火電廠(chǎng)自動(dòng)化與現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的論文

　　摘要：隨著(zhù)流程工業(yè)的經(jīng)濟總量在迅速增長(cháng)，對流程工業(yè)的需求迅速增長(cháng)。自動(dòng)化儀表和系統逐步走向數字化、智能化、網(wǎng)絡(luò )化、集成化。本文著(zhù)重闡述了大型火電廠(chǎng)DCS系統應用及相關(guān)的技術(shù)和理念。

　　關(guān)鍵詞：DCS系統;大型火電廠(chǎng);現場(chǎng)總線(xiàn)

　　經(jīng)濟全球化導致對流程工業(yè)的需求迅速增長(cháng)。特別是隨著(zhù)流程工業(yè)的經(jīng)濟總量迅速增長(cháng)，對流程工業(yè)的需求更是呈爆發(fā)之勢。近年來(lái)，國內在原來(lái)DDC直接數字控制技術(shù)自行研發(fā)和工控機應用的基礎上，引進(jìn)國外DCS的工程應用及技術(shù)，逐漸形成了我國獨立自主的DCS產(chǎn)業(yè)，特別是在大型火力發(fā)電廠(chǎng)中的應用更是取得了可喜的業(yè)績(jì)。自動(dòng)化儀表和系統也正走向智能化、數字化、網(wǎng)絡(luò )化、集成化。大中型流程工業(yè)中HART、FF、PROFUBUS-PA現場(chǎng)儀表和DCS的應用比例更大。本文重點(diǎn)闡述大型火電廠(chǎng)應用DCS中和自動(dòng)化系統相關(guān)的技術(shù)和一些理念。

　　一、火電廠(chǎng)自動(dòng)化的發(fā)展趨勢

　　(一)現場(chǎng)儀表標準之戰結束后，形成了多種總線(xiàn)并存的局面。按照商業(yè)現貨技術(shù)的原則，與信息技術(shù)融合，采用快速以太網(wǎng)技術(shù)(包括TCP/IP等)作為廠(chǎng)級系統的主要網(wǎng)絡(luò )架構。同時(shí)，系統功能安全技術(shù)在實(shí)際流程工業(yè)的自控工程中已不可或缺，安全儀表系統(SIS)和流程工業(yè)安全完整性等級(SIL)認證體系也正在形成。SIS和DCS融合或兼容的趨勢也逐漸形成。

　　(二)基礎自動(dòng)化不可分割的一部分就是EDDL設備描述語(yǔ)言和系統集成技術(shù)以及在此基礎上形成的設備管理系統(AMS)，而且逐漸擴大了包括智能設備管理系統、設備信息平臺、機械設備管理系統、性能檢測系統等資產(chǎn)管理范圍。目前，在世界上資產(chǎn)管理系統正在形成全生命周期的企業(yè)資產(chǎn)管理和工程管理的理念。

　　(三)在統一構架下逐步實(shí)施了管控一體化和儀控、電控一體化，EPR/MES/PCS三層結構已形成共識，逐步實(shí)現基礎自動(dòng)化與企業(yè)信息管理的無(wú)縫集成。馬達控制中心(MCC)及企業(yè)用電的配電系統等在基礎模塊智能化及采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的基礎上逐步納入以溫度、壓力、流量等信號為主的儀控系統中。

　　二、大型火電廠(chǎng)在利用DCS上有其固有個(gè)性

　　首先，對汽機、鍋爐等的控制及安全要比較求復雜，燃料、水、灰等相關(guān)的輔助設施也比較龐大，產(chǎn)生的電能受電網(wǎng)調度要求高等，因監，用于電廠(chǎng)的DCS應具有回路反饋控制、順序控制、混合控制等復雜控制功能，具有驅動(dòng)多種執行機構的要求，完成復雜計算能力及先進(jìn)控制(APC)功能。還必須具備帶有時(shí)間戳的開(kāi)關(guān)量輸入設備及相關(guān)功能。在時(shí)間同步方面，除了DCS系統內時(shí)鐘同步方式，還要有GPS衛星時(shí)間同步方式。

　　然后，根據電廠(chǎng)的主要產(chǎn)品”電能”的特殊性及電網(wǎng)調度和電業(yè)管理的要求，電廠(chǎng)監控信息管理系統SIS的管控一體化應進(jìn)一步與DCS銜接。DCS應適應電廠(chǎng)機電設備多，廠(chǎng)用電管理十分重要的要求，在I/O硬件及掃描周期、人機界面及增大系統容景等方面擴大功能，加速儀控、電控一體化的進(jìn)程。

　　三、國內DCS系統現狀

　　近年來(lái)，國內在原來(lái)DDC直接數字控制技術(shù)自行研發(fā)和工控機應用的基礎上，引進(jìn)國外DCS的工程應用及技術(shù)，逐漸形成了我國獨立自主的DCS產(chǎn)業(yè)，特別是在大型火力發(fā)電廠(chǎng)中的應用國電智深、和利時(shí)、上自?xún)x三家更是取得了可喜的業(yè)績(jì)。

