郭啟山，王興全

青海金瑞礦業(yè)發(fā)展股份有限公司，青海 海西 817000

0 引言

DCS（分散控制系統(tǒng)，Distributed Control System）是在計(jì)算放大器的基礎(chǔ)上利用計(jì)算機(jī)的模擬運(yùn)算功能代替原有的模擬計(jì)算而開發(fā)的控制系統(tǒng)。因綜合計(jì)算機(jī)、通訊、顯示和控制等技術(shù)而組成的一種多級計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以其分散控制、集中操作、分級管理、配置靈活和組態(tài)方便的獨(dú)特優(yōu)勢在工業(yè)控制領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用，特別是在電力系統(tǒng)應(yīng)用的工業(yè)生產(chǎn)中[1]。

目前，DCS特別在300mw及以上容量組的電力系統(tǒng)的應(yīng)用中發(fā)揮著主導(dǎo)優(yōu)勢，在電力系統(tǒng)中，無論是其調(diào)度還是管理都需要強(qiáng)大的綜合管理和優(yōu)化控制的功能。這些無不要求電力系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全可靠、實(shí)時(shí)有效和靈活組態(tài)、合理配置、保護(hù)措施完善，從這些要求來看，DCS控制系統(tǒng)能夠很好的滿足這些應(yīng)用要求。因此，研究DCS在控制系統(tǒng)中的應(yīng)用是非常必要的。

1 DCS控制系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)主要分為四層結(jié)構(gòu)，即管理層，系統(tǒng)控制層，現(xiàn)場控制層和設(shè)備層。

一般制造商生產(chǎn)出的DCS系統(tǒng)會(huì)提供除管理層外的其它三層的功能，而通過提供開放的數(shù)據(jù)庫接口連接如ERP、CRM、SCM等第三方管理軟件的管理層功能[2]，如圖1所示。

圖1 DCS系統(tǒng)示意圖

管理層主要設(shè)備有操作員站和工程師站，與分散性的控制系統(tǒng)交互信息的人機(jī)接口設(shè)備及監(jiān)測系統(tǒng)中各部分的運(yùn)行情況。控制層主要接收現(xiàn)場設(shè)備發(fā)送過來的信號，按照設(shè)定的控制策略算出控制量并送回現(xiàn)場設(shè)備中?，F(xiàn)場設(shè)備層一般位于被控生產(chǎn)過程的附近，是將生產(chǎn)過程中的各種采集物理信號轉(zhuǎn)化為適合傳輸?shù)碾娦盘枴?/p>

DCS系統(tǒng)集成了控制和管理功能，并且集成了信息管理功能。信息和集成描述了DCS系統(tǒng)正在發(fā)生的變化情況。操作員采集整個(gè)設(shè)備層的信息數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以以合適的方式在DCS系統(tǒng)中得到體現(xiàn)并幫助操作員清晰方便地幫助決策，得到需要的需求數(shù)據(jù)。DCS系統(tǒng)已不能完全體現(xiàn)在信息化的控制功能上，而充當(dāng)了一個(gè)發(fā)揮信息管理功能的綜合信息管理平臺。提供整個(gè)工業(yè)系統(tǒng)工作過程中的信息通道，充分體現(xiàn)了系統(tǒng)的全面性、準(zhǔn)確性、實(shí)時(shí)性和系統(tǒng)性的特點(diǎn)。DCS系統(tǒng)已集成了可編程邏輯控制器（PLC）、采集發(fā)送器（RTU）、FCS、回路調(diào)節(jié)器和各種采集或控制單元等。

2 DCS在電力系統(tǒng)應(yīng)用功能分析

目前，大型的電力系統(tǒng)機(jī)組中大都選用DCS系統(tǒng)。DCS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用中有悠久的歷史和廣泛的應(yīng)用。

由于電力系統(tǒng)運(yùn)行的特殊機(jī)理及在目前國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的特殊地位。需要一種可靠性的對于大容量、高參數(shù)的控制系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)完成了這一系列功能，并在電力系統(tǒng)的控制系統(tǒng)的各個(gè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，并且有著擴(kuò)大的趨勢[3]。具體DCS系統(tǒng)在電力系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)的結(jié)構(gòu)圖示如圖2所示。

