基于DCS下的锅炉自动控制应用

基于DCS下的锅炉自动控制应用

史昕平

大唐韩城第二发电有限责任公司   陕西省韩城市   715400

摘要：热工自动化DCS系统是火力发电厂运行过程中不可缺少的重要系统之一，运行水平与发电厂生产效率及生产安全联系密切。DCS系统由5个子系统共同组成，不同子系统均具有其独特作用。技术人员应加强系统推广及应用，结合发展趋势加强电厂热控系统完善，提高DCS系统智能化及一体化水平，提高我国电厂的生产效率及质量，使电力供应更加稳定连续。

关键词：DCS；锅炉自动控制；应用

引言

引入DCS技术建立连锁防护体系，保证了生产和运营绝对安全，使得自动化的无人值守得以切实实现，在日后工业发展中，自动化将会被大量使用，从而实现真正的现代化、智能化。

1DCS控制系统内涵、组成

1.1DCS控制系统内涵

作为一种新型控制系统，DCS控制系统具有集散性特征，这是传统控制系统无法做到的。DCS控制系统由计算机控制系统衍生而来，可利用软件环境更新及工作思维应用的措施，实现管理环节及管理流程完善。在局域网影响下，DCS控制系统运行环节更加安全，控制具有时效性，可实现覆盖范围全方位控制，系统整体均处于被监控条件下。

现阶段，DCS系统已在我国电力行业实现了广泛的应用，在热工控制环节中取得了瞩目的成绩。针对火力发电机组而言，可应用DCS控制系统掌握锅炉炉膛内部运行状态，收集的数据可利用集中处理的方法完成分析。此外，依托DCS控制系统可强化火力发电机组运行效率，使机组运行过程更加可靠，确保热工控制安全运行。

1.2DCS系统的构成

DCS的控制结构可划分为上位系统与下位系统，其主要算法主要以模糊PID控制算法为主。上位系统与总系统之间相互连接，主要负责对数据信息的残采集、储存、处理等工作，其能够对DCS上位机加以全方位控制，同时通过配套软件功能设定与调解控制参数，能够同时监测整个系统的工作情况，一旦发现系统有任何异常，便会立刻发出警报，对上位系统关键在于对其进行监测。下位机主要通过PLC进行控制，PLC与现场各有关设备相连，以达到DCS与现场设备的通信，通过与下位机联机，能够实现对整个系统的动态监测。目前，在DCS系统中，S7-300系列PLC是常见自动控制系统，本系统是以WINCCV6.0为基础，以SIEP7V5.3为开发平台，其系统接口均为Windows。

2火电厂热工自动化DCS控制系统应用优势

第一，兼容性更强。在电厂机组运行过程中，多项设备均保持协同运行状态，干扰源及控制参数数量庞大，干扰源及控制参数呈现出非线性分布的特征，二者之间相互影响，电厂自动化设计工作难度大幅提高，应综合考量多个影响因素。DCS控制系统能够强化机组自动化控制水平，简化高级控制算法，提高系统兼容程度。第二，可实现远程智能输入及输出。远程智能输入及输出系统是一个独立系统，由智能前端、现场总线及计算机适配器共同组成。智能前端也被称为控制装置，可实现电热阻测量，准确度更高。此外，远程智能输入输出系统还可实现AD及DA的灵活转换。现场总线可实现全数字串行通信，支持点对点、点对多等多种工作方式。计算机适配器可实现网络综合管理，具有协调性。此外，该系统还可实现主动系统信息转换，远程智能输入输出系统能够提高DCS控制系统运行过程的稳定性、兼容性与安全性。第三，实现DCS辅机控制。在火电厂运行时，DCS控制系统可对全体系统进行集中控制，可应用多种技术方案使辅机系统及主机DCS相连接，还可实现MIS与主机DCS连接，工作效率可得到显著的提升，运行成本大大降低，管理系统工艺技术水平更高。第四，可实现全过程监控。在电网系统设计过程中，为减轻设计难度，通常会取消部分后备监控设备，仅保留少量的停机开关。CRT监控技术及DOC大屏幕显示技术已在我国绝大部分电厂实现了推广与应用，可实现人机界面优化，降低监控人员工作压力，减少人工成本支出，确保电厂运行更加安全稳定，经济效益可得到显著的提高。

