電氣自動(dòng)化在分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用范文

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【摘要】在國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展推動(dòng)下，工業(yè)生產(chǎn)水平越來越高，工業(yè)生產(chǎn)量的增加也間接影響了電力需求量的增加，給火電廠的發(fā)展提供了良好的空間。目前，新的技術(shù)也不斷的運(yùn)用在火電廠的電氣自動(dòng)化作業(yè)中，分散控制系統(tǒng)在火電廠的運(yùn)用，讓電氣自動(dòng)化作業(yè)的安全性進(jìn)一步提高，也讓工作人員的工作環(huán)境安全性得到了保障。本文就分散控制系統(tǒng)在某火電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用方面進(jìn)行深入的探討，讓分散控制系統(tǒng)在火電廠的發(fā)展過程中充分發(fā)揮作用。

【關(guān)鍵詞】分散控制系統(tǒng)；火電廠；電氣自動(dòng)化；應(yīng)用分析

1電氣自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)分散控制的必要性分析

隨著我國電氣自動(dòng)化進(jìn)程的推進(jìn)，以及計(jì)算機(jī)技、通信技術(shù)的快速發(fā)展，特別是企業(yè)在生產(chǎn)過程中對分散控制系統(tǒng)的合理運(yùn)用，使企業(yè)在電氣自動(dòng)化方面取得了很大的發(fā)展。火力發(fā)電廠的分散控制系統(tǒng)（DCS）是一種新型計(jì)算機(jī)的控制系統(tǒng)。（DCS）是過程控制和企業(yè)管理融為一身的新一代分布式過程控制系統(tǒng)。能夠適應(yīng)多種過程控制、數(shù)據(jù)的獲取、過程管理、企業(yè)管理、市場運(yùn)作的特點(diǎn)。通過顯示技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)的使用，DCS系統(tǒng)利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)或數(shù)據(jù)高速公路把火電廠不同區(qū)域不同功能的計(jì)算機(jī)進(jìn)行連接，形成一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，安全可靠且維護(hù)方便，有利于提高火電廠生產(chǎn)過程中電氣自動(dòng)化的工作效率和安全可靠性。因此，在火電廠電氣自動(dòng)化實(shí)施分散控制是十分有必要的。

2分散控制系統(tǒng)在發(fā)電廠電氣自動(dòng)化中的應(yīng)用

以某火力發(fā)電廠為例，火電廠電氣自動(dòng)化設(shè)備主要分為兩個(gè)部分：①單元機(jī)組電氣方面；②電廠網(wǎng)控方面。如果按照火電廠機(jī)爐電一體化控制的設(shè)計(jì)原則和相關(guān)要求，單元機(jī)組電氣化和全廠網(wǎng)控，都屬于DCS范疇。火電廠電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)采用分層分布分散全微機(jī)自動(dòng)化技術(shù)，構(gòu)建于DCS系統(tǒng)平臺基礎(chǔ)，并將各臺機(jī)組DCS系統(tǒng)進(jìn)行相接，對控制系統(tǒng)平臺進(jìn)行集中的一體化控制，達(dá)到集中管理、分散控制的要求。該火力發(fā)電廠為了更好的利用分散控制系統(tǒng)，將電氣有關(guān)設(shè)備的自動(dòng)化控制納入DCS，通過DCS的合理組態(tài)，實(shí)現(xiàn)電氣開關(guān)遠(yuǎn)方自動(dòng)化合閘、分閘及聯(lián)鎖等功能，包含汽輪機(jī)發(fā)變組和廠用電系統(tǒng)的控制。并將單元機(jī)組電氣部分與電廠網(wǎng)控部分全部納入DCS系統(tǒng)，取消網(wǎng)控室，將網(wǎng)控系統(tǒng)納入集中控制室進(jìn)行控制，由NCS（網(wǎng)控自動(dòng)化控制系統(tǒng)）對升壓站、公用電氣系統(tǒng)進(jìn)行控制檢測。

