火電廠集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

李 明，張西明（杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，濟(jì)南 250100）

火電廠集散控制系統(tǒng)的應(yīng)用

李 明，張西明
（杭州和利時(shí)自動(dòng)化有限公司，濟(jì)南 250100）

火電廠生產(chǎn)工藝比較復(fù)雜，且各子項(xiàng)系統(tǒng)存在密切聯(lián)系，如果其中任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)問(wèn)題，均會(huì)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)效果產(chǎn)生影響。為提高生產(chǎn)工藝運(yùn)行穩(wěn)定性，面對(duì)設(shè)備儀器的快速更新，可以應(yīng)用新型技術(shù)，建立完善控制系統(tǒng)，消除常規(guī)人工模式中存在的缺陷，提高電力調(diào)度管理的高效性。集散控制系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用，需要結(jié)合生產(chǎn)特征，確定技術(shù)研究要點(diǎn)，做好每個(gè)細(xì)節(jié)控制，從根本上來(lái)提高系統(tǒng)控制效果。本文對(duì)集散控制系統(tǒng)在火電廠中的應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要分析。

火電廠；集散控制在系統(tǒng)；自動(dòng)化

集散控制系統(tǒng)在火電廠中應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)相對(duì)成熟，主要是通過(guò)計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)工藝流程的控制，減少運(yùn)行故障的發(fā)生。整個(gè)控制系統(tǒng)將計(jì)算機(jī)局域網(wǎng)作為基礎(chǔ)，具有高可靠性網(wǎng)絡(luò)型控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)鍋爐、汽機(jī)等熱力設(shè)備的控制管理、數(shù)據(jù)采集以及安全監(jiān)控。通過(guò)集散控制系統(tǒng)可以隨時(shí)掌握各子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，及時(shí)確定可能會(huì)出現(xiàn)的故障，并采取措施進(jìn)行優(yōu)化，提高生產(chǎn)過(guò)程的可靠性與安全性。

1　集散控制系統(tǒng)分析

集散控制系統(tǒng)主要包括現(xiàn)場(chǎng)級(jí)、控制級(jí)、監(jiān)控級(jí)與管理級(jí)四部分組成，各部分所負(fù)責(zé)內(nèi)容不同，相互之間共同作用來(lái)完成對(duì)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)的控制任務(wù)，然后根據(jù)控制對(duì)象特性以及實(shí)際情況，確定順序控制、程序控制以及模擬量控制等。其中，數(shù)據(jù)采集需要由專門的儀器來(lái)完成，包括現(xiàn)場(chǎng)控制信息以及被控過(guò)程信息?？刂破骱蛿?shù)據(jù)采集器通過(guò)對(duì)信號(hào)預(yù)處理后，由數(shù)據(jù)通道傳輸給上級(jí)計(jì)算機(jī)和CRT操作站，然后監(jiān)控級(jí)與各控制器進(jìn)行協(xié)調(diào)作業(yè)，實(shí)現(xiàn)控制過(guò)程動(dòng)態(tài)的最優(yōu)化［1］。而管理級(jí)具有管理與監(jiān)控功能，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)被控對(duì)象的監(jiān)控，并根據(jù)管理需求編制成本計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)設(shè)備與人員的共同管理。且可以對(duì)被控對(duì)象進(jìn)行靜態(tài)最優(yōu)化和綜合自動(dòng)化管理，為一種分級(jí)遞階結(jié)構(gòu)，采取分層次控制管理的方式，來(lái)達(dá)到既定的管理效果。

2　集散控制系統(tǒng)在火電廠中應(yīng)用特點(diǎn)

2.1控制能力

應(yīng)用集散控制系統(tǒng)對(duì)火電廠生產(chǎn)工藝流程進(jìn)行管理，所有控制功能均由計(jì)算機(jī)軟件來(lái)完成，這樣不僅可以完成常規(guī)控制系統(tǒng)功能，還可以完成各種復(fù)雜優(yōu)化控制算法、邏輯推理以及邏輯判斷要求，進(jìn)而能夠更好的提高生產(chǎn)系統(tǒng)的可靠性。

2.2模塊化

集散控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中，具有常規(guī)控制系統(tǒng)的所有功能，吸取了常規(guī)控制系統(tǒng)的所有經(jīng)驗(yàn)，對(duì)硬件與軟件系統(tǒng)進(jìn)行功能升級(jí)，使得系統(tǒng)能夠根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行靈活組合，來(lái)更好的適應(yīng)不同規(guī)模生產(chǎn)需求，在保證生產(chǎn)工藝運(yùn)行高效性的同時(shí)，減少故障問(wèn)題的發(fā)生［2］。同時(shí)，還可以應(yīng)用大量通用化與標(biāo)準(zhǔn)化，如操作平臺(tái)、PC機(jī)等，進(jìn)一步提高了系統(tǒng)開(kāi)放程度。

2.3人機(jī)聯(lián)合

集散控制系統(tǒng)集合了CRT圖形顯示與鍵盤操作技術(shù)，可以將現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)工藝運(yùn)行狀態(tài)信息顯示到屏幕上，這樣操作人員便可以根據(jù)實(shí)際需求隨意調(diào)取所需畫(huà)面，并以提高生產(chǎn)效率為目的，利用鍵盤來(lái)輸入對(duì)應(yīng)指令，通過(guò)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的干預(yù)，減少運(yùn)行故障的發(fā)生。

