浅谈分散控制系统(DCS)与可编程控制系统(PLC)在火力发电厂中的应用与区别

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　　摘 要：分散控制系统（DCS）与可编程控制系统（PLC）在火力发电厂应用与区别，如果单单从概念层次上分析的话，PLC控制和DCS控制系统在逻辑思维概念中不具备相同点。除此之外，从命名可以看出PLC主要是以其功能特点命名的，而DCS是按照其结构体系来命名的。从工作原理层次分析，DCS控制系统的结构中已包含PLC系统工作的功能特点。但是具体的功能和特性还是有一定的差异的，主要的区别还是要看具体的要求和应用的性能。如果只从应用层面来看，两者并无明显的差异。因此本文对上述问题做出分析，首先分析了DCS控制与PLC控制的相关概念，其次对DCS系统与PLC系统的性能区别性进行分析，最后研究DCS系统与PLC系统在火力发电厂的应用重点，得出相关结论。
　　关键词：分散控制系统;可编程控制系统;火力发电厂;应用区别
　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2020）01-0036-02
　　0 引言
　　DCS系统又被成为分散控制系统，其作用主要体现在工业生产中，一般情况下，该系统会对工业生产有一定的效率提升。在20世纪初期，DCS系统已经投入生产工业生产试验中，只是在20世纪中期才渐渐被引进工业实践生产中内。对于PLC的含义，简单点来说，就是可以控制的编程语言控制系统，而PLC系统和DCS系统两者融合使用方案到20世纪90年代才被投入实际生产中。相关研究表明两者结合使用对工业生产起到了推进作用，提升工业生产工作效率，并降低成本耗费。因此两种控制系统成为工业生产控制领域中的佼佼者，在工业生产控制领域中占有重要性位置。
　　1 DCS控制与PLC控制的概念
　　1.1 DCS控制的概念
　　DCS系统是分散控制系统的简称。我国一般情况下会简称为集散控制系统，DCS系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的系统，而且其中连接信息传递的是多台计算机，其中主要利用了信息技术、互联网技术、通讯通信设备技术、计算机技术、显示以及控制技术等，它最大的特点就是可以分散工作、各司其职、集中操作、分级管理以及配置灵活等特点，而DCS一般情况下，具备以下几个具体特性：
　　（1）高可靠性：因为DCS系统是具有分级管理和几种操作的特点，所有工作和操作都是利用计算机进行完成，整个系统采用容错设计，每一个计算机损坏或者崩溃的时候并不会影响整个系统正常运行，大大增加容错率的利用。因为在此系统中每个计算机承担的任务比较单一，同时此系统具有独立的计算机配置，不仅可以提升利用率，还可以有效的提升运用质量。
　　（2）开放性：DCS系统一般情况下，具备三个特点，具有模块化、标准化以及开放化特性，如果根据工作需求，需要整改和更改系统，可以利用新设备访问系统信息数据，将其从计算机设备中移除，而且整个过程不会相互影响，所以有很好的开放性。
　　（3）灵活性：DCS系统是一种软硬件结合的控制系统，主要通过测量和信息数据的控制来建立起多台计算机的联系，根据适用的算法来控制规律并应用到系统中去，显示的画面在数据库中有与之对应的图形组成，这样一样，控制系统可以很便宜的组成，以此来进行强有力的控制。因为整个系统从安装、控制、整改等多个方面比较灵活，所以整个系统也就多变灵活，从而很好的满足客户和工作要求。
　　（4）易于维护：微型专用计算机，具有维护简单、方便的特点，当某一局部或某个计算机出现故障时，可以在不影响整个系统运行的情况下在线更换，迅速排除故障问题。
　　（5）协调性：在每个独立工作站之间，通过通讯网络将数据传递到个体，然后整个系统实施信息共享，不仅可以合理优化资源，也可以利用其它系统协调完成相关工作。
