火电厂中计算机自动控制系统的应用现状与发展趋势探讨

火电厂中计算机自动控制系统的应用现状与发展趋势探讨

程凯

江西赣能股份有限公司丰城二期发电厂331100

摘要:对于火电厂的发电机组来说，自动化控制系统的重要作用就是保证自动化设备安全运行，在自动化控制系统运作的时候可以适当减少劳动强度是劳动条件得到根本改善的重要途径和措施。文章对火电厂的计算机自动控制系统的特性、应用现状及发展趋势进行了探讨，以供同仁参考。

关键词:火电厂；计算机自动控制系统；特性；应用现状；发展趋势

一、火电厂中DCS分散控制系统的特性

（1）可靠性程度高。DCS的分散控制性能使得系统运行时的风险大大降低，若其中一个操作点出现问题，不会影响其他系统的正常运转。

（2）开放式的运行。火电厂的系统操作是通过计算机分工合作，进行监视控制来达到执行任务这一目的，完全是自动化的流程。火电厂为了使DCS信息数据传输和通信更为便捷，对计算机系统的开放性有了更高的要求，配置的升级对DCS的运行有着重要的影响。

（3）灵活性通过组态软件根据不同的流程应用对象进行软硬件组态，即确定测量与控制信号及相互间连接关系、从控制算法库选择适用的控制规律以及从图形库调用基本图形组成所需的各种监控和报警画面，从而方便地构成火电厂所需的控制系统。

（4）易于维护，功能单一的小型或微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障，节约了火电厂运行成本。

（5）协调性，火电厂各工作站之间通过通信网络传送各种数据，整个系统信息共享，协调工作，以完成控制系统的总体功能和优化处理。

（6）控制功能齐全，控制算法丰富，集连续控制、顺序控制和批处理控制于一体，运用于火电厂可实现串级、前馈、解祸、自适应和预测控制等先进控制，并可方便地加入所需的特殊控制算法。DCS的构成方式十分灵活，可由专用的管理计算机站、操作员站、工程师站、记录站、现场控制站和数据采集站等组成，也可由通用的服务器、工业控制计算机和可编程控制器构成。处于底层的过程控制级一般由分散的现场控制站、数据采集站等就地实现数据采集和控制，并通过数据通信网络传送到生产监控级计算机。生产监控级对来自过程控制级的数据进行集中操作管理，如各种优化计算、统计报表、故障诊断、显示报警等。随着计算机技术的发展，DCS可以按照需要与更高性能的计算机设备通过网络连接来实现更高级的集中管理功能，如计划调度、仓储管理、能源管理等。

二、火电厂中计算机自动控制系统的应用现状

目前，DCS在我国火电厂中的应用经历了试点、总结、推广的各阶段，现已成功地在各火电厂运行。DCS的应用改变了火电厂自动化投入率低的状况，除受主、辅机可控性限制外，一般机组的自动化投人率都可达90%左右。这充分说明了DCS的综合控制能力，从而保证了火电厂高质量、安全运行。也明显地改善和提高了火电厂自动化水平。虽然在一些火电厂也不同程度地出现过DCS硬件损坏情况，基本规律是早期投运的系统出现硬件损坏数量比近期的多，新建电厂比扩建多，调试投运初期比正常运行多。调试、投运初期，硬件损坏率高的原因是多方面的，除因DCS系统本身质量问题引起外，还与电厂安装DCS的运行环境恶劣、电源质量差、安装接线及送电不当等有关。后一种非制造质量引起的硬件损坏采取某些措施是可以避免的。例如:合理安排施工进度，建立有关规章制度，加强监督检查等。而某些DCS出现过“死机”现象。一般都是个别操作员站发生死机，同样也是在调试及投运初期出现的次数多于正常运行。操作员站死机现象出现与制造质量不好有关，有时也由操作员操作不当引起。由于电站设计时都配备了多台操作员站(一般4-5台)，各操作员站功能相同，一台操作员站故障后，运行人员可利用另外几台操作员站维持机组正常运行，有的死机现象出现后能很快恢复，对机组运行影响不大。