3　集散控制系統(tǒng)在電廠中應(yīng)用實(shí)例

3.1實(shí)力概述

以某電廠企業(yè)為例，為滿足當(dāng)?shù)仉娏Y源需求，企業(yè)規(guī)劃建設(shè)4×300MW燃煤發(fā)電機(jī)組，一期工程建設(shè)2×300MW機(jī)組，1#機(jī)組、2#機(jī)組已經(jīng)正式投入運(yùn)行。生產(chǎn)工藝中所用鍋爐為DG1025/18.2-Ⅱ13型亞臨界、一次中間再熱、自然循環(huán)、單爐膛、平衡通風(fēng)、燃煤固態(tài)排渣爐［3］。發(fā)電機(jī)組為QFSN-300-2-20B型三相二極式汽輪同步發(fā)電機(jī)。另外，還設(shè)置有輔助工藝系統(tǒng)，其中除灰脫硫系統(tǒng)設(shè)置了MaxDNA分散控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)核心為自動(dòng)控制技術(shù)，可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)預(yù)算、設(shè)備監(jiān)控以及連鎖保護(hù)等多項(xiàng)功能。其將工業(yè)以太網(wǎng)作為系統(tǒng)構(gòu)架，利用星形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，在多重系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)工作站與現(xiàn)場(chǎng)處理單元的有效通訊，且可以實(shí)現(xiàn)全系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)的訪問(wèn)。

3.2系統(tǒng)應(yīng)用設(shè)計(jì)

3.2.1硬件系統(tǒng)

（1）I/O模件。包括開(kāi)關(guān)量輸入卡、開(kāi)關(guān)量輸出卡、高電平模擬量輸出卡件、熱電阻輸入卡件、模擬量輸出卡件、I/O總線擴(kuò)展卡件、熱電偶模擬量輸入卡件、計(jì)數(shù)/時(shí)間卡件等，且不同卡件容量與適配電源均具有差異性。

（2）分散處理單元。DPU與MaxNet網(wǎng)絡(luò)連接，且不需要利用服務(wù)器中轉(zhuǎn)數(shù)據(jù)，可以直接完成各種控制運(yùn)算法則，有效執(zhí)行順序控制邏輯以及記錄順序時(shí)間，時(shí)間可以精確到1ms。

（3）電氣控制系統(tǒng)計(jì)入DCS。電氣控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)成開(kāi)放式、分層分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，將系統(tǒng)劃分為站控層與間隔層兩部分。這樣發(fā)-變組、廠用電系統(tǒng)設(shè)備控制，利用通訊處理機(jī)與電氣監(jiān)控以太網(wǎng)連接，而電氣數(shù)據(jù)網(wǎng)利用網(wǎng)橋與DCS以太網(wǎng)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)通訊連接。同時(shí)，輔助系統(tǒng)電動(dòng)機(jī)設(shè)備則可以通過(guò)串口通訊與電氣通訊管理機(jī)連接，并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線連接電氣測(cè)控單元，完成各生產(chǎn)設(shè)備的監(jiān)控。

3.2.2軟件系統(tǒng)

（1）MaxVUE。系統(tǒng)操作人員可以利用其實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)流程狀態(tài)的監(jiān)控，且根據(jù)系統(tǒng)警報(bào)來(lái)對(duì)生產(chǎn)工藝進(jìn)行調(diào)整，通過(guò)對(duì)動(dòng)作的糾正，降低生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)故障的可能性。

（2）MaxSTORIAN?？梢詫?shí)現(xiàn)電廠對(duì)用戶數(shù)據(jù)采集、管理信息的獲取，且可以根據(jù)實(shí)際需求，獲得以往過(guò)程運(yùn)行中產(chǎn)生的歷史信息數(shù)據(jù)，為管理工作提供依據(jù)。

（3）MaxTOOLS。具有功能塊圖、順序功能框圖、階梯圖、結(jié)構(gòu)文本等工具，滿足操作人員應(yīng)用需求。

4　結(jié)束語(yǔ)

將集散控制系統(tǒng)應(yīng)用到電廠生產(chǎn)系統(tǒng)中，可以利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)以及各項(xiàng)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)生產(chǎn)流程的監(jiān)控與管理，隨時(shí)掌握工藝運(yùn)行各項(xiàng)信息，且可以根據(jù)實(shí)際需求，通過(guò)鍵盤等方式下達(dá)指令對(duì)生產(chǎn)動(dòng)作進(jìn)行調(diào)整，來(lái)減少運(yùn)行故障的產(chǎn)生，提高設(shè)備運(yùn)行可靠性。

［1］于洋.集散系統(tǒng)在火電廠汽機(jī)鍋爐控制中的應(yīng)用研究［J］.科技展望，2016，26（36209）：96.

［2］李文，梁庚.基于DCS的大中型火電廠電氣控制系統(tǒng)的改造及應(yīng)用［J］.電氣應(yīng)用，2012，31（33101）：63-67+71.

［3］王偉平，武維善.基于HoneywellEPKS的熱電站集散控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2009，31（20106）：56-58.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.14.153

李明，男，山東聊城人，本科，研究方向：工程管理。