程凱

江西贛能股份有限公司豐城二期發(fā)電廠 331100

摘要：對(duì)于火電廠的發(fā)電機(jī)組來說，自動(dòng)化控制系統(tǒng)的重要作用就是保證自動(dòng)化設(shè)備安全運(yùn)行，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)運(yùn)作的時(shí)候可以適當(dāng)減少勞動(dòng)強(qiáng)度是勞動(dòng)條件得到根本改善的重要途徑和措施。文章對(duì)火電廠的計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的特性、應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行了探討，以供同仁參考。

關(guān)鍵詞：火電廠；計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)；特性；應(yīng)用現(xiàn)狀；發(fā)展趨勢(shì)

一、火電廠中DCS分散控制系統(tǒng)的特性

（1）可靠性程度高。DCS的分散控制性能使得系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的風(fēng)險(xiǎn)大大降低，若其中一個(gè)操作點(diǎn)出現(xiàn)問題，不會(huì)影響其他系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

（2）開放式的運(yùn)行?；痣姀S的系統(tǒng)操作是通過計(jì)算機(jī)分工合作，進(jìn)行監(jiān)視控制來達(dá)到執(zhí)行任務(wù)這一目的，完全是自動(dòng)化的流程?；痣姀S為了使DCS信息數(shù)據(jù)傳輸和通信更為便捷，對(duì)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的開放性有了更高的要求，配置的升級(jí)對(duì)DCS的運(yùn)行有著重要的影響。

（3）靈活性通過組態(tài)軟件根據(jù)不同的流程應(yīng)用對(duì)象進(jìn)行軟硬件組態(tài)，即確定測(cè)量與控制信號(hào)及相互間連接關(guān)系、從控制算法庫選擇適用的控制規(guī)律以及從圖形庫調(diào)用基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫面，從而方便地構(gòu)成火電廠所需的控制系統(tǒng)。

（4）易于維護(hù)，功能單一的小型或微型專用計(jì)算機(jī)，具有維護(hù)簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn)，當(dāng)某一局部或某個(gè)計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，可以在不影響整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行的情況下在線更換，迅速排除故障，節(jié)約了火電廠運(yùn)行成本。

（5）協(xié)調(diào)性，火電廠各工作站之間通過通信網(wǎng)絡(luò)傳送各種數(shù)據(jù)，整個(gè)系統(tǒng)信息共享，協(xié)調(diào)工作，以完成控制系統(tǒng)的總體功能和優(yōu)化處理。

（6）控制功能齊全，控制算法豐富，集連續(xù)控制、順序控制和批處理控制于一體，運(yùn)用于火電廠可實(shí)現(xiàn)串級(jí)、前饋、解禍、自適應(yīng)和預(yù)測(cè)控制等先進(jìn)控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的構(gòu)成方式十分靈活，可由專用的管理計(jì)算機(jī)站、操作員站、工程師站、記錄站、現(xiàn)場(chǎng)控制站和數(shù)據(jù)采集站等組成，也可由通用的服務(wù)器、工業(yè)控制計(jì)算機(jī)和可編程控制器構(gòu)成。處于底層的過程控制級(jí)一般由分散的現(xiàn)場(chǎng)控制站、數(shù)據(jù)采集站等就地實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制，并通過數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)傳送到生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)計(jì)算機(jī)。生產(chǎn)監(jiān)控級(jí)對(duì)來自過程控制級(jí)的數(shù)據(jù)進(jìn)行集中操作管理，如各種優(yōu)化計(jì)算、統(tǒng)計(jì)報(bào)表、故障診斷、顯示報(bào)警等。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，DCS可以按照需要與更高性能的計(jì)算機(jī)設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)連接來實(shí)現(xiàn)更高級(jí)的集中管理功能，如計(jì)劃調(diào)度、倉(cāng)儲(chǔ)管理、能源管理等。

二、火電廠中計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，DCS在我國(guó)火電廠中的應(yīng)用經(jīng)歷了試點(diǎn)、總結(jié)、推廣的各階段，現(xiàn)已成功地在各火電廠運(yùn)行。DCS的應(yīng)用改變了火電廠自動(dòng)化投入率低的狀況，除受主、輔機(jī)可控性限制外，一般機(jī)組的自動(dòng)化投人率都可達(dá)90%左右。這充分說明了DCS的綜合控制能力，從而保證了火電廠高質(zhì)量、安全運(yùn)行。也明顯地改善和提高了火電廠自動(dòng)化水平。雖然在一些火電廠也不同程度地出現(xiàn)過DCS硬件損壞情況，基本規(guī)律是早期投運(yùn)的系統(tǒng)出現(xiàn)硬件損壞數(shù)量比近期的多，新建電廠比擴(kuò)建多，調(diào)試投運(yùn)初期比正常運(yùn)行多。調(diào)試、投運(yùn)初期，硬件損壞率高的原因是多方面的，除因DCS系統(tǒng)本身質(zhì)量問題引起外，還與電廠安裝DCS的運(yùn)行環(huán)境惡劣、電源質(zhì)量差、安裝接線及送電不當(dāng)?shù)扔嘘P(guān)。后一種非制造質(zhì)量引起的硬件損壞采取某些措施是可以避免的。例如：合理安排施工進(jìn)度，建立有關(guān)規(guī)章制度，加強(qiáng)監(jiān)督檢查等。而某些DCS出現(xiàn)過“死機(jī)”現(xiàn)象。一般都是個(gè)別操作員站發(fā)生死機(jī)，同樣也是在調(diào)試及投運(yùn)初期出現(xiàn)的次數(shù)多于正常運(yùn)行。操作員站死機(jī)現(xiàn)象出現(xiàn)與制造質(zhì)量不好有關(guān)，有時(shí)也由操作員操作不當(dāng)引起。由于電站設(shè)計(jì)時(shí)都配備了多臺(tái)操作員站（一般4-5臺(tái)），各操作員站功能相同，一臺(tái)操作員站故障后，運(yùn)行人員可利用另外幾臺(tái)操作員站維持機(jī)組正常運(yùn)行，有的死機(jī)現(xiàn)象出現(xiàn)后能很快恢復(fù)，對(duì)機(jī)組運(yùn)行影響不大。

