熱電廠DCS的應(yīng)用與現(xiàn)狀

摘要：DCS是一種新的監(jiān)控技術(shù)，以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，在生產(chǎn)過程中能夠集中監(jiān)控，操作，管理和分布式控制功能，綜合4C技術(shù)而發(fā)展形成的，在發(fā)展過程中不斷完善，目前應(yīng)用廣泛。有巨大的應(yīng)用前景，適應(yīng)當(dāng)前市場對于系統(tǒng)的需求。當(dāng)前，分散控制系統(tǒng)已逐漸成為工業(yè)生產(chǎn)過程自動控制裝置的主流

關(guān)鍵詞：DCS；組態(tài)；熱電廠；控制；系統(tǒng)

中圖分類號：TM621.6 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 (2012) 10-0236-01

一、有關(guān)DCS應(yīng)用和發(fā)展

自二十世紀(jì)七十年代問世以來，DCS隨著計(jì)算機(jī)、控制、網(wǎng)絡(luò)通信、組態(tài)軟件、信息集成和數(shù)據(jù)庫技術(shù)的發(fā)展而不斷更新，現(xiàn)已廣泛引用于各個(gè)行業(yè)。自其問世，二十年間經(jīng)過不斷的完善，DCS的各方面性能都得到了很大的提升。也就是說，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展DCS越來越朝著開放，標(biāo)準(zhǔn)化，產(chǎn)品化的方向發(fā)展。

分散控制系統(tǒng)（DCS）是生產(chǎn)過程監(jiān)視、控制技術(shù)發(fā)展和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用的產(chǎn)物，它包括了當(dāng)今熱工自動化的所有精華，即：控制（Control）、報(bào)警（Alarm）、監(jiān)測(Monitor)、保護(hù)(Protection)。DCS工程師站可以在離線或在線狀態(tài)下對DCS進(jìn)行配置，負(fù)責(zé)DCS的組態(tài)工作以及進(jìn)行在線監(jiān)控。作為DCS的配置工具（即組態(tài)軟件），主要功能是控制、維護(hù)其網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。在線運(yùn)行時(shí)監(jiān)視其各個(gè)網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上的運(yùn)行情況，工程師能通過工程師站對系統(tǒng)配置及參數(shù)設(shè)定進(jìn)行調(diào)整，在集中的時(shí)間節(jié)點(diǎn)控制系統(tǒng)，確保DCS處于最佳工作狀態(tài)。可以說，DCS的優(yōu)良程度，關(guān)鍵就在于系統(tǒng)組態(tài)功能的開放程度。

二、DCS系統(tǒng)特點(diǎn)

（一）分散性：分散的控制，分散的地域，以及分散的設(shè)備，不僅在一定程度上使功能分散，有利于將功能發(fā)揮到最大化。同時(shí)也使危險(xiǎn)分散。其分散的理念、功能分層體系，都有助于幫助運(yùn)作人員獲得機(jī)組的綜合信息，并有效的分散機(jī)組的危險(xiǎn)因素。DCS在熱電廠的應(yīng)用中，其功能體系基本上是由過程站和管理站共同組成。主流DCS普遍采用控制器冗余配置，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，冗余配置的部件介入并承擔(dān)故障部件的工作，由此減少系統(tǒng)的故障時(shí)間。

（二）集中性：即 DCS系統(tǒng)的集中管理、監(jiān)視與操作。用通信網(wǎng)絡(luò)將分散的設(shè)備構(gòu)成統(tǒng)一的有機(jī)的整體，并采用分布式數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)的信息集合，達(dá)到信息共享的目的。

（三）自治性：是指系統(tǒng)中的各臺設(shè)備都能夠獨(dú)立的進(jìn)行工作。控制站自主輸入、運(yùn)算、控制和輸出，操作員站能夠自主的進(jìn)行監(jiān)視、操作和管理等操作，工程師站也能夠及時(shí)進(jìn)行在線或離線管理。

三、DCS在我國電力行業(yè)的現(xiàn)狀及未來發(fā)展方向

近年來的資源短缺以及由此引發(fā)的電力投資熱潮，使的電力行業(yè)的DCS需求高達(dá)18億元，強(qiáng)勢的占據(jù)了整個(gè)市場三分之一的份額，甚至超過了石化和化工這些傳統(tǒng)應(yīng)用DCS的強(qiáng)勢行業(yè)。

同時(shí)中國的DCS有較強(qiáng)的本土供應(yīng)商力量。與PLC，變頻器等自動化產(chǎn)品有別，DCS市場中國內(nèi)供應(yīng)商占相當(dāng)?shù)姆蓊~。這一點(diǎn)與DCS的行業(yè)性和擴(kuò)展性、可靠性的特點(diǎn)分不開。這使得國內(nèi)興起了和利時(shí)，新華這樣的企業(yè)。但其業(yè)務(wù)主要是面向中低端市場，與國外主流廠商間產(chǎn)品的競爭并不明顯。

