火电厂主、辅控制系统DCS一体化应用研究

火电厂主、辅控制系统DCS一体化应用研究【摘要】简述了火电厂主、辅控制系统的发展现状，分析辅助车间采用一体化DCS的优势，提出火电厂主、辅控制系统DCS一体化方案，并结合当前DCS一体化的应用现状，提出应用策略及建议。火电厂主、辅控制系统DCS一体化是火电厂自动化设计应用的发展趋势，是实现全厂管控一体化，建设数字化电厂，提高竞争力的必由之路。【关键词】DCSPLC控制系统DCS一体化1概述随着电力生产竞争机制的逐步形成，全厂数字化、乃至全发电集团数字化的进程正在悄然展开。火电厂主、辅生产系统的自动化设计正面临着如何适应电力生产技术发展潮流的问题，面临着如何通过改进运维管理方式实现减员增效、降低运维管理费用等问题。全厂主、辅控制系统采用DCS的模式逐渐成为了火电厂热工自动化控制系统设计的主流，当前新建的火电厂中，全厂主、辅控制系统采用软硬件一体化的DCS设计已成为一种主流方式。2国内主、辅控制系统现状2.1主机控制系统现状一直以来，绝大多数火电厂的主厂房系统均采用DCS控制。采用炉、机、电集中控制方式，单元机组及公用系统合并设单元控制室。以两台机组为例：各单元机组分别设一套DCS，公用系统设一套公用DCS，公用DCS网络通过通讯接口分别与两台单元机组相连。主机DCS功能包括DAS、MCS、SCS、FSSS、DEH及MEH等，能够实现炉、机、电系统的集中监控。2.2辅助车间控制系统现状（1）由于各辅助车间系统的不同性，大部分辅助车间控制系统采用不同品牌PLC，更有部分较小的辅助车间系统还采用小型PLC+就地手操或组合仪表等常规控制装置。造成了辅助车间控制系统品牌复杂，不利于设备管理维护，增加了备品备件难度。（2）为实现控制系统联网，有的火电厂将部分辅助车间控制系统通过通讯组网，但由于通讯不稳定给维护及运行带来了不小的困难；同时也存在现场值班点多且分散，辅助车间运行人员多，信息不能及时上传，管理人员不能及时掌握设备状况，应对突发事件的能力及手段较低等问题。（3）辅助车间控制系统一般由主体设备厂家配套提供，没有统一的设计标准，各设备厂家都按自己的习惯设计，导致操作方式各异，容易造成误操作。3主、辅控制系统DCS一体化的优势3.1更好的实现全厂管控一体化主、辅控制系统采用一体化DCS，使全厂控制系统联网集中操控成为了可能，简化了控制室布置，提高了操控水平；同时，统一的控制系统软硬件平台，使全厂自动化控制系统的结构清晰、功能明确，进一步提高了全厂自动化水平。采用一体化DCS，统一了逻辑组态、画面组态环境，人机界面的针对性强，极大的简化了逻辑组态以及运行操作，便于运行、检修维护管理，提高工作效率，有利于提高管理维护水平及培养全能值班员的运行管理模式，更好的实现全厂管控一体化。3.2DCS的网络通讯功能及可靠性优于PLCPLC控制器采用主从式通信协议，整个网络必须设一个通信管理主站来负责逐个查询网络上的控制器，以获得实时数据和状态。如果这个通信管理主站故障，整个系统通信会中断。因此，PLC网络结构复杂，可靠性差、协议转换时反应速度慢，开放性较差。而DCS的诞生和发展则与计算机网络通信技术密不可分，网络通信能力强。DCS往往采用广播和点对点通信相结合的网络通信协议。任何挂在DCS网络上的站点，都会实时将自己产生的数据和状态信息用广播方式发至网络，以便实时获得。DCS系统无需网络服务器，无需通信管理站。同时，DCS可以提供多种标准网络接口，可以同时与多个第三方控制信息系统连接。因此，DCS的网络通信能力、可靠性以及系统开放性优于PLC。3.3性价比更优，经济效益明显传统火电厂一般只在主控系统中采用DCS，而辅助车间控制采用PLC，主要是因为此前DCS价格“昂贵”，而PLC价格比较便宜，可靠性亦能满足要求，且普遍对辅助车间控制不重视。近年来，DCS的价格迅猛下降，与高端PLC价格相差无几了。据某设计院近年来的工程??用统计，进口DCS的价格为平均每I/O点400～700元，国产DCS的价格更是在400元以下，而高端PLC+PC的每个I/O点平均价格在700元上下。但是DCS的可靠性、实时性等多方面的性能明显优于PLC，所以说DCS有更优的性价比。全厂主、辅控制系统DCS一体化经济效益明显，因为DCS一体化便于调整运行人员配置，实现一专多能的运行操作，起到减员增效作用；还利于不同系统间操作员画面相互调用、减少操作员站配置、减少备品备件数量及种类，降低费用。