楊風(fēng)軍

摘 要：分散控制系統(tǒng)最早是在1985年的美國出現(xiàn)的，已經(jīng)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，其應(yīng)用越來越廣泛，技術(shù)越來越成熟。在發(fā)電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，運(yùn)行效果良好，實(shí)現(xiàn)了控制的一體化，和完善的功能，利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，可以為火電廠創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。對(duì)分散控制系統(tǒng)在發(fā)電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠 電氣自動(dòng)化 分散控制系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-3973（2013）005-073-02

20世紀(jì)80年代末至90年代初期，分散控制系統(tǒng)（DCS）在單元機(jī)上獲得了廣泛的應(yīng)用，目前分散控制系統(tǒng)技術(shù)已經(jīng)日益成熟，并廣泛應(yīng)用在了火電廠的電氣自動(dòng)化控制中。本文對(duì)分散控制系統(tǒng)進(jìn)行闡述，并分析了DCS系統(tǒng)的特點(diǎn)，并對(duì)其在火電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行研究。

1 分散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2 分散控制系統(tǒng)的特點(diǎn)

（1）可靠性高。分散控制系統(tǒng)采用的理念為分散結(jié)構(gòu)，有助于確保系統(tǒng)可靠性。分散結(jié)構(gòu)主要表現(xiàn)在系統(tǒng)功能分散和地理位置分散兩方面。采用這種分散結(jié)構(gòu)能夠?qū)⑾到y(tǒng)危險(xiǎn)性進(jìn)行分散，局部設(shè)備發(fā)生故障的情況下不會(huì)對(duì)其他部分正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。另外，關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行冗余配置是確保系統(tǒng)可靠性的一項(xiàng)有力措施。對(duì)控制器、電源、通信設(shè)備等實(shí)施冗余配置，當(dāng)主設(shè)備出現(xiàn)故障，后備設(shè)備可接替其工作，能夠?qū)⑾到y(tǒng)可利用率進(jìn)一步提升。DCS系統(tǒng)中還采用了一些模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的軟件，也有助于保證系統(tǒng)的可靠性。

（2）監(jiān)視性能好。分散控制系統(tǒng)利用高智能操作員站實(shí)現(xiàn)過程現(xiàn)場的監(jiān)視及操作，且具備較友好的人際交互界面，能進(jìn)行直觀觀測。

（3）擴(kuò)展性能好。通常情況下系統(tǒng)采用的是遞階數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)，可實(shí)現(xiàn)通信分層化。系統(tǒng)構(gòu)成相對(duì)較靈活，硬件高度集成化，設(shè)備接口模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化，均提供了較好的擴(kuò)展性能。

（4）編程容易。編程采用的是控制圖形界面及功能碼控制組態(tài)，可自動(dòng)生成執(zhí)行文件。對(duì)用戶的編程能力要求較低，只需掌握填表、作圖進(jìn)行組態(tài)的方法即可，且應(yīng)用程序質(zhì)量可靠。

（5）系統(tǒng)維護(hù)方便。微處理器均有自診斷功能，應(yīng)用程序執(zhí)行間隙同時(shí)也進(jìn)行自偵段程序的運(yùn)行，對(duì)硬件的運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行掃描，發(fā)現(xiàn)異?，F(xiàn)象會(huì)及時(shí)報(bào)警，亮指示燈提示出現(xiàn)異常的部位和性質(zhì)，系統(tǒng)維護(hù)時(shí)間短。模件為可帶電插拔、接插結(jié)構(gòu)，種類少，維護(hù)方便。

