李 璐

寧夏職業(yè)技術(shù)學(xué)院工業(yè)工程系，寧夏銀川 750021

分布式控制系統(tǒng)（Distributed Control Systems，DCS），目前在很多生產(chǎn)企業(yè)中都得到了廣泛深入的應(yīng)用，其中以大型且需要對生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)控的企業(yè)為主要應(yīng)用環(huán)境，其中電廠是其主要的應(yīng)用環(huán)境之一。

1 DCS系統(tǒng)的相關(guān)概念和職能特征

分布式控制系統(tǒng)（DCS）即指由多臺計算機分別控制生產(chǎn)過程中多個控制回路，同時又可集中獲取數(shù)據(jù)、集中管理和集中控制的自動控制系統(tǒng)。對于DCS而言，這種控制方式從功能上看基本是將分散的儀表控制系統(tǒng)和集中式控制系統(tǒng)二者的優(yōu)點進行了有效結(jié)合的產(chǎn)物。從技術(shù)層面看，DCS系統(tǒng)在行業(yè)內(nèi)又被稱為4C系統(tǒng)，主要是因為其涉及到控制（Control）技術(shù)；計算機（Computer）技術(shù)；通信（Communication）技術(shù)以及顯示（Cathode Ray Tube，CRT）技術(shù)等幾個方面，具體而言更是包括了信號處理、測量控制、接口融合以及物聯(lián)網(wǎng)等諸多技術(shù)。這樣的技術(shù)基礎(chǔ)，使得DCS系統(tǒng)能夠有效處理生產(chǎn)過程中的細節(jié)問題，對于每一個問題進行分析，并且只將不能夠直接處理的問題提交給中央控制系統(tǒng)，而對于能夠在區(qū)域系統(tǒng)內(nèi)處理的問題，或者不需要其他部門參與，以及僅需要很少固定部門參與協(xié)調(diào)的問題，大多進行本地處理，既有助于實現(xiàn)對生產(chǎn)過程中一些問題的快速處理，而對于非本地性問題而言，由于中央控制系統(tǒng)中減少了很多本地問題的干擾，因此也有助于提升其對于一些全局問題的服務(wù)質(zhì)量并且縮短服務(wù)時間。

從邏輯結(jié)構(gòu)層面看，DCS系統(tǒng)的邏輯結(jié)構(gòu)參見圖1。最底層是物理終端，其構(gòu)成在于生產(chǎn)環(huán)境中需要被監(jiān)測的部分，這一層面只與信號收集與處理層面保持聯(lián)系，是一種類似于物聯(lián)網(wǎng)的狀態(tài)，因此對于DCS系統(tǒng)而言，信號收集與處理層面就是DCS系統(tǒng)的最底層。這一層負責(zé)采集生產(chǎn)過程中的相應(yīng)參數(shù)，忠實反映生產(chǎn)過程中的各個狀態(tài)參數(shù)，同時負責(zé)向控制層和系統(tǒng)操作層以及決策支持層提供數(shù)據(jù)參考。與此同時，控制層和系統(tǒng)操作層的相關(guān)動作記錄也會被送達決策支持層，用以幫助系統(tǒng)做出決策支持，并且將數(shù)據(jù)進行深入加工處理，供給操作人員讀取。從動作層面，DCS系統(tǒng)逐級向下進行控制，但決策支持層面可以通過系統(tǒng)操作層直接對信號層實施控制。

