火电厂集散控制系统的应用

摘 要：火电厂生产工艺比较复杂，且各子项系统存在密切联系，如果其中任何一个环节出现问题，均会对整个生产效果产生影响。为提高生产工艺运行稳定性，面对设备仪器的快速更新，可以应用新型技术，建立完善控制系统，消除常规人工模式中存在的缺陷，提高电力调度管理的高效性。集散控制系统在火电厂中的应用，需要结合生产特征，确定技术研究要点，做好每个细节控制，从根本上来提高系统控制效果。本文对集散控制系统在火电厂中的应用进行了简要分析。

关键词：火电厂；集散控制在系统；自动化

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2016.14.153

集散控制系统在火电厂中应用技术已经相对成熟，主要是通过计算机来实现对整个生产工艺流程的控制，减少运行故障的发生。整个控制系统将计算机局域网作为基础，具有高可靠性网络型控制系统，实现锅炉、汽机等热力设备的控制管理、数据采集以及安全监控。通过集散控制系统可以随时掌握各子系统运行状态，及时确定可能会出现的故障，并采取措施进行优化，提高生产过程的可靠性与安全性。

1 集散控制系统分析

集散控制系统主要包括现场级、控制级、监控级与管理级四部分组成，各部分所负责内容不同，相互之间共同作用来完成对过程现场的控制任务，然后根据控制对象特性以及实际情况，确定顺序控制、程序控制以及模拟量控制等。其中，数据采集需要由专门的仪器来完成，包括现场控制信息以及被控过程信息。控制器和数据采集器通过对信号预处理后，由数据通道传输给上级计算机和CRT操作站，然后监控级与各控制器进行协调作业，实现控制过程动态的最优化[1]。而管理级具有管理与监控功能，可以实现对被控对象的监控，并根据管理需求编制成本计划，实现设备与人员的共同管理。且可以对被控对象进行静态最优化和综合自动化管理，为一种分级递阶结构，采取分层次控制管理的方式，来达到既定的管理效果。

2 集散控制系统在火电厂中应用特点

2.1 控制能力

应用集散控制系统对火电厂生产工艺流程进行管理，所有控制功能均由计算机软件来完成，这样不仅可以完成常规控制系统功能，还可以完成各种复杂优化控制算法、逻辑推理以及逻辑判断要求，进而能够更好的提高生产系统的可靠性。

2.2 模块化

集散控制系统在实际应用中，具有常规控制系统的所有功能，吸取了常规控制系统的所有经验，对硬件与软件系统进行功能升级，使得系统能够根据实际需求进行灵活组合，来更好的适应不同规模生产需求，在保证生产工艺运行高效性的同时，减少故障问题的发生[2]。同时，还可以应用大量通用化与标准化，如操作平台、PC机等，进一步提高了系统开放程度。

2.3 人机联合

集散控制系统集合了CRT图形显示与键盘操作技术，可以将现场生产工艺运行状态信息显示到屏幕上，这样操作人员便可以根据实际需求随意调取所需画面，并以提高生产效率为目的，利用键盘来输入对应指令，通过对生产过程的干预，减少运行故障的发生。

3 集散控制系统在电厂中应用实例

3.1 实力概述

以某电厂企业为例，为满足当地电力资源需求，企业规划建设4×300MW燃煤发电机组，一期工程建设2×300MW机组，1#机组、2#机组已经正式投入运行。生产工艺中所用锅炉为DG1025/18.2-Ⅱ13型亚临界、一次中间再热、自然循环、单炉膛、平衡通风、燃煤固态排渣炉[3]。发电机组为QFSN-300-2-20B型三相二极式汽轮同步发电机。另外，还设置有辅助工艺系统，其中除灰脱硫系统设置了MaxDNA分散控制系统。该系统核心为自动控制技术，可以同时实现数据采集、数据预算、设备监控以及连锁保护等多项功能。其将工业以太网作为系统构架，利用星形网络拓扑结构，在多重系统下实现工作站与现场处理单元的有效通讯，且可以实现全系统内数据的访问。

3.2 系统应用设计

3.2.1 硬件系统

（1）I/O模件。包括开关量输入卡、开关量输出卡、高电平模拟量输出卡件、热电阻输入卡件、模拟量输出卡件、I/O总线扩展卡件、热电偶模拟量输入卡件、计数/时间卡件等，且不同卡件容量与适配电源均具有差异性。

（2）分散处理单元。DPU与MaxNet网络连接，且不需要利用服务器中转数据，可以直接完成各种控制运算法则，有效执行顺序控制逻辑以及记录顺序时间，时间可以精确到1ms。

（3）电气控制系统计入DCS。电气控制系统设计成开放式、分层分布式网络结构，将系统划分为站控层与间隔层两部分。这样发-变组、厂用电系统设备控制，利用通讯处理机与电气监控以太网连接，而电气数据网利用网桥与DCS以太网数据网络通讯连接。同时，辅助系统电动机设备则可以通过串口通讯与电气通讯管理机连接，并通过现场总线连接电气测控单元，完成各生产设备的监控。

3.2.2 软件系统

（1）MaxVUE。系统操作人员可以利用其实现整个生产流程状态的监控，且根据系统警报来对生产工艺进行调整，通过对动作的纠正，降低生产过程中出现故障的可能性。

（2）MaxSTORIAN。可以实现电厂对用户数据采集、管理信息的获取，且可以根据实际需求，获得以往过程运行中产生的历史信息数据，为管理工作提供依据。

（3）MaxTOOLS。具有功能块图、顺序功能框图、阶梯图、结构文本等工具，满足操作人员应用需求。

4 结束语

将集散控制系统应用到电厂生产系统中，可以利用计算机系统以及各项软件，实现对整个生产流程的监控与管理，随时掌握工艺运行各项信息，且可以根据实际需求，通过键盘等方式下达指令对生产动作进行调整，来减少运行故障的产生，提高设备运行可靠性。

参考文献：

[1]于洋.集散系统在火电厂汽机锅炉控制中的应用研究[J].科技展望，2016，26（36209）：96.

[2]李文，梁庚.基于DCS的大中型火电厂电气控制系统的改造及应用[J].电气应用，2012，31（33101）：63-67+71.

[3]王伟平，武维善.基于HoneywellEPKS的热电站集散控制系统的设计和应用[J].华电技术，2009，31（20106）：56-58.

作者简介：李明，男，山东聊城人，本科，研究方向：工程管理。