DCS之淺談

邵明法

摘 要：本文介紹了DCS的主要組成和結構及在小型火力熱電廠的應用，如何通過設置參數，實現熱電廠系統的穩定和自動調節和及時反饋控制，結合現場情況針對DCS在實際生產中出現的問題提出相應的改進方案。

關鍵詞：小型熱電廠；DCS控制；應用

中圖分類號：TP27 文獻標識碼：A

引言

隨著技術的不斷更新和進步，計算機在自動控制中起到了不可代替的作用。在現代化控制系統中，DCS控制系統得到大量應用。它主要用于工業控制，在石化、化工、電力等行業。之所以叫離散控制系統，因為它的原理就是“集中控制，分散風險”。要用到的知識，包括控制原理、儀表、電氣等方面的知識；軟件方面，各家是不同的，但基本都是基于windows平臺、基于數據庫技術的。

一、 DCS系統組成

1人及界面，操作員站、工程師站、歷史站，俗稱上位機，用于操作設備，監視參數，系統組態，歷史記錄等；

2 DPU，俗稱下位機，用于執行系統邏輯、運算并發出指令；

3 I/O模件，用于收集現場一次設備、元件的參數，硬接線實現，分模擬量和開關量等；

4繼電器柜，用于執行DPU的指令，如設備啟停等；

5系統電源柜，用于DCS系統電源供給，雙路；

6數據高速公路，同軸電纜或雙絞線，用于數據傳輸；

7數字交換機，用于聯系上位機和下位機的樞紐；

二、主要組成部分

1中央處理器

處理器是整個系統的大腦，處理器的配置應滿足分散度要求、負荷率要求，并能兼顧系統相對獨立完整的要求。 在一些DCS中，子模件智能化程度較高，具有邏輯處理功能，如和利時MACSV系統的FM-801，中控JX_300_XP系統的XP243主控制卡。

2通訊接口

通信接口簡單來說設備需要與外部設備交換數據，網口是通信接口（如RS-232/485），DCS與其它系統的通訊也越來越容易，在應用中要進行總體規劃，規范設計，避免接口通訊中重復使用及通訊代碼的設計錯誤。

3報警顯示系統

在實際工作中，會出現各種問題和應急情況，通過所設報警元器件自動探測發生在布防監測區域內的侵入行為，產生報警 信號，并提示值班人員發生報警的區域部位，顯示可能采取對策的系統。

4保護投切設置

投切系統應該是有效和快速的，DCS應設計成保護投切設置最好，能過零投切、實時跟蹤、平滑調節，就保障了系統的穩定運行和供電質量，但是由于在實際改造中出現了故障多、設計程序復雜、維修困難，使得投切過程復雜操作比較頻繁，使保護功能缺失。

5電源

要求控制柜和使用模塊供電可靠：一般有專用電源模件采用雙重熱備、確保各機柜也能做到獨立供電，可靠運行高。

6接地

DCS是弱電控制系統，非常易受干擾。一點接地的屏蔽可靠，屏蔽線上不會有電流，就不會有干擾的電流產生磁場。如果二點或二點以上接地，二接地點之間的連接線在外界磁場的影響下，會產生環流，這個環流又會產生磁場來干擾DCS，所以，提倡一點接地。

三、實際應用

2008年我廠針對兩套傳統熱電廠鍋爐系統應用浙大中控工程有限公司研制的jx300分散控制系統對熱電廠部分系統進行技術改造，jx300系統的節點從功能上分成操作員站、工程師站和現場控制站三種類型，站上運行的軟件是浙大中控系統專用的實時監控軟件。功能有：動態跟蹤、時間顯示與會話、歷史報警顯示、打印報表、歷史庫儲存和查找，該站配以浙大中控組態軟件包，供用戶實現應用系統的組態 現場控制站是DCS系統完成現場測拉的重要站點。該站主要完成兩項功能：信號的轉換與處理和控制運算。

1鍋爐系統控制方案

（1）改造原則。2008年首先對兩臺15t/h中溫中壓鏈條鍋爐進行DCS改造，輔助部分仍由智能和常規儀表控制。

（2）鍋爐運行控制任務。① 過程檢測：對常用的物理參量（如壓力、溫度、流量等）進行連續測量和顯示，并為自動調節和安全保護提供（4---20ma，0---10v）檢測信號。② 過程調節：利用反饋原理和自動控制原理對鍋爐運行參數進行調整，當外部參數發生變化時及時跟蹤和調整。③程序控制：原有的控制仍由PLC程序控制。（S7--300系統）④連鎖保護系統：系統必須具有超過設備要求時（如：聲光報警和急停操作）。電氣聯鎖保護是為防止設備在啟、停過程中由于操作錯誤而造成事故。

（3）控制參數。根據需要，分別對：① 水位；② 壓力；③ 主汽壓力；④ 分汽缸出口穩壓；⑤ 鍋爐膛負壓；⑥主機汽溫度；⑦ 汽包水位；⑧ 爐排轉速；

（4）燃燒系統的控制。要做到偏差還沒有形成之前，最好用微分調節作用消除，可以改善系統的動態性能。在微分時間選擇合適情況下，可以減少超調，減少調節時間。微分作用對噪聲干擾有放大作用，因此過強 的加微分調節，對系統抗干擾不利。微分作用不能單獨使用，需要與另外兩種調節規律相結合，組成PD或PID控制器。常規的P、I、D調節跟隨性較差，無法完成這樣一個大滯后系統的自動調節。采用基于模糊理論的專家系統方案，可較好地實現對鍋爐燃燒系統的自動控制鍋爐參數中。

（5）設備中閥門的調節。閥門的開量是保證自動控制的關鍵，依據以往的經驗，爐排轉速達到一定限額將不再對汽包壓力起決定作用。 勢必會污染環境。這就要求及時調節煤質、爐況、變頻器轉速，在運行中需根據現場情況及時調整。

（6）運行效果和問題。自從2008年對兩臺設備進行DCS改造后，兩套鍋爐系統基本實現了自動控制。通過設置合適的參數（爐排轉速、鼓風轉速、引風轉速限幅值），基本保證了煤的充分燃燒，減少了環境污染.實現了正常工作時整個鍋爐系統的自動控制。

結論

DCS在我國被大量的應用在各行各業中，特別在我國火電廠的普遍應用使機組的自動化水平明顯提高，新的電力形勢要求我們從管理、設計、考核、培訓等多方面著手，進一步提高DCS的安全可靠性，改善DCS自動控制效果，使DCS在火電廠的應用達到新的境界，充分發揮它的性能和優勢。

參考文獻

[1]侯自林.過程控制與自動化儀表[M].北京：機械工業出版社。2000.

[2]Siemens Co.Ltd.SIMATIC NET網絡解決方案工業以太網[z].北京-.Siemens Co.Ltd，2001.