三、火電廠中計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)及網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，DCS將不斷完善，并推出功能更強(qiáng)、性能更可靠的新型產(chǎn)品。結(jié)合火電廠家的實(shí)際情況DCS應(yīng)向智能化、通用化、標(biāo)準(zhǔn)化、網(wǎng)絡(luò)化方向發(fā)展，使其在火電廠中得到更加廣泛的應(yīng)用。

（1）智能化。在火電廠控制的各系統(tǒng)功能（MCS. SCS. CCS. FSSS. DEH. BPS）中，傳統(tǒng)的PID控制策略已能較好地實(shí)現(xiàn)。但尚有一些問題沒有得到很好的解決，例如，燃燒過程的動(dòng)態(tài)優(yōu)化問題、鋼球磨中儲(chǔ)式制粉系統(tǒng)的控制問題、大范圍變工況時(shí)再熱汽溫的控制問題等。這些問題多半涉及到非線性、大時(shí)滯、慢時(shí)變、分布參數(shù)和非確定性控制問題，用傳統(tǒng)的控制策略是難以解決這類問題的。因此，必須探討先進(jìn)控制策略、特別是智能控制策略的應(yīng)用問題，應(yīng)采用人工智能的方法去解決。

（2）通用化、標(biāo)準(zhǔn)化?，F(xiàn)階段DCS仍是自成體系，相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，不同廠商生產(chǎn)的DCS之間、DCS與其它控制系統(tǒng)（如PLC控制系統(tǒng)）之間相互通信困難，形成電廠中目前存在的“自動(dòng)化孤島”現(xiàn)象。隨著計(jì)算機(jī)及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，DCS將是一種通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的系統(tǒng)，具有良好的開放性，能滿足用戶不斷提高的要求。在硬件上，DCS將采用更多通用的、標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)，專用的產(chǎn)品將越來越少高性能的工業(yè)微機(jī)及工作站被大量采用，通用網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)淘汰專用網(wǎng)絡(luò)。在軟件上，網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議向國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)靠攏，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)化通用化、標(biāo)準(zhǔn)化的商業(yè)性軟件包將被大量采用，極大提高DCS的適應(yīng)能力。今后，電廠自動(dòng)控制系統(tǒng)將以系統(tǒng)集成的方式構(gòu)成應(yīng)用系統(tǒng)。DCS將與輔助車間（例如輸煤、化學(xué)、除灰、循環(huán)水等）控制系統(tǒng)雙向通信，實(shí)現(xiàn)無縫連接，為全廠監(jiān)控和管理信息網(wǎng)絡(luò)化奠定基礎(chǔ)。

（3）網(wǎng)絡(luò)化。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)與互連網(wǎng)Internet技術(shù)的出現(xiàn)，DCS的上層將與互連網(wǎng)Internet融合在一起，而下層將采用現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)技術(shù)，使控制網(wǎng)絡(luò)延伸到現(xiàn)場(chǎng)，形成以控制網(wǎng)（以現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)為基礎(chǔ)）、系統(tǒng)網(wǎng)（傳統(tǒng)的DCS網(wǎng)絡(luò)）、管理網(wǎng)（適應(yīng)管理控制一體化要求的SIS/MIS上層網(wǎng)）所構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架。在現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)技術(shù)出現(xiàn)以前，DCS的內(nèi)部信息以數(shù)字量形式傳輸，而現(xiàn)場(chǎng)儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息仍然以模擬量形式傳輸，是半數(shù)字控制系統(tǒng)。

在半數(shù)字控制系統(tǒng)中，儀表的零點(diǎn)漂移和傳輸誤差問題仍然存在：現(xiàn)場(chǎng)儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息仍然是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的單向傳輸；現(xiàn)場(chǎng)儀表之間同樣不能直接交換信息?，F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)的出現(xiàn)，徹底地改變現(xiàn)場(chǎng)信息的傳輸模式?；诂F(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)技術(shù)的DCS是一種全數(shù)字控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)內(nèi)部、以及現(xiàn)場(chǎng)儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息全部以數(shù)字量形式傳輸。它不但具有計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的全部?jī)?yōu)點(diǎn)，而且現(xiàn)場(chǎng)儀表的零點(diǎn)漂移和傳輸誤差問題得到了解決；現(xiàn)場(chǎng)儀表與系統(tǒng)儀表之間的信息傳輸成為多點(diǎn)、多變量的雙向傳輸現(xiàn)場(chǎng)儀表之間能夠直接交換信息。具有巨大的經(jīng)濟(jì)效益前景。

四、結(jié)語

總之，在目前的火電廠控制系統(tǒng)中，DCS自動(dòng)化的控制技術(shù)是發(fā)展最快的，也是實(shí)用價(jià)值比較高的一種技術(shù)，作為火電廠的自動(dòng)化技術(shù)人員應(yīng)該通過不斷學(xué)習(xí)來努力提升自己的專業(yè)水平，對(duì)于國(guó)內(nèi)外的自動(dòng)化發(fā)展?fàn)顩r也要時(shí)刻關(guān)注，為提高企業(yè)自身乃至我國(guó)的火電廠的自動(dòng)化控制水平貢獻(xiàn)出自己的一份力量。

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