谈DCS系统在电厂中的应用

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摘 要：我们不断的完善发电厂的设备和系统，本文主要对dcs监控系统在电厂中的应用，做出详细的分析和探讨。我们了解到DCS监控涉及的方面比较多，同时该技术的出现、发展和完善将对电力运行带来极大的便利，也给电力安全运行创造了极好的条件。本文结合自己在电厂的工作经验，深入的对DCS控制系统进行了一定的剖析，并提出个人的一些建议，为促进DCS控制系统进一步完善提供了一点自己的贡献。

关键词：DCS控制系统；应用

一、DCS监控系统的概述

分散控制系统是以微处理器（DCS）为核心，采用数据通信技术和CRT显示技术，对生产过程进行集中操作管理和分散控制的系统，有时也称分布式计算机控制系统DCCS，或称集散控制系统TDCS。名称不同，只是说明不同产品的系统设计、功能和特点不同，但系统本身并无本质区别，我们电力行业习惯称其为分散控制系统。分散控制系统是4C技术的结晶，是多门自然科学互相渗透、互相促进、综合发展的产物。

DCS为分散控制系统的简称。指的是控制危险分散，管理和显示集中。早期研制的作为逻辑运算，主要应用于汽车制造业。随着社会不断的进步和发展，以模拟量控制为主的DCS开始推向市场，代替以PID运算为主的模拟仪表控制。随着工业自动化技术的迅速发展，综合自动化控制系统的水平在不断提高，可编程控制器（PLC）性能不断完善，从单机控制发展到分布式控制系统（DCS），DCS分布式控制系统开始广泛的应用于电力工业，本文对DCS监控系统在电厂中的应用进行分析与探讨。

二、DCS监控系统的原理

70年代初，有人用如PDP/1124这样的小型机代替原来的集中安装的模拟仪表控制。连接到中央控制室的电缆很多。如用小型机既作为控制器、同时把连接小型机的CRT又作为显示设备（即人机界面）。一台小型机需接收几千台变送器或别的传感器来的信号，完成几百个回路的运算。很显然其危险有点集中。和模拟仪表连接的电缆一样多，并且一旦小型机坏了，控制和显示都没有了。数字控制没有达到预期的目的。后有人提出把控制和显示分开。一台计算机完成控制计算任务，另一台计算机完成显示任务。另外，一个工艺过程作为被控对象可能需要显示和控制的点很多，其中有一些还需要闭环控制或逻辑运算，工艺过程作为被控对象的各个部分会有相对独立性，可以分成若干个独立的工序，再把在计算机控制系统中独立的工序上需要显示和控制的输入、输出的点分配到数台计算机中去，把原来由一台小型机完成的运算任务由几台或几十台计算机（控制器）去完成。其中一台机器坏了不影响全局。所谓“狼群代替老虎”的战术，这就是危险分散的意思。把显示、操作、打印等管理功能集中在一起，用网络把上述完成控制和显示的两部分连成一个系统。当时有人把这种系统称为集散系统。

三、DCS监控系统的供电

分散控制系统中与现场关系最密切、最靠近生产现场的控制装置是现场控制单元。不同厂家采用不同的命名，如基本控制器、多功能控制器、分布式处理单元等。尽管其名称各不相同，但结构形式大致相同，都是以微处理器为核心、按功能要求组合的各种电子模件的集合体，并配以机柜和电源等而形成的一个相对独立的控制装置。均由机柜、电源、I/O通道、以微处理器为核心的功能模件等几部分组成。

现场控制单元的供电来自220V或110V交流电源，这个交流电源一般是由分散控制系统的总电源装置分配提供的。交流电源经现场控制单元内的配电盘、断路器给直流稳压电源及系统供电。

每一个现场控制单元均采用两路单相交流电源供电，两路互为冗余，即一路工作时，另一路处于热备用状态。机柜内配置的冗余电源切换装置负责自动切换。此外，采用交流电子调压器，防止网上电压波动，保证提供的交流电源有稳定的电压。在控制过程连续性要求较高的应用场合，采用不间断电源UPS，使现场控制单元的两路供电电源中的一路经过UPS后再与现场控制单元相接。现场控制单元内部各模件的供电均采用直流电源，但对直流电源的等级要求不一，常见的有+5、±12、±15、±24V，也有更高直流电压要求的情况。因此，现场控制单元内必须具备直流稳压电源，将送来的交流电源转换为适应内部各种模件需要的直流电源。通常情况下，+5、±12V供给HCU计算机和I/O卡件使用；±24V供给端子板和手操器使用。直流电源采用冗余配置，互为备用，以提高可靠性。

四、DCS监控系统的功能

从应用功能上看，大型火电单元机组的热工自动化主要着重于控制、报警、检测、保护四个方面。为了满足这四个方面的功能要求，一般大型单元机组的热工自动化都应包括下列主要功能系统：数据采集系统DAS、机组协调控制系统CCS、辅机顺序控制系统SCS、锅炉炉膛安全监控系统FSSS、汽轮机旁路控制系统BPC、汽轮机数字电液调节系统DEH等。

分散控制系统作为一种对生产过程进行监视、控制、操作和管理的典型控制系统，既具有监视功能（如DAS），又具有控制功能（如CCS、SCS、FSSS、DEH），完全可以满足大型火电单元机组的热工自动化要求。分散控制系统的监视功能和各控制功能之间还可通过网络或总线进行数据、信息的通信，实现信息共享，并可通过接口与全厂管理计算机联网，实现全厂信息的综合管理。DCS可根据控制要求和机组的具体情况，由电力设计院和用户来选择功能，但不管怎样，所有功能部件都应能与DCS联网。

五、DCS监控系统的特点

（1）故障分散，这是推出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”。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。

六、结语

总之，DCS控制系统在电厂中的应用一直比较稳定和可靠，总体来说是非常成功的。DCS系统涉及了多方面技术，如传感器技术单片机技术、过程控制理论、信号转换技术、电力运行技术、计算机技术、电子技术等。该技术的出现及不断的发展完善将对电力运行带来极大的便利，也给电力安全运行创造了极好的条件。

参考文献

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[2] 张鑫 计算机分散控制系统[M] 北京：水利水电出版社，1993.

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[4] 张永健 电网监控与调度自动[M] 北京：中国电力出版社，2004.