DCS控制系统的改造实践

【摘 要】dcs控制系统是一种新型的控制系统，它的系统原理基本架构是在微处理器的基础上，可以使控制功能实现分散性，使可显示的操作集中在一起，兼顾所有的操作的同时还能够分而治之。DCS控制系统即是当下比较流行的分散控制系统，在国内的话，习惯将DCS控制系统称作是集散控制系统。随着世界技术水平的提高和我国生产力的不断提高，以及国内在实现生产过程自动化等节省人力资源的科研方面科技水平的不断提高，我国很多的企业和公司普遍都采用了DCS控制系统。随着DCS控制系统的不断改造和发展，性能也在迅速提高而且DCS系统的价格也在逐年下降，对DCS控制系统的改造也将也来越多，DCS控制系统的应用范围将越来越广。在我国，DCS控制系统主要用于一些小型火力发电厂、冶金企业、石化企业、化工企业、纺织企业等行业中的大型企业。这些企业在DCS系统的应用和改进上，可为我国为数众多的小型企业同行提供一些思路和借鉴

【关键词】DCS控制系统；改造

前言

DCS控制系统是一种多级的有计算机控制的可视化、集中化的控制系统，它由全过程的监控系统和控制系统组成，其中的信息传递主要依靠通信网络。这种新型的控制系统综合了计算机的通讯、显示以及控制的诸C多技术，这种控制系统的核心思想是分散性的控制、集中化的操作、分级别的管理、系统的配置灵活简单、组态方便。

1 DCS控制系统简介

1.1 DCS构成

DCS控制系统的主要组成元素包括了在现场控制的控制站、以网络通讯为纽带的数据通讯系统、分级明确的人机接口单元、一些主要的机柜、系统能源等。在数据通讯系统中，配备了开放式的体系结构，可以提供一层或者多层的开放数据接口。DCS控制系统除了软件以外，系统整体所用到的硬件也是非常先进的，这些硬件在环境恶劣的工作现场也能保持高度的灵敏性、可靠性。底层的处理软件具有强大的处理功能，这些软件都是汉化处理过的，适用于国内人员的使用，而且，DCS控制系统的汉化软件提供了组织复杂控制系统地能力，可以将所有自身的系统和开发人员开发的软件进行有机组合，提高整体系统的能力；DCS控制系统还提供了多种接口，支持在任何环境下的总线标准，这是为了适应将来的系统扩充需要。这种新型的控制系统，开发中设计有独立控制系统，系统中的任何组件或者系统发生故障，将不会影响整个系统地正常工作。

1.2 DCS各部分功能

这种新型的DCS控制系统包括了主要的两个部分，即：DAS和MCS。其中DAS实现了全程的系统检测功能，MCS则是实现了全程的对系统的控制。DCS系统的组成部分从功能上来区分的话，可以分成操作员站、工程师站和现场控制站三种类型。这些核心部分通过通讯网络连接在一起，所有核心部分之问的数据和信息传递都依靠通讯网络完成。操作员站由可靠性以及灵敏性兼备的系统硬件组成，站上运行的软件是DCS控制系统专用的实时监控软件。这种专用的实时监控能够实现的功能包括了图形的显示与会话、报警显示与管理、报表打印、系统库管理、历史库管理、追忆库管理等。工程师站和操作员站所使用的是除操作员站以外的独立的硬件设施，这两个站点配备了DCS控制系统专用的组态包以及软件，供用户快速有效的实现新系统和原有系统的组合，现场控制站是DCS控制系统完成现场测拉的重要站点DCS控制系统的现场控制站部分的主要构成元素包括了主控模块、智能I/O输入输出设备、电源和专用机柜四部分组成。DCS控制系统地现场控制站主要能够完成的功能包括了：对系统接受和发出的信号进行转换和处理以及对这些处理后的数据作出控制运算。

2 举例说明对DCS控制系统改造

DCS控制系统的快速引用以及这个系统的迅速成长，越来越多的科研人员对DCS控制系统地改造也越来越频繁，这致使DCS控制系统变的越来越廉价，接下来，本文列举一例来说明企业对DCS控制系统的改造。

2.1 锅炉系统的控制方案

2.1.1 DCS控制系统改造原则

根据实际情况，首先对两台中温中压链条锅炉进行DCS控制系统地改造，在采用了DCS控制系统后还需要保留锅炉原有的的紧急停止和重要发动辅机的手动操作系统，与锅炉配备的汽轮机暂时保留PLC系统的控制，辅助车间还是由常规仪表控制。

2.1.2 锅炉改造后实现的控制任务

自动检测：引用DCS控制系统之后需要能够实现用检测元件和显示仪表，对锅炉的压力、温度、流量等参数进行实时的连续的测量和显示功能，并为自动调节和安全保护提供检测信号。

自动调节：对锅炉的进行压力、温度、流量等参数进行自动调整，以适应外界负荷，并使锅炉保持在节约能源和资金的情况下运行。

程序控制：使锅炉的启动、运行以及停止等一系列操作能够实现DCS控制之后的自动化。比如说整个锅炉系统的启动能够按照先启动引风机、再启动鼓风机、再启动炉排的顺序进行工作。

保护连锁：改造之后的DCS控制系统必须要具有对超压、水位过高、水位过低声光的危险报警以及超压之后停止锅炉运行和水位过低停炉等有效的保护功能。

2.1.3 控制系统的标准参数

根据锅炉实际使用需要以及对锅炉自动化的要求，确定了10个需要被DCS控制系统自动调节的标准参数，这些标准参数分别是：除氧水位、除氧压力、主汽减压、分汽缸出口稳压、炉膛负压主汽温度、汽包水位、炉排转速、鼓风转速、给煤机转速等。其中汽包水位、主汽温度能够实现自动控制是锅炉DCS系统控制改造时候的重点，燃烧自动功能的自动控制则是锅炉DCS系统控制改造时候的难点。

2.1.4 对锅炉燃烧系统地控制

锅炉重要性能参数中，主汽压力的数值是衡量蒸汽量与外界负荷是否适应的指标。能够造成主汽压力数值波动的主要因素包括两个，分别是：燃料量的影响，是主汽压力变动的基本干扰因素，还有就是用汽量的变动影响了主汽压力的数值，称为外界负荷的干扰。基本干扰因素是可以通过自身的调节闭环来克服的，外界负荷干扰的排除则是很难做到额。外界负荷变化时母管压力出现瞬时改变，而调节通道的迟延较大，对象扰动通道与调节通道的动态比较悬殊，这对于整体系统的调节来说很是不利。根据炉工经验，煤从进入炉膛到完全燃烧需要20min以上。若使用常规的P、I、D系统进行调节的话，由于这种系统的滞后性比较大，所以无法完成这样一个大滞后系统的自动调节。若是通过DCS控制系统实现了燃烧周期的自动调整的话，就加快了外界负荷大幅变化时燃烧控制的响应速度。

下图是整个DCS控制系统的系统图：

3 总结

通过对DCS控制系统地改造，进一步的扩展了DCS控制系统的功能范围，实现了系统控制的一体化。采用先进DCS控制软件，能够进一步发挥DCS控制系统的效能。为提高采用了DCS控制系统的企业或者公司管理的自动化水平，进一步扩大DCS的应用范围是必要的手段。

参考文献：

[1]董勇卫.基于DCS的电气控制系通过改造方案.电工技术，2005.

[2]朱永旭，严红槟.火电厂DCS改造后集控电气系统控制方案的变化及对策.浙江电力，2003.