3 分散控制系統(tǒng)在發(fā)電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

采用常規(guī)方法進(jìn)行劃分，那么發(fā)電廠電氣自動(dòng)化設(shè)備主要是被分為兩部分，其中一部分的單元機(jī)組電氣部分，另外一部分是電廠網(wǎng)控部分。如果是從機(jī)爐電一體化控制的設(shè)計(jì)原則以及相關(guān)要求來看的話，不管是單元機(jī)組電氣化部分，還是全廠網(wǎng)控部分，都應(yīng)該是在DSC的范圍之內(nèi)。那么關(guān)于發(fā)電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用的是分層分布分散全微機(jī)的自動(dòng)化技術(shù)，系統(tǒng)構(gòu)建于DCS系統(tǒng)平臺(tái)基礎(chǔ)，并將各臺(tái)機(jī)組DCS系統(tǒng)進(jìn)行相接，對(duì)控制系統(tǒng)平臺(tái)進(jìn)行集中的一體化控制，充分滿足了集中管理、分散控制的要求。某發(fā)電有限公司將單元機(jī)組電氣部分與電廠網(wǎng)孔部分同時(shí)納入DCS設(shè)計(jì)，將常規(guī)電廠網(wǎng)控室取消，集中在中央控制室進(jìn)行控制，由NCS（網(wǎng)控自動(dòng)化控制系統(tǒng)）對(duì)升壓站、公用電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制檢測。此時(shí)控制系統(tǒng)主要需要考慮其中1臺(tái)機(jī)組停機(jī)時(shí)不能對(duì)NCS產(chǎn)生影響，而且還要確保2臺(tái)機(jī)組上的DCS都可以對(duì)電廠的公用系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行檢測。因此電氣控制系統(tǒng)納入DCS后主要的硬件系統(tǒng)問題時(shí)NCS合理配置問題。因此綜合考慮之后，選用1號(hào)機(jī)組、2號(hào)機(jī)組DCS和NCS相對(duì)獨(dú)立設(shè)計(jì)。

整個(gè)分散控制系統(tǒng)的核心為實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)，它將OPU（操作員站）、ENG（共層師站）、DPU（過程控制單元）及HSU（歷史數(shù)據(jù)站）等節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接，實(shí)現(xiàn)控制指令、組態(tài)信息、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的高速傳遞。采用A網(wǎng)、B網(wǎng)總線結(jié)構(gòu)，傳輸介質(zhì)采用同軸電纜，利用以太網(wǎng)進(jìn)行管理，傳輸方式為：CSMA/CD。實(shí)現(xiàn)了10Mb/s的實(shí)施網(wǎng)絡(luò)通信速率。所有的人機(jī)接口站還形成了一個(gè)通信網(wǎng)絡(luò)C網(wǎng)，采用IP通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)電廠管理信息和各種文件行數(shù)據(jù)的傳輸。極大的提高了實(shí)時(shí)通信網(wǎng)絡(luò)可靠性，降低了其負(fù)荷率。

該工程單元機(jī)組ECS和網(wǎng)控NCS調(diào)試之后逐步投入運(yùn)行，經(jīng)運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)監(jiān)視回路指示正確，運(yùn)行無異狀，控制電氣設(shè)備的操作可靠穩(wěn)定且邏輯閉鎖功能并無異常情況，實(shí)現(xiàn)了100%的正確率和100%的投入率，對(duì)監(jiān)視單元機(jī)組與電廠網(wǎng)孔電氣設(shè)備控制操作、運(yùn)行情況及保護(hù)閉鎖等要求均達(dá)標(biāo)，而且在DCS中納入電廠網(wǎng)孔系統(tǒng)還實(shí)現(xiàn)了火電廠的控制一體化，優(yōu)化了電廠的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，確保功能更加完善，對(duì)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行有利，還便于進(jìn)行維護(hù)，因此該項(xiàng)工程實(shí)踐具有可行性且意義重大。

4 總結(jié)

DCS系統(tǒng)是一種將顯示技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)充分結(jié)合在一起，將不同地方、功能的計(jì)算機(jī)連接，實(shí)現(xiàn)的高可靠性、高性能的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。具有高可靠性、監(jiān)視性能好、擴(kuò)展性能好、編程容易、系統(tǒng)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合應(yīng)用實(shí)例，分析了分散控制系統(tǒng)在火電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用，經(jīng)結(jié)果表明運(yùn)行效果良好，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了控制的一體化，實(shí)現(xiàn)了更完善的功能，利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，可以為火電廠創(chuàng)造更好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，因此在發(fā)電廠電氣自動(dòng)化中應(yīng)該進(jìn)一步對(duì)分散控制系統(tǒng)進(jìn)行廣泛的應(yīng)用，以提高發(fā)電廠電氣自動(dòng)化安全性和穩(wěn)定性。

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