此時(shí)控制系統(tǒng)主要需要考慮某臺機(jī)組停運(yùn)或故障停運(yùn)時(shí)不能對NCS產(chǎn)生影響，而且還要確保該火電廠多臺發(fā)電機(jī)組上的DCS都可以全廠的公用系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。該火電廠分散控制系統(tǒng)主要由系統(tǒng)設(shè)備、軟件及通信網(wǎng)絡(luò)組成。其中：過程控制采用現(xiàn)場控制站，體現(xiàn)出物理位置比較分散、控制功能比較分散的主要硬件設(shè)備，比如控制器、I/O模件、端子單元和電源等。承擔(dān)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、組態(tài)、調(diào)試與維護(hù)管理等功能；使用一個(gè)高性能、大容量的過程數(shù)據(jù)的處理器來作為控制器，通過總線連接I/O子模件，然后使用控制通道完成控制器模件的數(shù)據(jù)交換；使用一個(gè)多功能處理器用作通訊；配置以通用計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)的硬、軟件有機(jī)結(jié)合的設(shè)操作員，在過程中完成操作、監(jiān)視、記錄等功能，為過程控制完成控制算法組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)、系統(tǒng)監(jiān)視等功能，配置以工業(yè)用微機(jī)為基礎(chǔ)，結(jié)合相應(yīng)的硬件、軟件設(shè)備組成工程師站，其中控制算法組態(tài)分為離線和在線組態(tài)；設(shè)置通信網(wǎng)絡(luò)，即把PCU、HSI、EWS等連接的硬件設(shè)備。

包括操作網(wǎng)絡(luò)（Onet）、控制網(wǎng)絡(luò)（Cnet）、控制通道（CW）、子總線（XB）；設(shè)置下層組態(tài)工具，使用通用計(jì)算機(jī)和操作系統(tǒng)和完整的專用組態(tài)軟件系統(tǒng)，來作為過程控制應(yīng)用完成系統(tǒng)監(jiān)視、軟件組態(tài)、系統(tǒng)維護(hù)等方面的任務(wù)，并且能夠在在線或者離線的工作設(shè)備中設(shè)置上層組態(tài)工具，主要結(jié)合現(xiàn)場系統(tǒng)設(shè)備組態(tài)畫面，包括系統(tǒng)圖、順序控制圖、變量顯示等。該火電廠單元機(jī)組ECS和網(wǎng)控NCS調(diào)試之后逐步投入運(yùn)行，經(jīng)運(yùn)行結(jié)果表明，系統(tǒng)監(jiān)控回路指示正確，運(yùn)行無異狀，電氣設(shè)備的控制操作安全、可靠、穩(wěn)定，邏輯閉鎖功能運(yùn)行正常，對監(jiān)視單元機(jī)組與電廠網(wǎng)控電氣設(shè)備控制操作、運(yùn)行情況及保護(hù)閉鎖等要求均達(dá)標(biāo)。該火電廠通過在DCS中融入網(wǎng)控系統(tǒng)，逐步實(shí)現(xiàn)了火電廠的控制一體化，優(yōu)化了控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成，有利于機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和維護(hù)管理。

3電氣自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)分散控制的優(yōu)缺點(diǎn)分析

火電廠電氣自動(dòng)化分散控制具有以下優(yōu)點(diǎn)：

（1）可靠性高。通過采用分散結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能分散和地理位置分散，有利于提高整個(gè)系統(tǒng)的可靠性。①能夠?qū)⑾到y(tǒng)危險(xiǎn)性進(jìn)行分散，局部設(shè)備發(fā)生故障的情況下不會(huì)對其他部分正常運(yùn)行產(chǎn)生影響。②通過對關(guān)鍵設(shè)備進(jìn)行冗余配置，如對控制器、重要電源、重要通信設(shè)備等實(shí)施冗余配置，當(dāng)主設(shè)備出現(xiàn)故障，后備設(shè)備可接替其工作，能夠?qū)⑾到y(tǒng)可利用率進(jìn)一步提升。

（2）實(shí)時(shí)監(jiān)測。分散控制系統(tǒng)利用高智能操作員站實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場監(jiān)視及操作過程監(jiān)控，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和參數(shù)變化，有利于對現(xiàn)場設(shè)備狀態(tài)和操作的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)掌控。

