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分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用

1.分散控制系统的优越性分析

  分散控制系统简称为DCS(Distributed Control System),国内习惯将之称为集散控制系统,其归属于计算机系统的范畴,具体是由过程控制级与过程监控级两个部分组成,并以通信网络进行数据传输,该系统融合当前最为先进的“4C”技术,即计算机技术、通讯技术、显示技术以及控制技术,它的基本设计思想是分散控制、集中操作、分级管理,突出的特点是配置灵活、组态方便。

  自20世纪90年年代开始,DCS被广泛应用于国内火电厂机组的自动控制系统当中,在这一背景下,业内的专家学者加大了DCS的研究力度,并取得了一定的成果,DCS也随之变得更加完善,其优越性主要体现在如下几个方面:其一,可靠性更高。当DCS中的某个控制器发生故障时,其它控制功能依然能够正常运行,这种超强的容错设计使系统的可靠性获得了大幅度提升。不仅如此,单个控制器的控制负荷也越来越小,这使得故障的发生几率显著降低。其二,开放性更强。标准化与模块化设计思想的引入,使得DCS的开放性变得越来越强,网络通信技术的应用,使控制器进行功能扩展时,不会影响到系统的原有功能。统一通信协议的应用极大程度地增强了系统的开放性。鉴于DCS的诸多优点,使其在火电厂中的应用范围越来越广,下面本文重点对DCS在火电厂电气自动化中的应用进行论述。

2.分散控制系统在火电厂电气自动化中的应用

  为了便于本文研究,下面以洛阳某电厂三期项目(全场水网集中控制系统)为依托,对DCS的具体应用进行论述。

  2.1系统简介

  该项目中的水网处理系统主要由以下几个辅助单元构成:锅炉补给水处理系统、凝结水处理系统、工业水处理系统、循环水处理系统、升压水系统、氢气监控系统以及汽水采样系统。

  2.2系统框架结构

  本文设计程控系统主要是由如下几个部分构成,即上位PC机、传感器、执行机构,借助三层网络将这几个部分联成了一个小型的DCS。

  (1)系统硬件。上位PC机由4台工控机组成,其中三台的组态相同,可以互为备用,并且任何一台均可作为主操作员站,另一台则为工程师站,若是主操作员站发生故障无法正常工作时,工程师站可替代其完成各项监控功能。此外,各个辅助系统的程控系统均配置了一台大功率的UPS,即使因特殊情况断电,上位PC机仍能运行30min左右,这样便于相关数据的保存和事故处理。

  (2)系统软件。上位PC机的软件主要是由操作系统(Windows XP)、监控软件(IFIX3.0)以及PLC编程工具(CONCEPT2.6)组成

  2.3系统的主要功能

  控制系统采用的是集中控制的方式,即利用可编程控制器实现数据采集与控制;水处理系统采用的是顺序+远程+现场的控制方式,其中顺序控制设有分部、单独或成组操作等功能,并具有中断、跳步及旁路功能。系统的主要控制功能如下:

  (1)画面显示。过程控制与管理软件均是以Windows XP操作系统为平台,为了使运行操作画面更加简洁、明了,采用了弹出式菜单和形象生动的操作按钮。相关工艺流程尽可以用彩色动画进行显示,当设备出现故障报警时,语音报警系统会自行启动,并在报警窗口显示,这为运行人员提供了更加直观、清晰的报警信号。

  (2)运行操作。可以借助鼠标在CRT画面上进行各种操作,具有手动、自动等操作方式。

  (3)报表管理。该系统提供了强大的报表功能,可以灵活地实现系统记录报告、事件报告、运行记录报表以及操作记录的管理。

  (4)报警功能。所有设备的故障及报警信号军刀有声音和字符颜色变化,同时操作员站可对与故障相关的信息进行统计记录及保存,并发出语音报警。

  (5)保护措施。控制系统设置了重要的保护功能,当设备发生故障且备用设备无法及时投入时,CRT会自行显示报警信息并有声音提示。

  (6)与MIS的接口。在火电厂生产过程中,本文所设计的系统是MIS的数据源,其能够为MIS提供设备运行的相关数据信息。为确保程控系统与MIS之间的接口安全、可靠,在设计时,根据OSI网络模型提供了以下接口标准:物理连接采用的是超五类网线;网卡为100M/10M的以太网;通信协议为TCP/IP;数据库接口为ODBC标准。

3.结论

  综上所述,在火电厂电气自动化控制中,DCS具有着其它系统无法比拟的优越性,本文所提出的系统现已在洛阳某电厂中获得了应用,系统运行至今并未出现任何严重的故障问题,并且该系统的应用有效提高了生产效率,可在同类工程中推广使用。

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