电厂热工控制系统中DCS的应用研究

电厂热工控制系统中 DCS的应用研究

曹世翰

大唐环境产业集团股份有限公司信阳项目部

摘要：近年来，我国各行各业中都开始应用了一些先进的信息技术。其中 DCS 技术已经逐渐开始应用到电厂热工控制系统的建设过程中，应用这项技术建立的系统，可以对电厂机组进行调试和试运行，还可以提高电厂的经济效应，促进电厂进行可持续发展。因此电厂需要研发新型的技术，完善控制系统的各项功能，才能充分发挥技术的应用优势，确保系统在运行的过程中，更加的高效稳定。本文就电厂热工控制系统中 DCS 的应用进行相关的分析和研究。

关键词：电厂热工；控制系统；DCS应用

引言

随着我国的市场经济得到了长足的发展，电力行业也开始投入市场竞争当中，电力企业为了可以实现进一步发展，也在不断应用很多新的技术来提高自身的管理效率。其中DCS 技术成了电力热工控制工作当中的重要工具，其大大提高了电力企业的经济效益。应用了 DCS 技术后，我国的电力企业运行效率得到了很大的提升，并且对于保证电厂的运行平稳性和安全性来说非常重要，提高了系统管理的智能化水平。该文针对其应用和管理维护工作的要点进行分析。

1.DCS系统的简介

DCS是控制系统的一种，以其集散性的特点而和过去应用的控制系统有着很大区别。DCS 系统是由过去的计算机控制系统升级改造而来的，通过更新软件环境和应用新的工作思维来完成管理工作，也可以称为 4C 技术。DCS控制系统通过局域网络来开展工作，有着较强的安全性和时效性，实现全面控制的同时也可以对整个系统进行有效监控[1]。现在 DCS 系统已经在我国的电力行业中推广开来，尤其是在热工控制中更是得到了相当广泛地应用。

2.电厂热工控制系统中的 DCS 应用的重要性

2.1兼容性更强

电厂的热工控制系统在运行的过程中，要对多个对象进行控制，而且对象具有较多的干扰源和参数，同时还会彼此影响，这就会加大了系统地设计难度。应用 DCS技术进行控制系统的建设，可以完成较为复杂的控制算法，提高了系统地控制能力，系统具备更强的兼容性。

2.2实现辅机控制

在进行辅机系统建设的过程中，需要对除灰和除渣等操作进行集中控制。在应用 DCS技术的过程中，可以将辅机系统与主机连接起来，采用较为集中的方案，对各项功能进行完善。还可以通过相对集中，将主机与 MIS 进行连接，降低独立系统运行过程中的建设成本，提高各项设备的工作效率，还可以提高现有的技术应用水平和管理质量。

2.3全程化监控

在进行 DCS 技术应用的过程中，建立的控制系统，可以提高电厂运行的安全性，确保电厂的生产更加可靠。在进行系统设计的过程中，很多后备监控设备已经被取消，仅仅保留了一些手操开关，以此来保证设备的应用安全。电厂可以通过 DCS技术的应用，建立综合监控系统，监控系统可以对电厂的运行情况，进行全过程的实时监测，同时对各项设备的运行情况，进行实时的管理^[2]。还可以采用大屏幕显示技术，对人机界面功能进行优化，减少监控人员的数量，降低工程的建设成本，增加电厂的运营效益，同时还能进一步提高系统运行的安全性。

3.电厂热工控制系统中DCS的应用

3.1硬件管理与维护应用

①在一般生产条件下，系统的输入、输出模块故障都是通过系统的自我修复功能所完成的。在发现故障之后，通过更换模块就可以达到故障处理的目的。而从整个过程来看，由于一般技术人员没有完全掌握仪表职责等新技术，导致其在系统运行过程中不能有效地发现以及判断由于内部元件老化等原因造成的热工控制模块故障。而在大部分的生产条件下，输入输出模块所发生的故障主要出现在运行以及调试阶段，此时，则需要由生产厂家对整个模块进行维修与处理。②在现场设备故障修复与诊断中，在发现设备模块故障之后，需要在第一时间排查故障，并根据故障报告书，在安全保证措施的干预下进行技术维修工作。