圖2 DCS在電力系統(tǒng)應(yīng)用圖示

在電力系統(tǒng)中，DCS系統(tǒng)應(yīng)用時(shí)通過傳感器、變送器將處于設(shè)備層中的設(shè)備的狀態(tài)、電量和非電量信號等信息收集到服務(wù)器，上傳至管理層中的控制計(jì)算機(jī)上，然后按照預(yù)先設(shè)定的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行運(yùn)算、判斷，最后向被控的設(shè)備發(fā)送控制命令。

DCS系統(tǒng)相當(dāng)于一種計(jì)算機(jī)(或微機(jī))控制系統(tǒng)，過程控制專家們利用計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)的技術(shù)將局域網(wǎng)變?yōu)橐粋€(gè)實(shí)時(shí)性和可靠性的運(yùn)用于過程控制領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)。這樣的控制系統(tǒng)在電力系統(tǒng)中應(yīng)用時(shí)主要帶來如下這些優(yōu)勢[4]:

1）故障分散。DCS系統(tǒng)主要解決集中控制系統(tǒng)中故障集中的致命弱點(diǎn)。在實(shí)際電力系統(tǒng)中，DCS出現(xiàn)故障而導(dǎo)致的停運(yùn)故障等時(shí)有發(fā)生，其微處理器或多功能控制器所承擔(dān)的控制任務(wù)從地域上越分散，越能做到故障分散，提高了可靠性；

2）降低成本。DCS系統(tǒng)的主要設(shè)備都是安裝在電子設(shè)備室中的，只有現(xiàn)場信號需通過電纜傳輸?shù)诫娮釉O(shè)備室。這就減少了電纜的使用量，降低了安裝成本?？s小控制室尺寸或控制表盤的長度；

3）減少了體積和種類。DCS對于控制室的體積和表盤尺寸做到了大大的縮減，并且減少了控制系統(tǒng)所需設(shè)備的種類數(shù)量；

4）開放性。DCS采用軟硬件的開放模式及標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的設(shè)計(jì)方式，使其具有方便靈活的特點(diǎn)，可以適應(yīng)不同的用戶需求；

5）協(xié)調(diào)性。DCS系統(tǒng)中的信息可以共享，采用統(tǒng)一管理、統(tǒng)一調(diào)度的模式，提高了工作的效率；

6）可靠性。DCS系統(tǒng)中采用一定的容錯(cuò)機(jī)制，硬件采用雙重模式，軟件采用分段模塊化的設(shè)計(jì)思想。在工作過程中，如果某一單元出現(xiàn)故障，仍能夠保持整個(gè)系統(tǒng)的完整性，保證整個(gè)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行；

7）多功能性。DCS系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)過程中提供實(shí)時(shí)參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)信息的管理，提供性能計(jì)算，設(shè)備壽命計(jì)算等多種功能。

3 結(jié)論

綜上所述，DCS系統(tǒng)能夠解決電力系統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中過程控制傳統(tǒng)的傳統(tǒng)儀表控制系統(tǒng)難以解決的問題。與傳統(tǒng)工業(yè)生產(chǎn)中儀表控制系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)來說，DCS系統(tǒng)相對集中控制的計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)來說故障分散的，這在許多實(shí)際應(yīng)用生產(chǎn)中具有獨(dú)特的優(yōu)勢。當(dāng)然，實(shí)際生產(chǎn)中可能還會(huì)存在一些實(shí)際問題，這需要研究者對于DCS系統(tǒng)進(jìn)行不斷的研究和改進(jìn)。

[1]陳俊林.計(jì)算機(jī)在火電廠中的應(yīng)用[M].北京:中國電力出版社，1996.

[2]侯華發(fā).DCS與PLC的區(qū)別及DCS在電力領(lǐng)域的應(yīng)用[J].工程與建設(shè)，2006，20(1):79-80.

[3]?；哿?現(xiàn)代工業(yè)過程控制系統(tǒng)——DCS和FCS[J].科技情報(bào)開發(fā)與經(jīng)濟(jì)，2000(10).

[4]王錦標(biāo)，方崇智.過程計(jì)算機(jī)控制[M].北京:清華大學(xué)出版社，1992.