浅析电厂分散控制系统的设计与实现

黄建龙

【摘要】分散控制系统是电厂中不可或缺的一部分。随着现代科技的不断发展进步，分散控制系统的技术也取得了日新月异的变化。本文就电厂分散控制系统的设计与实现做简要的论述。

【关键词】电厂；分散控制系统；设计；实现

一、前言

这几年来，我国的电厂分散控制系统处在不断的研究的发展阶段，经过不断的钻研，刻苦努力，国产分散控制系统已经达到了国际上的领先水平。

二、电厂分散控制系统概述

电厂分散控制系统是由多个以微处理器为重要组件的过程，控制采集站作为基础，分别分散的对各部分工艺流程进行工艺信息采集以及掌控的体系。这个体系通过分散控制和数据通信的功能，不但要和中央控制室的监控操作实现互联，还要对整个的生产过程进行集中监视和控制。分散控制系统也就是我们常说的DSC系统，在DCS的出现早期，DSC被人們当作是一种仪表系统，1983年DSC系统有了自己新的定义：广大的仪器仪表中的一种，它可以轻松的完成指定的控制功能，还允许将控制测量和运行信息在具有通信链路的、可由用户指定的一个或多个地点之间相互传递信息。按照这个定义来说，人们完全可以将DSC当作成一种仪表控制系统，这样原因是它具有通讯能力“从实质上，DSC与仪表控制系统完全就是风牛马不相及”首先，DSC是全部采用的数字技术，只有在现场的变送器和执行单元没有采用数字技术，其余的其他的处理程序也都是运用了数字方式“而且，DCS的计算单元是将许多个控制回路集中在一起，几种由一个现场控制站来完成这些不同的控制回路的计算功能”，而不是针对每一个控制回路设置一个计算单元，而从功能上讲，由一个现场控制站来控制多个控制回路的计算和控制功能，在模拟仪表系统中这个能力是根本就没有办法实现的，这样的安排也能够便于不同的控制回路之间的协调，“具有传统模拟仪表所没有的通信功能是DCS的最大特点，它可以让整个系统的功能分成若干台不同的计算机去完成，各个计算机之间，可以通过网络，实现彼此之间互相的协调以及系统的集成”而且，该系统能够实现完善的控制功能，并利于数据的处理。在多年的应用中取得了良好的效果。分散控制系统的应用实现了电厂安全运行的最终目的。在现代现场总线技术快速发展与应用的今天，电厂分散控制系统也面临着改革与发展。笔者通过对电厂分散控制系统相关文献的收集整理结合自身的工作经验对电厂分线系统的设计与实现进行了简要论述。

分散控制系统发展的主要可分为三个阶段习1：第一阶段的产品有HnoeywleTDC一020和德国西门子公司的eTlePrem一M控制系统等；第二阶段的产品IHAcs一3000系统是日本日立（IHATcH）公司于1985年推出的分散控制系统；第三阶段的产品，INIF一90系统是贝利控制公司B（ailyeContrlosCO.）1978年推出的新型分散控制系。

三、SimaticPCS系统是一种和现代化接轨的新型系统

SimaticPCS7是德国Siemens公司近年推出的一种新型分散控制系统。该系统使用先进的计算机网络技术，开放性好，抗干扰能力强，模件对环境的温度、湿度等条件要求低，实现了分散控制系统的分散布置。

1.工业以太网

工业以太网是工业环境中最有效的一种子网。它既适合于管理级又适用于单元级。工业以太网使得许多站点之间长距离传送大量数据成为可能。工业以太网是一种符合IEEE802.3标准的开放式通讯网络，它可以经济地解决工业环境中所要求的通讯任务。其主要优点是速度快、费用低、简单的扩展性和开放性以及高利用率与全球分布性。工业以太网使用CSMA/CD（带冲突检测的载波侦听多路访问）访问方式。在发送消息之前，每个通讯站必须检测总线是否畅通。如果总线畅通，则该站可以立刻发送消息。如果2个通讯站同时开始发送消息，则会出现冲突。要等待选择一段时间后，尝试重新发送。工业以太网可以设计为光纤或电子网络，也可以采用光纤和电子网络组成的混合结构。电子工业以太网络可以使用三同轴电缆（AUI）或工业双绞线电缆（ITP）。光纤网络可以设计为线型、环型或星型结构，但只能使用玻璃光纤作为传送媒体。SimaticPCS7系统中，控制器间、操作员站间均可以用工业以太网实现信息的传输。

