浅谈电厂电气监控中的DCS运用

浅谈电厂电气监控中的DCS运用

李钜华

前言：DDCS指的是集散控制系统，它是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机，通信、显示和控制等4C技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。其实现了对电气功能的控制，能够实现空间上的集散控制，而且能够将信息高效地传输到每一个系统中，实现了系统的分散化管理，从而能够将各个系统上的信息进行整合，进行集中的监测和管理。DCS系统的主要有：友好性、实时性、独立性、灵活性、协调性等特征。

一、电厂DCS功能优势分析

DCS系统是过程控制专家们借用计算机局域网研究成果，把局域网变成一个实时性，可靠性要求很高的网络型控制系统，运用于过程控制领域。在电厂中，典型的DCS控制系统如图所示。这样的控制系统给我们带来以下一些好处：①故障分散是推出DCS系统的最大理由，DCS系统就是要解决集中控制系统致命的弱点—故障集中。故障分散的理由是DCS系统采用了大量的微处理器，各个微处理器承担一个范围较小的（地域上）控制任务，某个微处理器故障不会影响整个系统的正常工作。②缩小控制室尺寸或控制表盘的长度。③大量缩减控制系统所需的电缆。④大量减少控制系统所需的备品备件种类及数量。⑤减少工艺生产的运行对仪表控制设备厂商的依赖，减少仪控人员培训所需的费用。⑥提供了控制系统构成的灵活性，具有组态便利和可扩展性。⑦实现过程实时参数和历史数据的管理，提供性能计算，设备寿命计算等功能。这是传统的仪表控制系统所望尘莫及的。

二、发电厂DCS系统电气应用

发电厂电气DCS系统主要是用来监控发电厂各电气设备的运行参数，对运行状态进行集中监视和控制，采用分层分布式结构。

1）控制部分。主控机是由计算机、CRT和外围设备组成，一般安装在发电厂的主控室内，CRT能显示系统运行状态、设备参数和各种操作指导等，并可同时和单独地提供报告和画面显示，当模拟量越限时，显示并打印报警信息，包括越限对象名称、编号、越限参数值以及越限时间，并能累计越限次数。现场控制级主要由PLC和各种检测装置组成，PLC实现对各电气设备的控制以及与上位机的通信，把采集的信息实时反馈给上位机；电机控制装置主要由大功率接触器、断路器及显示板组成，其控制电路由PLC控制，实现电机正反转，从而控制流量、压力、温度等，并可显示各参数值。

2）通信部分。主控级网络操作单元与现场监控单元之间的通信采用主从工作方式，网络操作单元是主站，现场监控单元是从站。通信由网络操作单元发起，只能进行主站与任一台从站之间的通信，两台从站之间不能直接通信，若要通信需要从主站中转，现场监控单元采用PC总线接插板技术，内部配有一块RS-485通信卡，主要完成物理层和数据链路层的任务。为适应发电厂的工作环境，通信卡中使用了电源隔离、光电隔离等抗干扰技术，能有效防止外界的干扰，提高系统工作的稳定性。

3）电气监控系统与DCS的连接方式。电气监控系统与DCS的连接主要有硬接线方式和现场总线连接方式。两种方式各有优缺点，而运用硬接线和现场总线相结合的方式，使系统抗干扰能力增强，减少了平时检修维护量，提高了安全可靠性，减小了投资成本。

4）后台机系统。该系统包括DCS系统和电气工作站，DCS系统对电气设备进行控制，通过通信管理层获得所需的其它信息，送至电气工作站。电气工作站是以工控机为主机接受来自通信管理装置上的信息，并进行处理分析来完成监控功能。

三、电厂中DCS应用的关键问题分析

1）系统设备间的搭配。为了提高电厂DCS系统在电气控制系统中使用可靠性，首先，电厂电气专业相关技术人员应该对系统变送器控制状态、点表清单、以及明细等进行详细归类总结，然后由专业人员依据电气人员所列变送器相关明细表进行分配。另外，电厂电气专业相关专业技术人员还应就电气DCS系统设置过程中可能存在的技术问题，与DCS系统的生产厂家相关技术人员进行及时信息交流，以便对电厂DCS系统对电气控制系统的特殊化功能要求能够更深入的了解，进而便于厂家在电厂DCS系统硬件选配和软件功能设置等方面，均给予特定的关注和特殊对待。

2）时钟控制的配置。为实现电厂DCS系统与电气控制系统间紧密无缝链接，就必须关注时钟控制配置问题。实际工程中，很多电气控制装置在功能配置设计过程中，并未充分注视到时钟控制问题，也没有指定相应的装置间时钟控制对接方法，进而造成电厂DCS系统在进行集中控制时，一些特殊的带时标数据信息在系统间共享时产生紊乱等问题，进而影响到电厂电气控制系统的实际运行质量水平。

3）电气DCS系统功能的分配。在运行过程中，热工专业与电气专业间存在很多关联关系，同一过程站中若电气控制与热工控制均存在，那么任何专业进行项目参数的修改均会引起另外一方出现拒动、误动等问题。因此，实现电厂DCS系统在电气控制系统中功能过程站的合理分配，就必须要热工、电气等专业间针对DCS系统中存在同一过程站问题进行充分关注，采取有效措施或控制逻辑，便于专业间的相互干扰。

4）电气DCS系统的调试。当电厂DCS系统中引入电气控制系统后，就会增加有关热控、电气专业间相互配合的内容，尤其是有关调试组织方法、技术措施、以及操控技术重点等均较原有DCS控制系统有很大差异。因此，当电气控制系统进入到电厂DCS集控系统中，在电气人员对DCS系统还不是不熟悉的情况下，如何加强热控技术人员与电气技术人员间的运行操控配合，对于充分发挥电厂DCS系统的集控功能非常重要。

四小结

综上所述，本文主要针对电厂中DCS运用的关键问题和其电气监控管理系统中的运用进行了分析讨论。总之，DCS实现了集中监控的效果，而且各个系统能够根据自身的要求进行分级管理，然后将数据汇集到总的线路中，实现综合协调，这样使系统能够完成集中化的管理，又可以实现系统各自的功能，而且能够将庞大的数据库进行分类管理，运用高效的信息通信功能实现数据的传输。

参考文献：

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