3火电厂热工自动化DCS控制系统创新方法

3.1强化输入信号稳定性与可靠性

提高DCS控制系统输入信号的稳定性与可靠性，才能够确保控制系统运行的精确性。首先，应提高控制系统的电气设备及零部件可靠性，避免受零部件故障因素影响，造成信号传输故障发生。其次，应加强主界面功能模块更新及优化，丰富控制系统功能，使控制系统能够更加高效准确的获取个性化需求。

3.2优化预警系统

DCS控制系统内部的预警系统可实现锅炉运行过程监督，安全性能够得到保障，锅炉设备运行故障问题可被及时发现及解决。在预警系统设计过程中，应提高其智能化及人性化水平，将智能技术、网络一体化技术应用在设计环节中，实现设计方案优化及完善。除此之外，预警系统内还应融合设备维修状况及锅炉系统操作流程等信息，使工作人员准确掌握各维护及保养信息，使锅炉设备运行状况得以准确地呈现。

3.3将DCS方式与电气控制系统相整合

将DCS方式融入电气控制系统中，可利用DCS逻辑组态功能完成电气设备与热控设备分散控制，提高设备控制及监控水平。首先，将DCS数据采集系统与电气控制系统相整合。其次，将接收信号转换为DCS可识别的信号，随后接入DCS系统中，传输至控制中心内，利用电气控制系统实现热控设备及电气设备的集中管理与控制。

4DCS控制系统发展前景

虽然相关技术已实现了大范围的推广及应用，但火电厂运行过程中的DCS控制系统应用水平仍有待提升。为了实现长远发展目标，应做好DCS控制系统优化及完善。未来，DCS控制系统发展前景主要体现在以下几点。第一，单元锅炉、汽机及电气控制一体化。DCS控制系统可实现机组运行参数、收集与分析及统一管理，为实现锅炉、汽机及电气控制一体化，可采取以下几种方法展开研究。首先，在系统设计过程中，全面考量锅炉、汽机及电气控制与连锁保护监控功能。其次，工作人员还应协调操作电气监控、电气操作、程序逻辑及接口。第二，加强智能PID技术应用。DCS控制系统在电厂热工控制过程中应用广泛，核心为PID控制器。传统PID控制器具有延迟低、线性的特征，可建设准确的数字模型，参数更加精确，系统适应性更强。电厂热工控制与其他工作过程存在显著差异，具有随机性、复杂性、非线性的特征，传统PID控制很难准确的确定数字模型及整体参数，应做好PID控制改进。智能PAD控制器由传统控制器及智能控制技术衍生而来，依托智能控制技术可实现传统PID控制适应性差、参数整定等局限突破，控制算法准确性及系统稳定性二者之间的矛盾能够得到有效解决，系统运行更加稳定。智能控制技术涵盖自适应控制技术及模糊控制技术等，现已成为电厂热工DCS融合控制系统研究的重点。但智能控制技术与传统PID控制相融合后衍生出的智能PAD控制技术仍处于理论研究及仿真模拟阶段，仅有少量应用于大型电厂锅炉燃烧过程及锅炉水位控制过程中。电厂规模及控制过程更加复杂，控制系统由传统的PID控制向智能PID控制转变已成为一个必然发展的过程。

结束语

在DCS控制系统运行过程中，电脑为控制中枢，互联网为控制桥梁，可应用多种监控设备实现多种工业设备控制，使生产过程得到全面有效的管理。DCS控制系统涵盖多种技术，例如，多媒体技术、网络通信技术及计算技术等，具有众多优势，可结合人机界面及通讯界面实现多种功能DCS系统网络安全性更强，设备运行过程更安全可靠。在DCS控制系统运行时，当某环节关键控制单元出现故障问题时，该单元及相关单元能够及时被转移至其他程序内，整个单位运行过程更加安全。

参考文献

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