2.与第三方通讯网络及接口

SimaticPCS7系统与第三方通讯主要有3种方式：

第1种是通过以太网和标准的OPC或DDE接口，利用人机界面软件与第三方设备进行数据传输。OPC（用于过程控制的OLE）是一种用于自动化领域内组件的新通讯标准。其将办公应用、人机界面系统、PLC和现场设备集为一体。OPC为开放式接口标准，其最少组件配置应包括1台OPC服务器和1台OPC客户机。应用OPC服务器可使数据用于OPC客户机，OPC客户机取回这些数据并做进一步的处理。

第2种是通过PROFIBUS现场总线，将符合该标准的第三方组件直接挂接在PROFIBUS现场总线上，完成数据的交换。

第3种是通过通讯模件，以串行通讯方式，如RS232C、RS422/485、TTY20等与其它系统的控制器或计算机进行通讯。电厂建成以后，单元机组的控制一般是采用1个主值班员和2个助手配合的运行方式，这样的方式为实现统一管理做了很好的铺垫，同时也对我们的运行人员提出了更高的素质要求，要能够将炉、机、电的控制操作统一进行，在对其进行设计的时候，要充分考虑最大可能的统一操作手段，将运行人员的掌握的方式进一步的简化，来适当的降低运行人员的工作量。炉、机控制在采用DcS，以CRT和键盘监控为中心后，广大运行人员的工作已大大简化，但电气控制仍采用常规控制，以常规控制盘台为监控中心，在同--控制室内有2个不同的监控中12，容易让人理解错误。在这个方面上来讲，也要求控制系统必须要采取统一操作方式。就现在来看，在每项大型单元机组控制系统的设计图纸中，都将电气控制放到分散控制系统的工程试点上，在原则上来讲，一定要将发电机一变压器组以及厂用电源的操控纳人DCS系统，使电气控制和锅炉以及汽机等热工控制的方式以及水平达到协调一致的目的。

四、电厂分散控制系统的设计与实现

1.强化电厂基础信息调研以及需求分析

电厂分散控制系统设计与实现的重点在进行电厂分散控制系统结构明确的基础上，分散控制系统设计前还要对电厂基础信息进行调研、对电厂需求进行分析。了解电厂的地理分布情况、了解不同功能机组的设计安装情况，以此为分散控制系的布線奠定基础。在此基础上还需要对电厂分散控制系统的需求进行分析与论证，根据电厂实际需求进行分散控制系统的设计，并预留发展与扩展空间。综合考虑电厂分散控制需求以此提高电厂分散控制系统的投资经济性。

2.根据电厂需求进行分散控制系统的配置

在电厂分散控制系统的设计过程中，应根据电厂的实际需求以及实际情况进行分散控制系统的配置。首先，需要对总体配置以及控制器配置进行分析。根据《火力发电厂热工自动化系统安全技术指南》的具体要求进行分散控制系统的设计，以此确保分散控制系统的安全性。在实际的设计与配置过程中，需要特别注重DCS控制器的配置。在分散控制系统中任何一个控制器出现故障都将影响整个机组的运行。对DCS来说，即使冗余设备（尤其送引风，一次风，给水泵，凝结泵等）配置在不同的控制器，但故障的控制器可能会让设备发出的错误的信号，进而联带影响正常的控制器发出错误的保护联锁等动作，因为冗余设备之间不是纯粹孤立的，而是存在有机联系的。在实际的设计过程中除根据相应规范进行配置与设计外，还要根据现场实际情况分析配置的利弊，并结合实践经验综合理论基础，以此实现电厂分散控制系统设计的合理化。

五、结论

电厂分散控制系统的设计与实现需要设计人员积极引入现场总线技术以及智能化设备提高分散系统的工作效率、提高系统安全性。完成我们分散控制系统的设计与实现的最终蓝图。

参考文献

[1]王利国.电厂分散控制系统设计探讨[J].电力设备信息，2011（9）：20-22.

[2]周巧.关于火电厂分散控制系统经济性[J].设备自动化，2012（5）：18-22.

[3]冯叔民.如何调用分散控制系统的相关组件[J].统计与信息论坛，2011（10）：23-26.

[4]李志春，王守英.分散控制系统的现代化应用[J].2011 （8）：16-22.

[5]胡荣华，管于华.电厂中的主要应用部件[J].江苏统计， 2013（18）：1-5.