微機分散控制系統（DCS）在火電廠的應用

引言：介紹分散控制系統的特點及其在火電廠的應用，認為 DCS 仍是目前火電廠熱控系統的主流；

隨著火力發電機組自動化的要求日益提高，現代火電熱工自動化技術得到了相應發展。其中最有代表性的是問世于 80 年代的微機分散控制系統（DCS），自誕生伊始，便展示出蓬勃生機，日益發展完善，并廣泛應用于大機組的自動控制。目前300MW以上的火電機組，都普遍采用DCS控制，200MW、100MW 機組也使用 DCS 進行改造，這主要是由于 DCS 系統給電廠在安全生產與經濟效益等方面帶來的巨大作用，使以往任何控制系統無法與其相提并論。

一、DCS 向開放化發展

火電廠自動化系統是由執行不同監控功能的計算機組成。為使多種計算機系統便于連接和通信，實現數據傳遞和資源共享，采用滿足 MAP/TOP 協議要求的開放式工業計算機系統是必然的趨勢。早期的 DCS 一般都采用專用控制網絡將自家的工作站或可編程控制器（PLC）等產品連接起來構成，在網絡中不允許連接其它廠家的產品或不同型號的產品。目前，DCS 各制造廠商紛紛將自己的專用網絡進行改造，使其符合國際標準，或在自己的專用網絡和普通網絡之間加入網關，使其與以太網、MAP 網連接，使已有產品向開放式系統改進和完善。

二、軟件不斷豐富

大型火電機組控制對象多且復雜，具有非線性、大遲延、控制參數相互影響、干擾源多等特點，使得自動控制系統設計難度較大。在采用 DCS 后，可充分利用其潛在能力，實現高級復雜控制算法，如自適應控制、模糊控制、預估控制、非線性控制、神經元控制等，以提高機組自動控制的質量。例如鎮海電廠200MW機組主汽壓和主汽溫的控制系統采用模糊控制技術，調節品質明顯提高；華能南通電廠將 N—90分散控制系統中Smith預估器功能應用于 350MW 機組的協調控制系統，取得成功。除控制類軟件不斷豐富外，一些管理類軟件、報警類軟件、診斷類軟件也在不斷優化和發展。

三、全 CRT 監控模式

20 世紀 90 年代，以 RISC 技術為基礎的 Workstation 引入 DCS 的人機接口（MMI），極大地豐富了 MMI 的圖形功能、編程功能及人機對話功能，并滿足過程監控的簡捷、方

便和實時性高的要求。90 年代初，國外新投運機組已實現了全 CRT 監控技術。在我國，DCS 應用初期，人們習慣和相信傳統的監控設備和監控方式，因此在工程設計中仍配置

了大量的傳統監控設備作后備，經過近幾年實踐，DCS 在火電廠運行的可靠性得到了普遍肯定，目前工程設計中已取消大量傳統的后備監控設備，僅保留少數幾個緊急停機開關，預計不久，火電單元機組全 CRT 監控技術將被廣泛接受；另外，近年來大屏幕顯示技術引入 DCS，大大改善了人機界面。

四、DCS 功能覆蓋面的一體化

早期火電廠 DCS 主要實現數據采集與處理（DAS）、模擬量控制功能（MCS），并逐步實現順序控制功能（SCS），目前有的 DCS 還覆蓋了爐膛安全監控系統（FSSS）和汽輪機電液調節系統（DEH），也就是說實現 DCS 一體化的方式有二：一是由 DCS 實現 DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH五大功能，這樣硬件型號統一，相互通信接口方便，在簡化系統、減少監視操作面和便于維護管理等方面具有明顯的優越性，但價格較貴，且要求廠家具有 FSSS 和 DEH 的設計運行經驗，目前除貝利公司外，西屋公司、ABB 公司和日立公司等均已具備這一能力和經驗。

五、實現輔機 DCS 控制

我國火電廠主機控制系統已廣泛采用 DCS，并達到國際較先進水平。但輔助系統的控制卻不同，按照目前各電廠輔助系統控制設備的配置情況，一些主要的輔助系統，如除灰、除渣、輸煤、化學水處理等均采用 PLC 與上位計算機組成的控制系統，一些較為次要的控制系統近年來也逐步采用小型 PLC 進行控制，但在技術及管理上暴露出很多問題：較為分散的控制室不易管理；各個控制系統采用不同的硬件和軟件，給備品備件管理、人員培訓及維護等造成了一定難度。但若能實現輔助系統的DCS控制，就可解決這些問題。

隨著DCS、網絡、計算機、大屏幕及PLC控制技術的日益成熟，在較為成熟的大機組上推廣采用DCS技術的條件已經具備。對輔助系統的集中控制可采用多種技術方案，

可將輔機系統接入主機DCS，或采用高度集中后，再與主機DCS和MIS連接在一起。實現主控室對輔助系統的監控。以實現減員增效，提高管理和技術水平。

結束語

DCS是集中了分散儀表控制系統和集中式計算機控制系統的優點發展起來的一種系統工程技術。它采用控制功能分散、操作管理集中、信息共享的基本原則，既具有監視功能（如DAS），又具有控制功能（如CCS、SCS、FSSS、DEH），結構上采用能獨立運行的工作站進行局部控制，工作站間采用局部網絡進行通訊實現信息傳遞，在功能上，采用分層遞階控制思想，并可與更上一級計算機或網絡系統進行通訊聯絡。火電廠DCS的應用在不同程度上提高了火力發電機組的數據采集與處理、生產過程控制、邏輯控制、監視報警、聯鎖保護、操作管理的能力和水平，是目前熱控系統的主流，其自身也在不斷完善和發展，在火電廠熱工自動化領域有廣闊的應用前景。

參考文獻

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（作者單位：華電能源股份有限公司佳木斯熱電廠）