基于火電廠DCS應用中的相關技術問題探索

李 強

(山西國金電力有限公司，山西 呂梁 032100)

0 引言

在火電廠應用DCS的過程中，涉及的技術包括計算機技術、通信技術與控制技術等。DCS通過各項技術的協調配置發揮控制功能，而這些技術若出現問題將影響DCS的正常使用，降低火電廠生產安全性及生產效益。因此，關于火電廠DCS應用中相關技術問題的研究具有一定的現實意義。

1 基于火電廠DCS應用中的相關技術問題及解決方案

在火電廠生產中，DCS可為生產任務的完成與生產過程的控制提供支持，有助于機組性能優化，記錄各項運行數據，為火電廠生產管理提供技術支持。但是，在智能化發展背景下，火電廠生產管理要求增多，DCS功能隨之拓展，對系統運行和操作難度加大，在一定程度上降低了DCS的實用性，表現出諸多技術問題。細化來說，在火電廠DCS應用中，目前常見的相關技術問題如下。

1.1 在線修改問題

在基于火電廠的DCS應用中，考慮到火電廠的控制要求，需在DCS中配置增量、編譯功能，負責控制參數的數據編譯與修正處理。但在實際運行中，增量與編譯功能的實現對DCS的軟、硬件提出較高要求，需技術人員根據火電廠實際狀況，合理部署相關內資源，精準調控控制器。一旦某個環節出現偏差，未達到要求，在增量與編譯完成后，進行數據下裝時，會出現設備誤啟動、誤跳閘或保護裝置誤動作等問題，難以正常進行數據編譯與修正。

針對上述計算機技術問題，建議技術人員調整DCS的應用流程，在控制器下裝前，對火電廠運行機組的各項設備進行隔離處理，規避增量與編譯功能對設備產生的影響，從而杜絕誤動等問題的出現。同時，DCS生產企業應加強計算機技術研發，提高DCS相關控制設備的運行可靠性，簡化增量與編譯功能的應用要求，切實落實參數數據的在線修改，創造無擾動下裝環境，提高運行效率[1]。

1.2 模塊通信問題

模塊通信問題主要體現在上位機與控制器的通信中，二者在實際運行中存在通信障礙。當上位機與控制器連接后，要想保障二者順利通信，需實施控制器切換操作，但切換時普遍存在控制器離線問題，出現切換失敗現象。導致控制器離線的原因是在上位機的運行中中斷通信，不得不重新切換控制器[2]。因此，當上位機與控制器連接后，需不斷進行控制器切換操作，直到有效連接控制器的信號。

同時，在火電廠DCS中，內存條故障也會引發控制器離線現象，DPU內存條故障會影響上位機與控制器的連接，使得模塊間通信效率較低，影響DCS的控制作用發揮。因此，當火電廠DCS出現模塊通信問題后，應首先排查控制器切換狀態，如控制器能正常切換，則考慮內存條故障，通過更換內存條排除故障，保障上位機與控制器間的正常通信，為DCS的應用創造良好環境。

1.3 電源干擾問題

在火電廠的DCS中，對電源有明確要求，其功率應適當大于系統的限定功率，以便提供穩定可靠的電力，保障DCS正常運行。同時，技術人員在選擇DCS的電源時，應優先考慮電荷波動范圍小的設備，避免電源啟動時出現較大電荷波動，沖擊電路電壓，加大電路產生的熱量，燒毀電路。但在實際火電廠DCS應用中，上述要求并未全部實現，使DCS出現電源干擾問題，引發熱工控制系統故障，影響火電廠正常生產。

針對上述技術問題，火電廠技術人員應嚴格按照要求選擇DCS的電源，必要時可設置兩個接入供電回路，提高電源供電線路的穩定性，并在兩個供電回路間設置可靠切換裝置，一旦某個回路出現故障，可自動切換至另一個回路，保障持續供電，提高供電電壓的穩定性和連續性，提高DCS電源的抗干擾能力，以便其持續穩定運行。

2 基于火電廠DCS應用中的相關技術優化方案

考慮到DCS功能的多樣化發展趨勢，系統模塊和配置設備增多，通信需求增加，應配置更完善的通信技術。本文對基于火電廠DCS應用中的通信技術優化開展相關研究，介紹常用三種通信方案，為火電廠技術人員優化DCS應用提供技術支撐和相關探索，進一步推廣普及DCS。

