基于电厂 DCS自动控制系统的运用分析

基于电厂 DCS自动控制系统的运用分析

蔡德艺

长青环保能源（中山）有限公司

摘要：本文对DCS系统概念以及作出简要分析，分别从单元机组、集中监控、FCS融合、电气控制等方面对DCS系统在电厂自动控制环节的应用路径展开分析。

关键词：电厂；DCS系统；自动控制

引言：信息化的发展使得电力行业的管理关注自动化水平发展。DCS系统运用成本低廉、性能良好，将其应用在发电厂的设备控制过程，可提升电厂运行安全系数，进而提升自动化水平，降低管理费用投入。因此，研究DCS系统在电厂自动控制中的应用途径十分重要。

一、DCS系统介绍

（一）概念

DCS全称为“分散控制系统”，该系统融合计算机、通讯、显示以及控制等技术，可实现集中操作和分散控制，组态方便，并且配置灵活。基于DCS组成的控制系统，主要利用计算机、监管、控制操作等功能，随电厂中的分散仪表展开系统管理。管理过程融合信号、处理、通信、网络测量、人机接口等技术，利用集中操作的思想，展开分级、分散管控^[1]。

（二）特点

DCS系统在发电厂具有如下特点：

第一，安全可靠，借助DCS技术，可将系统的控制功能在不同计算机上分别实现，以容错设计系统结构，不会因为其中某一计算机发生故障，导致系统整体功能受到影响。同时，在整个系统当中，不同计算机承担不同任务，按照实现功能，使用特定软件以及专用计算机，完成对特定设备运行工况的监控，系统运行安全可靠。

第二，高度灵活，组态软件能够按照不同监控流程，对不同应用对象展开软件和硬件等组态，确认控制信号、测量信号二者相互联系，按照控制信号灵活选取控制规律，同时，还可从图形库内基本图形信息调取出来，它满足不同监控需求。

第三，系统开放性良好，DCS系统以标准化和模式化设计，普通计算机利用无线网络展开信息传输，若需将系统功能加以扩充，可直接将新增计算机接入到系统之内，不影响其他计算机的实际运行。

二、电厂DCS自动控制系统的运用

（一）一体化控制单元机组

当前，大部分电厂逐渐在DCS控制系统之内融入电气发变组以及ECS控制功能，使用DCS模件，完成ETS控制功能。与此同时，将DCS、DEH等硬件、软件融为一体，保证机组烟气的脱硫以及脱湿等控制，可直接进入到DCS控制当中，对单元机组展开一体化控制，这一应用标志着DCS系统的应用逐渐成熟。

DCS系统应用实践过程，因为一体化系统无需大量信号接口，可避免由于线路异常，导致信息传递故障发生率。同时，系统结构更加简洁，应用设备种类和数量等减少，可降低后期运维人工成本投入，还能降低维护费用投入。由于上述优势，DCS系统在新建机组当中应用广泛。例如：如笔者所在公司垃圾焚烧项目一期和二期选取西门子DCS系统，在三期项目使用和利时DCS系统。集团外省的生物质焚烧发电项目选取和利时、南京科远等DCS系统，打造监控中心，以人机交互形式实现对电厂内设备控制，保证垃圾焚烧发电需求，促使发电厂稳定运行。

（二）集中监控

通常，火电厂当中包含超过10个辅助车间，以往在控制过程，大多使用上位机网络，利用PLC实现对不同车间的控制。为实现控制目，需要配备众多的运维人员。为进一步提升电厂设备控制水平以及人员工作效率，实现增收减员之目的，可利用DCS系统控制，配合网络通讯这一功能，在控制辅助车间方面，实现集中控制。将系统加以整合，组成数据控制网络，即BOP。该控制方式，可将不同辅助系统利用网络技术以及计算机技术等加以集成，利用IT系统，对电厂整体运行情况实时监控，最终实现厂内监控岗少量人员在岗或者无人值班的现象。此系统运用下，将电厂当中多个控制室取消，降低了基建投入，减少维护成本。取得良好成效之后，对部分电厂中的辅助车间加以改造，使用BOP网络，展开DCS控制，控制效果较好。