三、火电厂中计算机自动控制系统的发展趋势

随着计算机技术及网络通讯技术的迅猛发展，DCS将不断完善，并推出功能更强、性能更可靠的新型产品。结合火电厂家的实际情况DCS应向智能化、通用化、标准化、网络化方向发展，使其在火电厂中得到更加广泛的应用。

（1）智能化。在火电厂控制的各系统功能(MCS.SCS.CCS.FSSS.DEH.BPS)中，传统的PID控制策略已能较好地实现。但尚有一些问题没有得到很好的解决，例如，燃烧过程的动态优化问题、钢球磨中储式制粉系统的控制问题、大范围变工况时再热汽温的控制问题等。这些问题多半涉及到非线性、大时滞、慢时变、分布参数和非确定性控制问题，用传统的控制策略是难以解决这类问题的。因此，必须探讨先进控制策略、特别是智能控制策略的应用问题，应采用人工智能的方法去解决。

（2）通用化、标准化。现阶段DCS仍是自成体系，相对独立的系统，不同厂商生产的DCS之间、DCS与其它控制系统(如PLC控制系统)之间相互通信困难，形成电厂中目前存在的“自动化孤岛”现象。随着计算机及网络技术的发展，DCS将是一种通用化、标准化的系统，具有良好的开放性，能满足用户不断提高的要求。在硬件上，DCS将采用更多通用的、标准化的技术，专用的产品将越来越少高性能的工业微机及工作站被大量采用，通用网络结构淘汰专用网络。在软件上，网络通信协议向国际标准靠拢，实现网络通信协议标准化通用化、标准化的商业性软件包将被大量采用，极大提高DCS的适应能力。今后，电厂自动控制系统将以系统集成的方式构成应用系统。DCS将与辅助车间(例如输煤、化学、除灰、循环水等)控制系统双向通信，实现无缝连接，为全厂监控和管理信息网络化奠定基础。

（3）网络化。随着网络技术的不断发展，现场总线网与互连网Internet技术的出现，DCS的上层将与互连网Internet融合在一起，而下层将采用现场总线网技术，使控制网络延伸到现场，形成以控制网(以现场总线网为基础)、系统网(传统的DCS网络)、管理网(适应管理控制一体化要求的SIS/MIS上层网)所构成的网络构架。在现场总线网技术出现以前，DCS的内部信息以数字量形式传输，而现场仪表与系统仪表之间的信息仍然以模拟量形式传输，是半数字控制系统。

在半数字控制系统中，仪表的零点漂移和传输误差问题仍然存在:现场仪表与系统仪表之间的信息仍然是点对点的单向传输；现场仪表之间同样不能直接交换信息。现场总线网的出现，彻底地改变现场信息的传输模式。基于现场总线网技术的DCS是一种全数字控制系统，控制系统内部、以及现场仪表与系统仪表之间的信息全部以数字量形式传输。它不但具有计算机控制系统的全部优点，而且现场仪表的零点漂移和传输误差问题得到了解决；现场仪表与系统仪表之间的信息传输成为多点、多变量的双向传输现场仪表之间能够直接交换信息。具有巨大的经济效益前景。

四、结语

总之，在目前的火电厂控制系统中，DCS自动化的控制技术是发展最快的，也是实用价值比较高的一种技术，作为火电厂的自动化技术人员应该通过不断学习来努力提升自己的专业水平，对于国内外的自动化发展状况也要时刻关注，为提高企业自身乃至我国的火电厂的自动化控制水平贡献出自己的一份力量。

参考文献:

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[2]康支霞，王兵树，张宪.火电厂现代化控制系统发展方向探讨[J].仪器仪表用户，2010(5).

[3]刘火军.DCS在火电厂控制系统中的应用现状及展望[J].科技信息,2013(22)