀表進行操作、調整和信息集中管理，所以也減少了現場向控制室進行信號傳輸的負荷，提高了控制系統運行的可靠性。

3現場總線與DCS的比較

目前在電廠的控制系統中，DCS控制系統已經普及且具有較為成熟的技術，且與PLC技術等進行結合和技術改進，大大提高了控制系統的效率和運行可靠性。但是現場總線控制系統與DCS系統相比，仍然表現在以下優勢：一是可以節省系統硬件的數量和投資成本。由于現場總線控制系統將多種傳感器控制報警以及計算功能分散在現場的智能化儀表中，所以可以大大減少變送器的使用數量，且不再需要單獨的調節器、計算單元以及DCS系統中的信號接收板塊和隔離放大器等設備，所以不僅節省了大量的硬件設備的安裝空間，而且節省了硬件設備的資金投入，并減少了采用DCS系統中的I/O卡件。二是節省了安裝費用和材料。正是由于上述介紹的此系統節省了大量的硬件設備，所以也節省了這些設備安裝和維護費用，不僅如此，由于此系統具有較為簡單的接線方式，且可以在同一根電纜或雙絞線上掛多個設備，因此也減少了電纜的使用數量，且可以在此電纜上直接增加新設備，所以節省了硬件安裝費用和材料。三是節省了用戶的維護費用。由于此系統中用戶可以掌握系統的集成主動權，所以在系統出現故障之后可以自行進行處理并采用通用的設備進行替換，節省了維護費用。

4電廠DCS技術的應用與展望

目前電廠DCS系統在不斷增加自己的向下接口能力，可以實現與各種標準智能儀表以及PLC進行連接，并且在其他系統中進行集中使用來減少控制室的面積以及用戶的維護費用。此外，DCS系統中的PID控制器也正在與智能控制技術相融合，對傳統的PID控制器中的問題進行改善，并對其性能進行提升，并將此逐漸應用于電廠熱工過程的鍋爐水位和鍋爐燃燒控制過程中，是未來研究和發展的重點之一。不僅如此，目前正在使用高速網絡通信技術對DCS的網絡質量進行改善，既采用控制網絡流量的監測技術，又對通信網絡進行升級，且重點研究TTE網絡及其協議，提高熱工系統的控制精度和數據傳輸的穩定性。除了上述發展方向之外，DCS控制系統還與目前比較先進的自主健康管理技術、數據挖掘技術以及人機交互技術等先進的技術進行融合，對DCS控制系統進行不斷完善和提高。

5結語

目前在電廠的控制系統中，DCS系統擁有著絕對的優勢，其具有較為成熟的技術，且在相關技術的應用中不斷改進。而其中也逐漸與現場總線控制系統進行融合，后者則表現出更大的優勢，如可以節省系統硬件的數量和投資成本、可以節省安裝費用和材料、以及節省用戶的維護費用等，所以具有較高的節能性而逐漸被應用于電廠控制系統中。其與DCS系統不斷融合且與目前比較先進的其他技術進行融合，成為未來電廠控制系統的發展趨勢。

參考文獻：

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