目前，主流DCS產(chǎn)品有：OVAION，ABB，GE的XDPS，和利時(shí)，國電智深等 。

四、有關(guān)DCS系統(tǒng)在熱電廠方面應(yīng)用的優(yōu)勢

（一）多樣性：在熱電廠中，DCS最主要的功能就是“控制”，就是指利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對生產(chǎn)過程的操作管理進(jìn)行集中監(jiān)視和分散控制。DCS現(xiàn)場控制單元的最低水平，一般有幾十種運(yùn)算控制算法和其他的一些數(shù)字和邏輯功能。如四則運(yùn)算，邏輯運(yùn)算前饋，PID控制，自適應(yīng)控制和延遲補(bǔ)償，以及順序控制和連鎖保護(hù)和報(bào)警功能等各種。

（二）靈活性：是指配置軟件到不同的硬件和軟件配置，應(yīng)用程序?qū)ο螅鶕?jù)不同的過程從而去認(rèn)定測量和連接信號之間的關(guān)系，從控制算法庫選擇適當(dāng)?shù)目刂埔?guī)律并從圖形庫選取基本圖形組成所需的各種監(jiān)控和報(bào)警畫面，從而便捷的組成所需系統(tǒng)。

（三）先進(jìn)性和繼承性：硬件方面采用的是先進(jìn)的計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)以及入機(jī)接口；軟件方面也同樣選用先進(jìn)的操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、網(wǎng)絡(luò)管理和控制語言；控制算法方面選用自適應(yīng)、預(yù)測、優(yōu)化等先進(jìn)的控制技術(shù)。DCS較快的更換繼承，體現(xiàn)在新、舊系統(tǒng)互相兼容，從而帶來更好，更大的利益給客戶。

五、有關(guān)DCS熱電廠應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)性分析

（一）投入分析

因?yàn)殡娏ν顿Y熱潮，使得熱電廠機(jī)組容量不斷增大，機(jī)組數(shù)量也隨之增多，DCS系統(tǒng)從長遠(yuǎn)和現(xiàn)實(shí)等諸多角度考慮都是非常符合經(jīng)濟(jì)與社會效益的，所以將多臺機(jī)組有機(jī)的融合到DCS系統(tǒng)之中，這樣可以在資金投入上用一套DCS的投入將多臺機(jī)組的控制同時(shí)得以實(shí)現(xiàn)。這樣的投資無疑是非常合算的。做更長遠(yuǎn)的規(guī)劃，關(guān)鍵在于，在投資的DCS系統(tǒng)，可以提供未來大容量機(jī)組可靠運(yùn)行的實(shí)際數(shù)據(jù)，和寶貴的運(yùn)營經(jīng)驗(yàn)。

（二）維修分析

由于DCS系統(tǒng)能夠?qū)?shù)據(jù)多次調(diào)用，不需要僅僅為了某項(xiàng)功能的完成而多加測點(diǎn)，這樣最大的好處就是減少了滲漏點(diǎn)、監(jiān)測點(diǎn)、故障點(diǎn)的發(fā)生。這意味著DCS系統(tǒng)運(yùn)行五年的周期間，維修費(fèi)用基本為零。大大提升了熱電廠的利潤，同時(shí)減少了維修這個(gè)中間環(huán)節(jié)所帶來的消耗。

（三）備品備件的種類和數(shù)量得到減少

由于維修的投入減少，相應(yīng)的也使備品備件的種類和數(shù)量減少，也就是說，與之相關(guān)的需要打交道的儀表控制設(shè)備制造廠商也隨之減少。

（四）減少勞動力

對于工藝生產(chǎn)的運(yùn)行所需要的儀表控制設(shè)備較少，也就在一定程度上能夠降低了對廠商的依賴，減少儀表控制系統(tǒng)所需的人員，相應(yīng)也減少培訓(xùn)所要支出的費(fèi)用。系統(tǒng)還提供了過程實(shí)時(shí)參數(shù)和歷史數(shù)據(jù)的管理，提供性能計(jì)算，設(shè)備壽命計(jì)算等功能。這是傳統(tǒng)的儀表控制系統(tǒng)所不能及的。

六、結(jié)語

目前，DCS在電氣應(yīng)用系統(tǒng)中是比較理想的。不僅可以極大減少人為誤操作，有效提高安全性能，還可以將電氣重要開關(guān)的保護(hù)動作情況記憶儲存下來，便于事后對故障原因進(jìn)行分析，防止類似故障的再次發(fā)生。提升運(yùn)作的可行性。

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