　　(一)國電智深——在多年DCS應用實(shí)踐經(jīng)驗的基礎上，在技術(shù)引進(jìn)的基礎上，形成了具有自主知識產(chǎn)權EDPF系列產(chǎn)品。其中EDPF-NT在火電廠(chǎng)應用較廣。

　　(二)和利時(shí)：現今主推HOLLIAS系統，在大型火電廠(chǎng)中主要使用HOLLIAS-MACS-S。有符合汽輪機控制要求的HOLLIAS DEH和ETS，和HOLLIAS-MACS構成一體。在管控一體化方面，MES功能，在開(kāi)放的實(shí)時(shí)/關(guān)系數據庫基礎上，有子系統模塊，可以滿(mǎn)足電站信息化的需求。

　　(三)上自?xún)x：上海自動(dòng)化儀表股份有限公司為國內首家自動(dòng)化儀表行業(yè)的上市公司，屬上海電氣集團的一部分。與國家核電共同組建了國核自?xún)x系統工程有限公司，逐步具備了核電工程儀控系統設計、控制系統集成、核電儀控設備成套供應等的能力，并擁有自主知識產(chǎn)權，形成較大規模批量化建設中國品牌核電站的能力。上自?xún)x組建火電廠(chǎng)I&C的工程公司是有一定基礎。

　　四、國外DCS系統現狀

　　進(jìn)入21世紀，受通信和信息管理技術(shù)、集成電路技術(shù)的進(jìn)步以及工藝設備大型化的影響，形成了新一代的DCS，或稱(chēng)為第四代DCS。國外DCS尤以ABB、西門(mén)子和艾默生三家在電廠(chǎng)方面比較成功。

　　(一)ABB由ABB貝利Infi 90 0pen形成的Symphony系統基礎上控制工程網(wǎng)版權所有，進(jìn)一步開(kāi)發(fā)了800系列的新產(chǎn)品，推出IndustrialITSymphony最新的DCS系統。ABB貝利在中國電力方面用戶(hù)多達200多個(gè)，新系統和老系統兼容。

　　(二)西門(mén)子——在全世界已有超過(guò)1500套控制系統裝置，是成功的電力和I&C系統供應商。在我國電站中采用西門(mén)子的Teleperm系統較多。近年在”全集成自動(dòng)化”的架構下，西門(mén)子推出SPPA-T3000系統，已經(jīng)在國內電廠(chǎng)項目陸續使用。

　　(蘭)艾默生——在并購基礎上形成的艾默生過(guò)程控制公用事業(yè)部發(fā)表了"FlantWeb數字化工廠(chǎng)管控網(wǎng)”，它涵蓋了DeltaV和Ovation。Ovation是其前身西屋過(guò)程控制公司于1997年推出，是WDPF的更新?lián)Q代產(chǎn)品，在電廠(chǎng)獲得了廣泛的應用。Ovation歷史站具有高速、高效和高度靈活的特點(diǎn)，過(guò)程數據可以以O.l秒或1秒的時(shí)間間隔掃描和存儲，可存20000個(gè)實(shí)時(shí)過(guò)程數據點(diǎn);基本歷史站軟件包可將收集到的數據歸檔到光盤(pán)內，以便長(cháng)期存儲;通過(guò)模擬量數據壓縮模塊，可優(yōu)化存儲內存;可完成SOE列表，并搜尋列表后首發(fā)事件。

　　五、DCS分析比較的結論

　　通過(guò)上面的綜述，可以看出，反映水平的技術(shù)指標具體是指網(wǎng)絡(luò )結構、硬件體系、軟件體系及系統容量、系統實(shí)時(shí)性、系統人機界面、系統現場(chǎng)借口、系統控制功能、系統精確度、系統靈活性和可擴展性、系統可靠性、可用性、可維護性、系統穩定性和系統安全性等。如何進(jìn)一步科學(xué)地評比這些指標，是當今制造業(yè)的任務(wù)。

　　國產(chǎn)DCS的性?xún)r(jià)比高，適合在300MW以下機組中選用，在600MW以上機組可逐步擴大應用范圍。國內DCS企業(yè)對大型電廠(chǎng)的工程能力有待在實(shí)際工程鍛煉中進(jìn)一步提高。國內DCS企業(yè)應加強研發(fā)力量，在DCS中盡快解決與FF、Profibus-PA等現場(chǎng)總線(xiàn)儀表連接的工程實(shí)踐，EDDL設備描述語(yǔ)言技術(shù)，可互操作性技術(shù)的應用等專(zhuān)項技術(shù)。加強管控一體化，電控、儀控一體化的應用技術(shù)的工程實(shí)踐，特別是加強”資產(chǎn)管理”專(zhuān)項技術(shù)的實(shí)踐。加強功能安全技術(shù)的研究。在引進(jìn)國外特大型機組DCS應用工程中，把國內制造廠(chǎng)作為最終用戶(hù)的伙伴，參加進(jìn)去，從中吸取國外先進(jìn)技術(shù)和工程管理經(jīng)驗，并為最終用戶(hù)在該機組的運行、維護保駕護航。

　　參考文獻：

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