2.1 硬接線方案

在硬接線方案中，火電廠的各類電氣信息(開關量輸入/輸出及模擬量輸入)利用硬接線接入DCS，通常選用空接點進行信息接入，通信信號為4 mA～20 mA的直流信號。在硬接線方案中，通過分布式處理單元控制開關量輸入/輸出及模擬量輸入，可對電氣設備進行實時監控，檢測其運行參數，并實施報警，且在電氣設備參數超標后，自動調節電氣設備運行，使其處于標準范圍內，實現DCS系統的智能化、自動化控制，提高控制水平，豐富控制功能。

與其他通信接線方案相比，硬接線方案在線路布局時表現出較強的集中性，且控制操作便捷，控制流程簡單，分布式控制系統的響應速度快，提高控制可靠性和靈活性，在實際應用中，硬接線方案可提高DCS的穩定性，減少DCS故障的出現，節約維修成本，但硬接線方案的初期建設成本較高。

2.2 硬接線加通信方案

硬接線加通信方案是硬接線方案與常規通信方案配合的新型通信手段，其接線結構如圖1所示。在該通信方案下，DCS的通信系統涵蓋操作站、服務器和通信站的模塊，可從整體角度進行DCS的監控與運維管理操作。網絡打印機和網絡交換機、通信管理機進行有效連接，可高效處理各項火電廠運行設備信息，且具備后臺控制功能，可為火電廠運行機組創造良好運行環境，顯著提升運行效率。與硬接線方案相比，硬接線加通信方案的優勢稍弱，但初期建設成本更低，在部分火電廠中有所應用。

圖1 硬接線加通信方案結構示意圖

2.3 全通信接入方案

在火電廠DCS中，全通信接入方案是應用最廣泛的模式，具有運行高效、成本偏低、自動化等優勢。在火電廠生產管理中，可根據DCS功能要求及用戶需求進行自動化更新升級，提高通信服務水平。在火電廠生產管理中，全通信接入方案可支持DCS與火電廠所有現場設備的通信，實現不同模塊間的全數字化、雙向多站通信，將火電廠DCS與現場設備置于同個通信網絡中，減少通信工程中的電纜敷設量及橋架安裝量，節約建設成本。同時，在全通信接入方案中，火電廠可具備系統集成主動權，根據通信需求調整接入方案，其結構如圖2所示。

圖2 全通信接入方案結構示意圖

但在實際運行中，全通信接入方案存在數據包傳輸延遲、通信瞬時錯誤、接收順序與發送順序不一致、通信數據包丟失等問題，降低了DCS的穩定性，提高了系統控制難度。

2.4 火電廠DCS應用改造

在明確不同通信方案優缺點的基礎上，技術人員應根據火電廠DCS應用要求，選擇合適的通信接入方案，完成機組接線，并做好電氣設計等改造工作，優化DCS運行，有效解決火電廠DCS應用中的相關技術問題，為火電廠生產提供保障。細化來說，火電廠DCS應用改造需從安全生產入手，具體要點如下：

(1) 技術人員應提高對DCS運行安全的重視，將安全防護落實到火電廠DCS應用的各個環節，綜合評估火電廠DCS應用環節的安全風險，根據歷史運行數據，計算安全風險的發生概率與影響程度，制定針對性的安全防護方案。

(2) 提高火電廠生產人員的安全意識，強化其對DCS的系統認識，明確DCS操作要點，在設備使用后，需及時關閉電源及聯動裝置；如果火電廠生產時發現DCS出現故障或存在未響應現象，應立即關閉DCS的電源，通過手動操作強制停機，避免故障影響擴大。

(3) 根據故障類型，采用相應措施排除，如現場操作人員不能自主排除故障，需立即上報給領導，安排專業維修人員排查故障、維修設備，并在維修后實施功能測試，確認無誤后方可使DCS投入運行[3]。

3 結論

綜上所述，在火電廠DCS應用中，常見相關技術問題包括在線修改問題、模塊通信問題及電源干擾問題，技術人員應根據問題原因，制定針對性解決方案。為保障火電廠DCS的推廣應用，技術人員應注重通信技術的優化，根據火電廠生產需求，選擇硬接線、硬接線加通信、全通信接入等通信模式，提升火電廠控制水平。