　　（6）控制功能齐全：此系统的控制算法较丰富，是聚集了连续性系统控制、顺序性系统控制、完整性系统控制于一体的控制系统，可实现串级、前馈、解耦、适应、预控等功能，在后期运用中还可以对特殊数据进行分析。对于DCS热控系统，工作过程并非由一个计算机控制，而是实现多个系统联合控制，可以有效的避免单个系统发生问题，而导致其它系统停止工作的情况。虽然DAS系由多个系统进行联合控制，但是各个系统分工明确，利用计算机技术共同协同完成工作，还可以根据客户需求和工作需求对其进行调整，增加了系统控制的多变性及可靠性。
　　1.2 PLC控制的概念
　　自20世纪60年代美国推出可编程逻辑控制器，PLC取代了传统继电器控制系统，PLC系统成功的得到了前所未有的发展。目前，随着信息技术和计算机技术以及互联网技术的相继诞生，使PLC系统的发展逐渐走向计算机信息化时代。近几年，PLC系统也相继增加了模拟量处理和信息控制等装置，为后期计算机信息化发展做出铺垫。
　　2 DCS系统与PLC系统的性能区别性分析
　　2.1 兼容性和可扩展性
　　DCS系统具备可扩展性与兼容性，DCS系统适合大规模系统工程，而且很多大型工程都会选择以太网网络作为基本信息传递形式，利用现在比较成熟的标准结合此系统进行扩展。
　　2.2 数据库
　　一般而言，PLC系统数据库不是单独个体运行储存模式，它的每個组成部分都有相应的数据库，在管理中不能实现一体化管理模式。而DCS系统不一样，此系统具备统一的数据管理库，在DCS系统中，每一个相关数据都被系统保存在单独的数据库内，如果系统进行指示工作，则系统会发出指示将所需数据传送，如相关指示不明确则不会进行数据传输，此特点对数据的安全性能也起到了保障作用。[1]
　　2.3 安全可靠性
　　DCS系统的设计，一般情况下会选择双冗余过程处理器、双冗余网络及双电源。如果某一部分元件出现问题，但关联元件仍正常运作，则整个系统仍然可以正常工作，但是PLC系统目前没有具备此功能，其工作效率比DCS系统较低一些。 　　2.4 系统软件功能
　　DCS系统软件在运用中拥有强大的功能库，功能库的运用要依据专业性特点进行分类指示工作，指示不同则在系统数据库内所匹配到的软件也就不同。这类功能对操作人员在编程工作中具有重要意义，而且DCS系统和其它辅助系统应用到工业生产中，会起到监测与管理作用。但PLC系统不同，此系统的运用要先完成自身编程工作，之后才能启动系统程序运行。相比较而言PLC系统的工作流程就会比DAS系统较复杂繁琐一些。
　　2.5 任务的处理方式和时间调度
　　两者任务的处理方式以及时间调度也具有不同之处，DCS系统能够有效实现集散控制功能，并且其应用形式灵活多变，在批量处理多项任务时会相对轻松。相比PLC系统不具备集散控制功能，只能按照固有设定周期时间调度进行循环运作。
　　2.6 网络结构
　　DCS系统中枢神经是DCS网络，在一般情况下由两个部分组成，根据以太网构成的协议网络，具备良好的拓展性和开放性。这是典型的双冗余设计。PLC一般都服务于个体网络结构，个体网络结构之间要建立某种联系或者通讯时，首先会选择单网结构，如果单方面的从安全性能来说，DCS系统比PLC系统的可靠性较差一些，但两者各有优势，要根据实际的情况选择运用。
　　3 分散控制系统（DCS）与可编程控制系统（PLC）在火力发电厂应用
　　3.1 PLC在电除尘器自控系统中的应用
　　PLC技术主要是应用于火电厂的粉尘浓度问题，粉尘浓度若超标会直接影响发电厂的正常工作，所以，发电厂想要提升自身的除尘效率，降低对环境的污染，就必须采用PLC控制系统进行辅助性监测。因此PLC作为火力发电厂控制系统中的辅助控制系统，同时辅助系统包括电除尘器自控系统，而PLC可以有效的对分散的设备进行集中的管理。此外PLC系统还可以对整个电除尘器的工作进行实时的监控和数据记录，然后将其信息分析处理后显示在屏幕上，还可以将一些具体的数据进行计算和分析以及打印，在检测中若浓度超标监测系统则会发生警报，提醒工作人员进行及时处理。PLC的系统引入对发电厂的辅助控制系统有很大的影响，不仅提升了工作的效率，而且还大大降低了能源的损耗和浪费。