圖1 DCS邏輯結(jié)構(gòu)示意圖

2 DCS系統(tǒng)的特征分析

通常而言，一個完整并且對于環(huán)境使用的DCS系統(tǒng)需要在實時、可靠、友好和可擴展等幾個方面作出表率。首先DCS系統(tǒng)是對于整個生產(chǎn)環(huán)境的監(jiān)控，因此在實時性上必須完備，必須能夠?qū)ο嚓P(guān)的工作狀況實現(xiàn)有效跟蹤和獲取。并且為了能夠有效實現(xiàn)對于生產(chǎn)過程的控制，還應(yīng)當加強DCS系統(tǒng)可靠性的建設(shè)，應(yīng)當在建設(shè)過程中就要注意其穩(wěn)定性，在使用過程中及時更新相應(yīng)的操作系統(tǒng)基礎(chǔ)，如果系統(tǒng)還需要與外網(wǎng)相聯(lián)系，還應(yīng)當加強防火墻的建設(shè)，但通常而言不建議DCS系統(tǒng)與企業(yè)內(nèi)的辦公系統(tǒng)相聯(lián)系或與外部網(wǎng)絡(luò)相連。除此以外，DCS還需要為用戶提供相關(guān)服務(wù)，因此必須考慮到系統(tǒng)對用戶界面的友好程度，一個易用的界面，對于相關(guān)人員進行操作，并且及時發(fā)現(xiàn)問題都十分有益。最后DCS系統(tǒng)還必須要考慮到擴展性的問題，隨著生產(chǎn)規(guī)模的不斷擴大，DCS系統(tǒng)也應(yīng)當能夠允許做出相應(yīng)的進一步改進工作，因此在相應(yīng)的軟件接口方面必須為將來的發(fā)展做出考慮。

通過上文中分析得到的DCS系統(tǒng)邏輯結(jié)構(gòu)以及其特征，可以明確其應(yīng)用范圍，應(yīng)當是在生產(chǎn)過程中頗具規(guī)模的企業(yè)，并且需要對整個生產(chǎn)過程進行實時監(jiān)督的組織中。對于火力發(fā)電廠而言，其規(guī)模通常較大，占地面積具有一定規(guī)模，并且很多生產(chǎn)部門內(nèi)部都自成體系。火力發(fā)電廠的這種特征，決定了其一方面需要全局的調(diào)控，另一方面為了保證對相應(yīng)問題的及時處理，需要滿足處理本地化以及重大問題及時提交兩個方面的需求。雖然目前的DCS系統(tǒng)在這幾個方面都已經(jīng)達到了一定的水平，但是對于火力發(fā)電廠的應(yīng)用而言，還有一些方面有待在實際工作中加以注意。

首先就是兼容性。就發(fā)電廠的生產(chǎn)而言，DCS系統(tǒng)按照其功能在不同的部門中可能以模擬量控制系統(tǒng)MCS、順序控制系統(tǒng)SCS、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS 等分系統(tǒng)的形式存在，并且在整個機組的機、爐、電控制過程中，不同部門的控制系統(tǒng)還具有自己的特色，這些不同的子系統(tǒng)通常于不同的時間購買，因此新的DCS系統(tǒng)在建立的過程中，應(yīng)當充分考慮對已有系統(tǒng)的兼容，對于實在無法實現(xiàn)兼容的子系統(tǒng)應(yīng)當果斷拋棄更新。唯有如此，才能讓DCS以一個整體的形式存在，同時又確保其內(nèi)部各個子系統(tǒng)的相互獨立，實現(xiàn)問題數(shù)據(jù)的本地化處理。

其次，通信也是DCS系統(tǒng)中的一個重大問題。在整個火電廠生產(chǎn)的過程中，涉及到多個不同部門的眾多數(shù)據(jù)格式，需要對這些數(shù)據(jù)進行妥善處理。首先要求數(shù)據(jù)之間良好的連通性，部門之間能夠有效讀取，其次還應(yīng)當注意這些數(shù)據(jù)能否順利上傳到DCS系統(tǒng)高層，共決策支持使用。

3 結(jié)論

我國電力生產(chǎn)環(huán)境正在面臨信息化的變革，只有不算深入學(xué)習(xí)，才能有效降低鋪設(shè)全局DCS系統(tǒng)的成本，提高其生命力。

[1]宋全軒.DCS監(jiān)控系統(tǒng)在電廠的應(yīng)用及改進[J].河南科技：能源技術(shù)版，2007，8(2).

[2]章素華.關(guān)于DCS創(chuàng)新研發(fā)和拓展應(yīng)用的研究[J].世界儀表與自動化，2007，11(3).