火電廠自動化控制系統應用研究

梁潤澤

摘 要 隨著我國工業化進度的不斷加快，火電廠的發展也進一步得到提升，電廠與電廠之間的競爭也愈發激烈。火電廠若想在激烈的競爭中取得優勢，就必須對以往的運行模式加以改進，使其在安全，穩定的工作基礎之上減少不必要的損耗以及成本支出，提高電廠的生產經濟性。目前智能自動化技術已經得到廣泛的應用，將其理論和技術應用到火力發電廠中可以明顯提高發電的效率，同時也能夠對已有資源進行充分合理應用，因此目前應用智能自動化技術已經成為各火電廠關注的重點對象。

關鍵詞 火電廠;自動化控制系統;應用

1火電廠自動控制的內容

具體而言，火電廠的自動控制主要體現在以下幾個方面：

（1）自動檢測：可以對火電廠實時生產過程的化學量和物理量以及每一生產設備的參數進行自動測量。如果這些量和參數不符合預期和規定時，自動化控制系統應及時調整生產，以確保生產能夠按計劃進行。

（2）自動保護：在火電廠發生事故時，需要使用保護系統以避免事故進一步惡化。自動保護可以降低機械和設備的損壞情況，改善了火電廠的運行安全性，確保了火電廠能夠正常可靠運行。

（3）順序控制：火電廠的發電運行主要取決于預定的程序和條件。根據順序控制的方法可以大大減少了人工的工作量，節省了勞力成本，同時可以確保運行的準確性，不會出現在多動作時出現互相干擾的現象[1]。

（4）自動控制：自動控制也被稱為自動調節，因為當系統的操作方式超過規定的操作條件時，系統可自動調整并恢復到預定的工作狀態。

自動控制系統在火電廠中是一個復雜和困難的內容，除了對主機和輔助設備進行同步控制外，還必須對每一部運行采用不同的控制方法，因此控制系統和控制結構也各不相同。

2傳統火電廠控制系統介紹

二十世紀末，大多數火電廠的控制系統都是以信息輸入機組的DCS系統的I/O格式為基礎的，其實施方式主要是建立一個獨立的DCS控制器，并在DCS系統中使用I/O模塊的相關硬鏈接模式。現有ECS系統的特殊電氣控制功能與DCS沒有連接，主要由獨立的自動裝置加以補充。這些類型的控制系統具有成熟的模式、現場快速反應、直接觀測和強大的控制能力等優勢。然而，隨著信息通信技術的逐步發展，接入量持續增加，設備的條件受到制約，因而無法實現綜合自動化，也在某種程度上影響到與火電廠有關工作的開展，因此，有必要改進火電廠的自動化系統[2]。另一個控制方法是火電廠的現場總線技術，這需要組成控制網絡，其基礎是火電廠的工藝環節，同時保留主要硬接線的DAS模式的控制系統。DAS模式通過現場總線來收集和控制電氣管線內的信息。此外，ECS還可以利用通信網關向火電廠其他子系統提供與電力有關的信息，包括許多輔助車間系統，如監文信息系統和煤炭運輸系統。ECS在大型水力發電廠和火電廠中的自動系統和控制層應用方面取得成功。然而，通信網絡和節點數量限制了傳輸效率以及網絡拓撲機構，效率低下和網絡拓撲不合理，使得故障管理出現了一定的局限性。

3以太網技術在自動化控制系統中的運用

隨著計算機和電子技術的飛速發展，關于測控設備和電氣綜合保護的功能也取得了進步，對于交流收集信息的保護和濾波以及測量和通訊等功能也可以實現，這些功能的實現主要依靠于以太網技術的成熟與發展。在實際的控制應用中，以太網技術具有較好的優勢，例如較高的傳輸速度、較低的成本以及較大的傳輸容量，這些優勢可以彌補傳統自動控制系統所存在的不足，未來將會有更多火電廠應用以太網技術進行自動化控制。通常，火電廠采用將通信方法輸入至DCS系統中來實現系統的自動控制，在現場的間隔層和占空層之間采用雙光纖的模式進行通訊，可以較大的提升控制系統效率。大多數火電廠都成功地利用以太網技術實現了自動化控制，經過長期開發，以太網電子控制技術已經成熟。這一控制方式主要是將探測和獲取以及實施全面詳細的控制方法結合起來，不僅降低了投資成本，而且也符合DCS和ECS之間的關系，進一步促進了兩個系統的逐步一體化和系統自動化[3]。

4DCS自動化控制系統

DCS具有探測和管理功能，由于它能夠實現的功能只能通過每個制造商過去生產的各種裝置聯合操作，因此DCS可以實現“集”和“散”為一體的多種功能。由于該系統的每一功能都是通過不同的模塊實現的，因此每個模塊可以被稱為單獨的子系統，這些模塊的組合形成了一個DCS自動控制系統。

在既允許硬件又允許軟件的條件下，DCS每個功能模塊都可以增加或減少，以滿足各種火電廠的需要。通常可以劃分系統是：數據獲取子系統DAS;模擬數量控制系統MCS;順序控制系統SCS;燃燒器管理系統BMS。

5PLC控制系統

與常規繼電器控制系統相比，PLC控制系統在工業控制領域得到廣泛使用，因為其操作可靠性高，防止干擾的能力強。隨著計算機網絡技術和信號處理技術的快速發展，PLC控制系統已不再局限于開關量邏輯控制，而在運動控制和過程控制領域的控制性能也更為突出。

在火電廠系統中，PLC系統通常被用于輔助系統，例如處理排出的廢水和控制燃料供應量。在這種情況下，PLC是下位機，與一個主機設備聯系，例如在RS485或232通信接口，以便形成一個分布式控制系統。此外，PLC還可以采集開關狀態的信號，以獲取在模擬輸入信號下運行設備的當前信號[4]。

6結束語

隨著城市和農村居民的能源消耗和工業生產的增加，發電廠系統的結構和配置日益復雜，自動化控制技術將廣泛用于火電廠，以提高發電廠設備的操作效率，并減少工作人員的負擔。雖然在現階段用于火電廠的自動控制系統中仍有許多缺點和不完善，但技術的迅速發展將繼續優化和更新系統，使全面管理電力網成為可能，滿足基本能源的需求，提高發電公司的整體競爭力，并使它們處于優勢地位。

參考文獻

[1] 王哲彪.關于火電廠自動化控制系統應用與研究[J].黑龍江科技信息，2016（31）：83.

[2] 蔡沛.淺談火電廠自動化控制的發展趨勢[J].科技展望，2015，25 （28）：104.

[3] 周玉健.電廠自動化控制技術的相關問題研究[J].中國新通信，2014，16（21）：91.

[4] 張旺龍.論PLC在電氣自動化控制中的應用[J].黑龍江科技信息，2016（5）：44.