（3）維護(hù)方便。分散控制系統(tǒng)微處理器均有自動(dòng)的診斷功能，讓系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)診斷程序的運(yùn)行，發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象時(shí)會(huì)立即發(fā)出警報(bào)，并能準(zhǔn)確提示異常部位和異常狀態(tài)，提醒工作人員及時(shí)進(jìn)行維護(hù)，模塊可在線插拔，維護(hù)方便快捷。

火電廠電氣自動(dòng)化分散控制具有以下缺點(diǎn)：

（1）對外界運(yùn)行環(huán)境的嚴(yán)格要求分散控制系統(tǒng)的運(yùn)行中，有一個(gè)良好的運(yùn)行環(huán)境是非常重要的，所以必須保持在合格的濕度狀態(tài)和恒溫狀態(tài)下運(yùn)行。如果溫度過低就會(huì)導(dǎo)致測量儀器在測量信息數(shù)據(jù)時(shí)出現(xiàn)誤差，甚至還有可能產(chǎn)生靜電，從而影響到信息數(shù)據(jù)的傳輸。濕度過大也會(huì)導(dǎo)致電子設(shè)備受潮，影響信息數(shù)據(jù)在測量過程中的準(zhǔn)確性。

（2）容易受到電磁場的影響。通常我們都是依靠信息平臺來實(shí)現(xiàn)分散控制系統(tǒng)中設(shè)備的運(yùn)行與控制，因?yàn)殡姶艌鰧π畔?shù)據(jù)的傳輸會(huì)帶來很大的負(fù)面影響。所以，分散控制系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行中一定要做到有效的屏蔽處理，來保障分散控制系統(tǒng)設(shè)備在運(yùn)行過程中產(chǎn)生感應(yīng)電流。同時(shí)，在分散控制系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行期間，必須嚴(yán)格禁止工作人員使用手機(jī)等一切通訊工具。

4電氣自動(dòng)化實(shí)現(xiàn)分散控制的前景展望

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高新技術(shù)的更新?lián)Q代速度越來越快，在新舊技術(shù)不斷更替中，舊的技術(shù)功能就會(huì)逐漸落后，并與社會(huì)的發(fā)展相差越來越遠(yuǎn)。對于與信息技術(shù)緊密聯(lián)系的分散控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了分散控制技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展。分散控制系統(tǒng)與其他控制技術(shù)相比具有非常大的優(yōu)勢，主要源于分散控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中具有很高的價(jià)值，同時(shí)因其功能比較分散，可以降低風(fēng)險(xiǎn)的系數(shù)，由于分散系統(tǒng)是在計(jì)算機(jī)的控制下進(jìn)行操作完成的，因而它的信息資源可以共享，可靠性比較強(qiáng)。目前，火電廠運(yùn)用的控制技術(shù)類型比較多，相信在未來，火電廠還會(huì)出現(xiàn)新的控制技術(shù)，為分散控制技術(shù)的擴(kuò)大和發(fā)展帶來新的動(dòng)力。

5結(jié)束語

電氣自動(dòng)化分散控制系統(tǒng)是一種將顯示技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和控制技術(shù)充分結(jié)合在一起，將功能分散和地理位置分散的計(jì)算機(jī)設(shè)備連接，實(shí)現(xiàn)的高可靠性、高性能的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)。具有高可靠性、監(jiān)視性能好、編程容易、系統(tǒng)維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。本文結(jié)合某火力發(fā)電廠應(yīng)用實(shí)例，分析了火電廠電氣自動(dòng)化中分散控制系統(tǒng)的應(yīng)用，通過實(shí)踐表明運(yùn)行效果良好，同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了控制的一體化，有利于機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行，提高工作效率，因此在發(fā)電廠電氣自動(dòng)化中推廣分散控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，以此提高火力發(fā)電廠電氣自動(dòng)化的安全性和穩(wěn)定性。

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作者：趙剛 單位：大唐貴州發(fā)電有限公司