电厂分散控制系统DCS改造的必要性与方案分析

来源:用户上传      作者: 史春楠

　　摘要 分散控制系统DCS，又称集散控制系统；DCS是Distributed Control System的缩写。这种控制系统被广泛应用到电厂中已有近十几年的时间。它的应用为电厂带来了非常可观的效益的同时，其实在实际工作上，也产生了若干的问题。本文通过对分散控制系统全面的分析，尤其是对其产生的问题进行了详尽地探讨，并在此基础上提出了解决问题的方法和改造的方案。
　　关键词 分散控制系统；改造；方案；必要性
　　中图分类号TK261 文献标识码A 文章编号 1674-6708（2012）58-0021-02
　　时代在发展，技术在进步。随着社会经济技术的不断发展，各种自动化技术被广泛地应用在各种行业中。于是，近年来分散控制系统越来越受到电厂厂家的青睐。分散控制系统已逐步代替集中控制系统，成为电厂控制、操作系统的最佳选择。
　　分散控制系统由多个以微处理器为核心的控制采集站，分散地对各部分工艺流程进行数据采集和控制，并通过数据通信系统与中央控制室各监控操作站联网，对生产过程进行集中监视和操作的控制系统。它的控制体系的最大特点就是层次化，体现为集中操作管理，分散控制。因此分为四个层次：现场信号处理层；控制层；系统操作层；企业管理层。这样的布局更加分工明确，不仅方便工厂的管理，更加提高了工厂的生产效率。可是实际应用中不可避免地产生了各种各样的问题，以至于引起故障。因此，适时地进行对分散控制系统的改造，对电厂的发展是至关重要的步骤。
　　1 改造的必要性
　　事实上，分散控制系统在实际应用过程中存在很多的问题。在这里排除一切人为原因，仅仅对控制系统本身在运作过程中的问题做了简单的总结。从这些问题中，不难看出系统本身存在着很多的问题。由于电厂的一切生产工作都依赖于分散控制系统，因此要求它本身具有高可靠性和安全性。显然，就目前的情况来看，分散控制系统还不能完全保证这一点。因此对于分散控制系统的改造就显得势在必行。
　　下面是分散控制系统在应用过程中的具体问题；
　　1）分散控制系统是多层次的控制系统，内部具有非常繁琐的系统结构。它可以控制和监视工艺全过程，对自身进行诊断，维护和组态。但是，由于其自身的致命弱点，其I/O信号采用传统的模拟量信号。这就导致系统工程师站无法对现场仪表进行远程控制和远方诊断，维护和组态；2）DCS系统的端子柜，I/O终端，I/O卡件，I/O文件及I/O柜占地面积与空间大；3）绝大多数的分散控制采用常规表计，并且计表种类众多，技术也比较落后，需要准备大量的备品。落后的技术影响了计量的精准度，增加了转换的环节，造成了系统运行过程中强度；4）数据采集系统DAS的输入点低，以至于功能低。当机组出现故障时，无法进行全面的数据追忆，不利于分析故障的原因；5）分散控制系统的微处理器执行的任务是上级的命令，因此控制系统实行的是顺序控制。但是由于控制系统的控制水平低，机组的调节需要靠人工调节，造成调节精度及效率较低。
　　2 改造方案
　　分散控制系统DCS由数据采集系统（DAS）、顺序控制系统（SCS）、微控制系统（MCS）、锅炉炉膛安全监控系统（FSSS）、电气控制系统（ECS）及公用系统等组成。针对分散控制系统在应用过程中遇到的实际问题，将从以下的几个方面依次提出改造的方案。改造范围将着力从数据采集功能、顺序控制、高可靠性、开放性、等几个方面入手。
　　2.1 数据采集功能
　　数据采集系统集合了整个电厂运行的参数，包括信号处理的信息，显示器显示的数据，历史数据等等。当发生故障时根据采集的数据完成对故障信息的追忆，并对故障做出及时有效地处理。因此，要求系统具有实时性、及时性。可是，大部分的分散控制系统做不到这一点。其中，最主要的原因是系统软件非常落后。提高数据采集系统的输入点，数值应在200点以上。这样才能在发生故障的情况下，及时有效地追忆故障数据，避免为工厂造成不必要的损失。
　　2.2 顺序控制
　　分散控制系统最大的特点是层次化，简单地说是下级执行上级的命令，依次按顺序执行命令。可以说各种下达的命令都是系统预先存储，造成了系统的固定化，实现不了智能化。一旦上级系统出现问题，下级就无法完成任务。因此，分散控制系统要加强系统的智能化管理，实现灵活管理。最主要的措施是提高控制系统的控制水平，这主要依据于系统的技术水平。
　　2.3 高可靠性
　　国内绝大多数的电厂之所以都在使用分散控制系统，主要是因为它能够故障分散。分散控制系统是集中操作管理，分散控制。即在主控制系统下有很多微处理器承担相应的控制范围，互相不产生干扰控制，从而能够使故障分散，为系统的正常运行提供高可靠性和安全性。可是，这种系统在实际应用中并不如想象中的“故障分散”。从而为共产工作的安全运行带来隐患。
　　2.4 开放性
　　分散控制系统控制和监控制作工艺的全过程，并对各项数据进行实时收集，显示在显示器上，从而达到数据的开放。可是由于各项数据全部汇集在一起，数据的繁多很容易造成控制系统信息通道堵塞，导致死机。最好的改进方式是加强对各项数据的针对性管理。简单地说，就是要对各项数据的管理进行分类、整理。当需要某种数据时，显示器上不会显示与此不相关联的数据。
　　3 结论
　　本文通过对分散控制系统的简单介绍，尤其是对最容易出现的故障做了具体的描述，并从几个方面提出了具有针对性的改造措施。希望这样的措施能真正地被应用到实际的控制系统中，为电力事业的发展做出微薄的贡献。也以此行为激发其他人不断探索与发现的精神，为电力自动化的蓬勃发展奉献自己的一份力量。
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