3.4DCS控制站功能更强大，系统冗余能力更强与传统辅助车间PLC相比，DCS除具有开关量信号处理功能外，还有强大的模拟量控制组态功能，甚至有自适应控制、模糊控制、最优控制等现代控制理论算法模块，可以解决火电厂的任何复杂控制课题，易用性更强，而这些都是PLC远远不能达到的控制水平。由于操作系统原因，PLC部件实现冗余的难度大、成本高，一般较少采用冗余配置。而DCS自诞生之日起便大量采用冗余配置技术，实现冗余非常方便，价格便宜，目前运行的DCS在控制器、网络、电源等主要部分均采用冗余配置。3.5故障诊断能力强，便于事故分析DCS独具SOE功能、事故追忆功能、历史数据记录功能、更高级的报警功能等等，使其具有更强的故障诊断功能以及事故分析能力。4策略及建议4.1优化软硬件配置及网络选型从设计阶段开始就应做好软硬件配置及网络选型的优化工作，并将优化工作贯穿到整个工程项目中去。在监控软件配置上，所有子系统的上位监控软件采用统一产品，使系统兼容性好，方便组态、链接和实时监控、报警、报表、故障查询、事故追忆等功能的实现。在硬件配置及网络选型上采用统一产品及技术标准，系统设计采用双网通讯、冗余电源及控制器等保证系统的安全可靠。通过优化以使DCS一体化的优势得到最大的实现。4.2协调好各生产厂商、组态方及调试方的工作，加强联络管理DCS一体化是近年才起步的，DCS生产厂商大都缺乏在辅控系统应用实践经验；而辅控系统供应商的传统都是工艺与电控总包模式，其总包的控制系统基本上都采用PLC，比较缺乏应用DCS的实践经验；同时，由于辅控系统的组态调试一般由其工艺系统供应商总包负责，因此，负责主控DCS组态及调试的缺乏辅控系统的组态、调试实践经验。因此说，业主方要做好各方的协调工作，加强联络管理，建立一套完备、有效的联络、沟通、协调机制，确保充分沟通，为项目工程的顺利开展打牢基础。4.3加大培训力度，提高运维管理水平就目前国内的火电厂而言，要想使主、辅控制DCS一体化真正发挥作用，达到设计初衷，还有较长的路要走，DCS一体化的主辅联合运行方式对管理水平与运行人员素质要求较高，要求是全能值班员的水平；同时，由于监控点面广量大，特别是辅助车间工艺系统差别较大，主控人员往往不熟悉辅助车间系统，而辅助车间运行人员往往不熟悉主控系统；这都将给运维管理带来了不小的挑战。因此，需要加大培训力度，需要负责运维管理人员较早介入到工程建设中来，积极参与工程建设，同时，还应该建立一套有针对性的、全面的培训管理办法，提高运行人员、检修人员的技术水平及管理水平。4.4统一招标采购主、辅控DCS一体化采用了相同的软硬件，实行集中控制。由于?o助车间系统较多，且传统的模式都是采用PLC控制并总包给各工艺供应商的方式，如果不采用主、辅控DCS统一招标采购的方式，将会给配置相同的软、硬件平台，以及控制操作的整合增加难度，甚至无法实现。采用统一招标方式，有利于统一人机界面设计及网络构建，降低采购、设计、安装及调试的难度，并能降低费用。4.5加强安装、调试管理采用主、辅控DCS一体化时，主控与各辅助车间往往需同时调试，这就要求协调好前期的安装工作，为调试打牢基础，同时也需要协调好调试工作，尽量不要造成相互影响，进而影响工程节点的进度。这就要求业主加强安装、调试的管理协调工作，建立一套灵活、完善的管理制度，确定安装调试工作的顺利进行。5结语采用主、辅控DCS一体化方式，统一了全厂的控制手段和监控方式，这是今后发展的趋势。统一的DCS网络控制，没有了大量的协议转换，系统机构更加简洁，通讯速度更快捷，能实现真正意义的信息共亨。同时，采用主、辅控DCS一体化能够提高全厂自动化控制水平，优化火电厂的资源配置，提高运行的稳定性和可靠性，降低热工备品备件种类和数量，减少维护人员和费用，在经济上节约投资，为全厂管控一体化打下良好的基础，是建设数字化电厂的必由之路，为火电厂在当前竞争激烈的电力市场环境下提升竞争力提供了有力保障。参考文献：[1]王斯葆.大型火力发电厂辅助车间控制系统选择[J].科技创新导报，2012（10）.[2]杨延超，等.火电厂DCS主辅一体化及辅控集中控制模式的应用效益[J].自动化博览，2014（12）：96-98.[3]钱培峻.超超临界机组主辅控一体化控制的设计研究[J].华东电力，2010（7）.[4]孙晓红.电厂辅助车间控制方式比较与选择[J].机电信息，2015（24）.