丛培敏

【摘  要】集散控制系统简称为DCS，指的是分布式控制系统，DCS集合了通讯、控制、计算机等多种技术为一体。DCS控制可以对火电厂生产中数据信息进行有效控制，以此提升工业生产的质量和效率。

【关键词】集散系统;火电厂;汽机锅炉控制;应用

前言

DCS集散控制系统概述DCS集散控制系统运行和构建的基础是微处理器，而其设计所采用的原则首先是分散控制功能、其次是各部分的相对独立，最后是总体的综合协调相互配合运转。DCS作为一种新兴的控制系统，以其能够进行集中管理和分散控制的重要特征而被广泛运用于各个领域。而DCS集散控制系统又以分级分层的方式实现系统的排列和控制。DCS集散控制系统往往利用各个子系统去实现自己的目标，而各个子系统又进一步组成了DCS集散控制系统逐级排列的不同层次，整个结构就像一个三角形，而这种结构也使得DCS集散控制系统的稳固性得到了极高的保障。DCS集散控制系统利用国内外先进的容错技术和故障自诊技术等来对其自身运转的可靠性进行有效的控制。

1集散控制系统配置

1.1系统网络架构

和利时MACSV6.5.2DCS系统是通过工业通信网络，将分布在工业现场的工程师站、操作员站、历史站、现场控制站连接起来，完成对现场生产设备的分散控制和集中管理。本项目设计采用冗余的128网段、129网段的双网络结构，该网络结构分为两层：（1）系统网络层（SNET），该层网络包括：工程师站、操作员站、历史站、现场控制站、交换机等设备、其中历史站和交换机采用冗余配置以保证现场数据通讯的可靠性，系统网络负责网络站间的数据传递。（2）控制网络层（CNET），该层网络包括：DPU主控模块、I/O模块等设备，其中DPU主控模块采用冗余配置，DPU主控模块通过Profibus-DP现场总线协议与I/O模块进行通信并读取现场生产数据，DPU主控模块按照预先的控制逻辑对生产数据进行计算处理，并将需要的数据上传给系统网络层用于上位机显示，同时生成控制指令通过AO/DO模块传递给现场执行器等设

2控制系统方案设计

2.1锅炉给水系统

循环流化床锅炉给水系统对汽包水位的调节要求很高，既要克服虚假水位对锅炉稳定运行的不利影响，又要防止因汽包水位的波动使蒸汽带液造成叶片汽蚀损坏汽轮机。给水系统设计采用根据实际发电负荷自动切换的控制方式，机组负荷在30%额定负荷以下采用单冲量控制;在30%额定负荷以上采用三冲量控制。在三冲量控制方式时，引入主蒸汽流量值乘以前馈系数对汽包水位设定值进行修正与补偿。

2.2锅炉风系统

锅炉风系统主要是起对燃料的循环流化和助燃的作用，为使一二次总风量的设定值在发电负荷变化时，速度调整到满足当前负荷的风量值上来，锅炉风系统设计采用建立发电负荷对应一次风量与二次风量的分段折线函数，同时引入锅炉床温和烟气氧含量对总风量指令进行修正与补偿来提高燃料的燃烧效率。

2.3主汽系统

锅炉稳定运行的首要指标是主蒸汽温度和压力的平稳，主汽系统设计采用两级减温水系统来调节主汽温度，两级喷水减温器分别布置在低中温过热器间和中高温过热器间，每一级喷水减温器均设计采用串级控制方式来调节该级过热器出口蒸汽的温度以满足工况要求，采用串级控制是利用副回路快速调节的特点，及时克服蒸汽流量、燃烧工况、给水温度和流量带来的干扰，从而使主蒸汽温度快速跟踪温度的设定值以满足发电负荷的要求。

2.4燃料系统

燃料系统的主要任务是控制进入锅炉炉膛的燃料量，以满足机组负荷的要求。本项目燃料系统设计采用在协调控制方式下的串级前馈控制方式，即在协调控制方式时，主蒸汽压力指令响应机组负荷的变化。建立负荷对应给煤量的折线函数作为机组实际负荷前馈指令，并与直接能量平衡（DEB）、锅炉床温的微分计算出的给煤量值三者相加来修正主蒸汽压力指令，协调控制器输出的锅炉主控指令作为燃料控制器的设定值来控制锅炉的实际给煤量。

3如何有效维护和管理DCS集散控制系统

3.1调控环境，创造良好的运行空间

由于DCS集散控制系统具有自身的运行特性，因此在其运行过程中，环境方面也需要达到一定的标准。首先DCS集散控制系统周围的气温不得高于五摄氏度，这么做的目的是为了避免机柜的温度上升，进而对系统的运行造成阻碍。其次必须严格把控环境的卫生水平。最后还要控制环境中的磁场强度，避免DCS集散控制系统受到其他电磁场的影响。

3.2对DCS集散控制系统进行日常的维护，并进行软件备份

对整个DCS集散控制系统的保护工作要从日常做起，点滴积累方成大业，只有工作人员熟悉操作守则，并且时刻监督空气、环境质量，检查系统设备是否存在问题并且及时反馈和维护，才能够保证系统出现运行障碍问题的几率降到最小。

3.3定期请专业的工程师进行系统维护工作

要做好DCS集散控制系统的维护工作，离不开专业工程师的悉心维护。只有定期邀请专业的工程师检查DCS集散控制系统中的各个部分设备是否存在障碍并进行及时的反馈和修复，并且及时更换其中存在障碍的零部件和消耗品，才能够有效地避免系统存在的问题。

3.4有效结合专业检修与日常的检测工作

日常负责检修的工作人员可以在专业维护工程师进行检修的过程中进行更深入的学习，并在专业工程师的指导下熟悉系统障碍的修复和排除的方法，并且对故障产生的原因进行更加深入的了解和分析，避免故障的再次出现。

结束语

如今随着时代和科技的变革，生產领域也有着更深的提高生产效率的内在需求，因此DCS集散控制系统的出现正合时宜，也使得效率低下的传统控制方法逐渐消失。但是在有效利用DCS集散控制系统进行生产管理的过程中，能否对其进行有效的维护和管理，也会在很大程度上决定着系统的使用效率，决定着企业的生产效率，也决定着生产领域的水平发展。

参考文献：

[1]王小彦.DCS集散控制系统供电[J].科技创新与应用，2014（3）：153.

[2]杨松柏，方坤，余学康，等.DCS集散控制系统安全性浅析[J].仪器仪表用户，2016（2）：22-23，35

（作者单位：山东省冶金设计院股份有限公司）