同时，环保类型发电厂还可使用DCS和MACS融合系统，在以太网（100Mb/s），和国标现场总线（Profibus）的运用下，利用软件开放性能，将PLC通讯接入。例如：某垃圾发电厂利用MACS和电气网对机柜室、主控室等展开监控，配置8个操作站，同时，还设置了1个工程师站，使用BOP控制网络实现了对系统的控制，利用现场总线，可实现对系统的远程控制，将尾气处理、电气自动化、吹灰系统和汽轮机等全部接入MACS系统内，不但节约了缆线使用，同时，还可通过硬接线完成系统接入，在I/O点位置配置备用裕量。运用该系统，可通过DAS采集数据，在LCD上显示，对垃圾焚烧炉、尾气处理、余热锅炉以及用电系统通过MCS控制。在机组保护的使用下，联锁、监视等工能完善，可在控制站内，实现对焚烧炉停炉过程的保护，在发电机故障时停机，汽轮机位移大时停机各项功能^[2]。

3. 和FCS融合应用

在自动化技术快速发展过程，对自动化仪表的需求数量急剧增加。FCS即“现场总线”，此系统可融合DCS技术，应用过程，可保证信号传输快速、即时、精准，同时，保证电厂中机组运行可靠。应用过程，可实现对电厂设备展开现代化管理，进而降低项目投资。

3. 控制电气系统

1.控制范围

按照电厂中单元机组电控制以及运行特征，控制实践中，变压器机组以及厂用电源全部纳入至DCS控制当中。上至升压站，下至主厂房，其中所有电气系统全部由DCS控制。比如：发变机励磁、高低压电源、发电机组、UPS、启备电源、直流系统、快切系统等。应用DCS实现对电气安全的自动保护还具备一定难度，同时，需要消耗大量运行费用。但是应用过程，可将少数自动化装置与DCS二者之间预留接口，保留装置。

2.实现方式

DCS控制原则为，利用数字化装置实现系统控制功能。例如：根据励磁调节以及故障录波各装置，结合系统工作状态，产生动作等，在处理之后向其中输入数字化信息，在网络通讯的支持下向DCS当中输入，确保系统能够独立安全运行，在脱离DCS以后，无须进行外部干预，也可保证系统稳定运行。在电气系统运行环节，其运行状态、参数、运行信息等都可被DCS记录，和热工信息共同处理，以画面方式显示，然后打印输出，并且进行声光提示。所有远方操作都可进入到DCS工具当中。同时，DCS系统设置可实现闭锁以及操作允许等功能，防止产生错误逻辑。可将电厂内部电气操作的合盘取消，但是发电机的输出开关、功率仪表、跳闸按钮以及灭磁开关都不可去除。

在DCS控制系统中，最好使用通讯方式完成指令信息的输入以及输出，利于I/O点硬件以及电缆的节约。当输入DCS信息时，可对全套信息以及机组运行展开综合控制。如：对机组启停展开控制，启动机组之前，需要对电气系统当中各项启动条件展开全面检查，若蒸汽轮转速和额定转速较为接近时，可将励磁系统快速启动，待其速度稳定之后，可将通气装置启动，将发电机、电网二者并列运行。当系统负荷到达一定程度时，运维人员即可对电厂场用电情况进行干预切换。当机组停运时，从主控回路当中发出指令，一直维持到电气系统关闭为止。通过DCS上述运用流程可以看出，自动化控制发挥控制装置的应用优势，同时，展现数字装置通讯性能，系统结构合理、运行可靠、经济良好。此外，系统还可展开信息集中控制，对于电气、热工等控制界面清晰，便于调试和检修^[3]。

结束语：总之，电厂运维和管理引入DCS系统，可实现对系统设备的自动化控制，对电厂生产工况信息展开资源共享，优化电力系统的管理，保证电厂生产安全性，提升行业竞争实力。

参考文献：

[1]米卫军,李卫华.分析电厂自动控制系统存在的问题与解决对策[J].科技风,2020(07):188+198.

[2]邹青.对电厂DCS自动控制系统的运用浅析[J].科技视界,2016(16):285.

[3]楚俊发,张月亮.浅谈电厂DCS自动控制系统的运用分析[J].山东工业技术,2015(19):133.