3.2现场总布线技术

对DCS系统而言，现场总布线技术对整个系统产生重要影响，因此，在应用过程中，要高度重视这一问题。在现场总布线过程中，需要从主从架构、多点数字通信特征等方面入手，能具备一套从数据链路层、网络物理层到应用层的通信协议栈（如人们所熟知的CAN等）。在经过上述处理后，就能实现控制系统与现场智能设备连接的目的，并成为局域工业控制的通信网络。而就DCS系统而言，与现场总布线相比，它具有维护成本高、接口兼容性差等问题。因此，在应用过程中，可以通过现场总部线技术应用在DCS系统建设中，以实现对现场局部控制系统架构优化，保证了电厂系统的可靠性。而从多个电厂热工系统的实际情况来看，其热工系统化中的锅炉系统、汽轮机系统等都是相对独立控制的。在这种背景下，为了能有效的将原有电厂热工系统改造为独立的DCS系统，在操作中可以以标准现场总线通过协议为核心，将独立的系统中融入到DCS系统中，而为了完成这一操作，需要在现场布线过程中实现预留锅炉系统、汽轮机系统的接口，确保DCS系统能实现对上述设备的控制，实现DCS系统的通用化特征

^[3]。

3.3高速网络通信技术

由于DCS系统以互联网技术为核心，因此，在该系统应用中采用高速网络通信技术，有助于进一步改善DCS网络质量，保证其网络数据传输的稳定性。就电厂集散系统而言，以太网延迟的不确定性、网络风暴、网卡溢出等问题出现拥塞，影响集散控制系统的数据传输及运行，并且随着电厂生产规模不断扩大，这些现象所造成的影响也将会越来越明显。针对这种情况，在应用DCS系统过程中可以采取以下两种解决措施：①在原有以太网的基础上，通过网络流量控制技术（包括sFlow监测技术、SNMP监测技术等）收集网络流量数据，并对这些数据内容进行分析，并建立与之相适应的流量模型，最终掌握整个局域网的数据流量情况，最终根据DCS系统运行要求，在不影响计算系统运行的基础上，实现对数据资料的实时采集。②升级通信网络，将基于事件触发的TCP/IP以太网升级为基于时间触发的TTE网络。在经过这种处理后，以时间触发将会代替事件触发，并且随着系统运行的进一步深入，会将通信任务以合理的调度要求进行定时发送，而这个发送过程会得到全局时钟的控制，保证了信息传输的实时性、全局性，避免出现数据争抢物理链条现象的发生。在经过上述处理后，DCS系统的运行性能将会得到进一步增强，保证了系统的整体运行效果。

3.4其他技术措施

3.4.1数据挖掘技术

对DCS系统而言，数据挖掘技术是其未来系统发展的主要技术之一，对其整体应用效果产生重要影响。对电厂而言，随着社会对电能需求量的不断增高，热工控制系统的工作量势必会增加，对DCS系统而言，如何在繁杂的数据中寻找所需要的数据资料成为重点内容。而在数据挖掘技术的影响下，操作人员可以通过关键词的方法查阅系统的历史资料，并快速获取自己所需要的数据资料。这种快速的数据发掘方式为电厂生产过程控制、风险识别奠定良好基础，成为未来DCS系统应用过程中的主要功能之一。

3.4.2人机交互技术

随着电厂生产的不断深入，电厂DCS系统操作人员对系统的人机交互技术提出了较高的要求。而DCS系统中自带的组态软件能为操作人员提供HMI，能支持简单的人机交互功能，但随着科学技术的发展，DCS系统中的这一功能将会得到完善，有助于电厂进一步强化热工控制系统功能。

4.结束语

综上所述，自从开始应用 DCS技术进行控制系统的建立以后，这项系统已经广泛的运用到各个行业领域中，为不同行业的发展带来了相应的技术优势。在进行电厂热工控制系统建立的过程中，应用 DCS 控制技术，可以保证机组在运行的过程中更加的安全，可以实现远程控制功能，对设备进行实时的管理。

参考文献

[1]陈怀波.在电厂热工控制系统中 DCS 的应用与管理维护[J].科技风,2019(15):182.

[2]龙文明.浅谈 DCS 在电厂热工控制系统中的应用管理维护[J].中国新技术新产品,2019(7):19-20.

[3]薛伟,王兴法,蒋婷,曾阳.DCS 在电厂热工控制系统中的应用与管理维护[J].技术与市场,2019,26(1):197-198.