　　3.2 DCS总体控制方案
　　在火电厂的工作过程中，脱硫系统也是重点关注的内容，脱硫控制系统一般可以分为三个部分：DCS控制系统、自控管理系统、就地控制系统装置，这三个部分在运行中各司其职。如：DCS系统在其中的角色就是传递信息、控制信息、分析信息等作用，主要负责监控和控制脱硫工作过程。一般情况下，DCS系统由工程站、控制器、冗余信息数据处理等装置构成，在工作过程中具备良好的稳定性以及可靠性，DCS系统的特点会使得系统工作更加的高效率，该系统的网络结构分为四个部分，其中包括企业数据管理、过程数据控制、过程数据管理层及过程I/O数据层。
　　在火电厂脱硫系统中，虽然DCS系统可靠稳定，但是在使用过程中。还是需要注意以下几点，因为DCS系统的运行功能并不仅仅是为了控制脱硫工作，它對整个系统的其它设备也起到了一定的控制和监视作用。例如，浆液制备系统就是由DCS系统管理控制，在此作用下，为了保证DCS系统有条不紊运行，不受外界影响会给DCS系统配备两个CPU，在一定意义上推进脱硫工作无人化操作系统的实现。无人化操作系统只需要工作人员在后台对数据显示进行监控，对于系统的启动、关闭，则是由操作人员在室内利用按钮完成。不仅如此，对脱硫工作过程中的故障风险进行实时监控，使效率达到最高、故障率降到最低。
　　3.3 数据采集和处理系统（DAS）
　　对于DAS系统简单点来说，就是DCS系统工作过程重要组成部分，具体分为信息的输入、输出、信息采集、检索、设备运行状态、监控数据记录、信息数据图形化处理、设备故障警示等功能特性。主要作用是对脱硫工作过程中的数据信息进行收集和记录，进行脱硫工作时的各项信息数据都需要DAS系统对其进行实时采集记录，利用数据算法，将收集到的数据进行分析，将不可识别的信息进行分类，根据数据分析结果进行下一步工作，将相关指示传送到控制系统的操作平台，让工作人员获取信息数据，对整个脱硫工作进行实时监控，有效地减少故障发生率，此系统对脱硫工作的意义重大。
　　4 研究结论分析
　　综上所述，就目前来看，PLC系统和DCS系统在火力发电厂应用中，各具优势，都是必不可少的技术，相关人员在应用中可以根据实际情况对两种系统进行结合应用，做到“取其精华弃其糟粕”，实现两种系统互补工作的形式。PLC系统在目前发展中可以独立完成工作，同时也可以完成DCS系统不具备的功能，其中最大的优势就是可以进行辅助以及电除尘器自控系统的实现，同时还可以预防安全问题。而DCS系统目前应用稳定，在火电厂中对控制脱硫工作进行控制，同时DCS系统具备两个CPU，因此在应用期间还可以对电厂内的其他设备进行有效地监控，把故障率全面降到最低。[2]
　　DCS系统工作中必不可少的一种分支系统是上述文章中提到的DAS系统，具体功能有信息的输入和输出、信息采集和检索、设备运行状态监控和数据记录、信息数据图形化处理、设备故障警示等功能特性，对信息进行实施的监控与采集，此系统对脱硫工作具有重要的意义。因此经上述分析DCS系统及PLC系统两种系统，各具优势，从科学的角度来说，选用系统工作时应从经济实用等多个方面选择。在本文分析看：PLC系统和DCS系统两者均不可取代，各自有优势、可实现互补，同时对火力发电厂全面化发展具有重要意义。
　　参考文献
　　[1] 张鸿.PLC控制系统与DCS控制系统的优势分析[J].中国科技纵横，2014（19）：69.
　　[2] 栾家斌.探讨DCS与PLC在化工领域的应用[J].纯碱工业，2014（4）：43-45.
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