试析火电机组控制中提高DCS应用水平的途径

杭州和利时自动化有限公司　唐小姣



试析火电机组控制中提高DCS应用水平的途径

杭州和利时自动化有限公司唐小姣

【摘要】近几年来，国内大型火电机组中的分散控制系统即DCS因其特色优势得到人们的青睐，在市场上已经被广泛应用开来。但不得不承认的是，要想提高分散控制系统的应用水平，还是要从其相关技术、控制策略方面入手，找出潜在的问题并解决问题，通过不同的途径提高DCS应用水平。

【关键词】火电机组；控制；DCS应用

就目前DCS应用得现状而言，部分300MW或300MW以上新建的的机组中都采用了DCS，这种分散控制系统在一些旧式的火电机组中同样也得到了应用。但是业界的专业人士都普遍认为DCS的控制水平好没有得到最充分有效的发挥，DCS可用功能并没有被人们充分挖掘充分应用。怎样才能将DCS的潜能发挥到极致，是值得人们继续探讨的重要问题。

1　DCS应用现状及DCS应用中还存在的问题

目前，DCS中的数据采集系统(DAS)还需要进一步完善其功能，虽然其扫描速度比以前更快,且DAS还实现了数据共享即数据通信更加便捷,但这并没有从根本上使其功能更加完善。譬如说在系统报警这一方面,如今采用得比较多的是不够齐全的限值被固定了的显示记录。一些参数与额定值存在差异并不是什么特殊情况，这在机组起停阶段不需要报警，然而当辅机跳闸或停运的时候,其相关参数会随之产生变化。如果不能够区分这些情况，就会受到报警信息的干扰，相关的运行工作人员就无法正常的执行工作任务，一些意外事故就不能被及时的处理掉。在这种情况下，应该在DCS中设计报警切除这一功能，这个功能可以切除掉错误的报警信号，即可以先预定好需要切除报警信号的场合，然后在此场合设置相应的触发信号就可以了[1]。除此之外,如果在DAS报警系统中能够添加对于报警的分析功能和操作的指导功能，方便在检查参数时能够结合参数找出引发报警信号产生的主要原因，这样就更加有利于识别以后报警系统中出现的异常情况，促使机组更加安全可靠地运行。

1.1信号传送存在问题

在国内，地理位置的集中性导致DCS的分散功能显得微不足道。电子设备间几乎全部安装的是控制模件，也包括端子柜以及输出继电器柜;主控计算机主要是对全都插在机柜内的模件进行相应的协调、控制与管理。这种情况下系统存在过于集中式的缺点就根本无法避免。大面积的现场信号都急需要将电缆应用到控制站中。如此一来，就需要大量的电缆线。在机电组的控制系统实施得过程中中，要对电缆线进行敷设以及连接是一项非常艰难的工作。负荷过重的主机,会导致系统处理的能力受到一定的限制，从而得不到扩展。

1.2DCS功能还不完善

目前的发电机组中，旧式的控制系统还在大量使用。这尤其体现在变压器组以及厂用电系统这两种控制系统中。国内部分大型的发电机厂中很早以前也已经开始尝试采用DCS控制系统，但还需要对DCS功能进一步统一规划。在单元机组的协调控制中应该将机组负荷指令信号引进DCS,并且加强对机、炉、电的控制。

2　提高DCS应用水平的办法

2.1改善通信功能

当下的通信技术主要是以数字化与网络化为主载。在DCS融入市场之后，常规的仪表都被接二连三的取代,这使现代化的通信功能更加丰富。DCS通信功能主要表现在DCS内部各单元、各站间的通信，DCS与其它DCS、计算机或网络间的通信。DCS内部各单元、各站间的通信，这种通信方式相对来说比较容易实现，然而，DCS与其它DCS、计算机或网络间的通信，由于厂家在生产时采用了不同的机型，因此在遇到问题时都需要用户自己寻找解决问题的办法。随着科学技术的不断发展，开发了许多异型机种之间的通信设备，这就产生了很多种硬件接口。DCS与其它DCS、计算机或网络间的通信的建立,使生产控制系统不再孤立，终于可以实现与MSI系统之间的相互联系，同时也让综合自动化系统的信息集成成为可能[2]。另外，在远程智能的应用背景条件下，数字信号能够得到及时的处理，这不仅促进了总线技术的发展，也推动了其产品的应用，大大加速了智能化进程。

2.2加强控制功能

在回路中关于DCS控制的问题,大部分是单输入单输出以及比较简单的控制系统，在设计系统时，简洁、可靠是应遵循的基本原则。但在工业上，以前的控制算法往往不符合工程的基本要求。譬如说前几年的预测控制，这种工程师们在70年代开发出来的控制算法，不仅涵盖了基本优化控制的相关原理，还不要求预测模型的精确度。这在很多的商品化软件中都得到了推广与应用。人工智能方法及其相关的原理在控神经网络控制，这些控制系统已经受到了人们的关注。

2.3巩固优化功能

目标函数J是在生产过程中与运行相应的目标函数,J的数值大小往往取决于相关的运行变量，它能从侧面反映出经济的收益情况。J达到最大值(或最小值)都是在进行优化的过程,通常情况下，是通过控制动态过程品质的优化、控制设定值的优化以及生产计划与调度优化这3个方面进行优化。首先，控制动态过程品质的优化，在被控制的变量值与已经设定的数值之间，如果均方值的差距很大，那么在控制作用下的波动均方值越大越好。其目标函数就是二者的加权和,这是实现二次型最优控制的基本方式。其次，对于控制设定值的优化。关键被控变量在理想的情况下应该通过调整至最优设定值，借助外界的条件，应该使操作过程也得到进一步优化。要想实现经济效益的最优化就需要实现操作的最优化，通过这种途径就不需要对设备或者一些硬件投资进行扩大或增加。但是就目前情况而言，关于操作优化人们产生了错误的的认识。这主要体现在两个方面。一方面，设计优化是不同于操作优化的,在工作可离线进行的背景条件下，提前计算出各种被调变量的最优数值是设计优化;而操作优化的工作应在线展开，而且要持续地进行，外界条件的变化会导致其被控变量最优值相应的变化[3]。另一方面，关于操作时是稳态或者动态的问题。一般操作优化与动态优化无关，

它是稳态优化但会涉及系统动态的行为。另外，操作优化不是控制规律而需要调整设定值。最后，生产计划与调度优化需要考虑到鲁棒性与适应性。起初制定的工作程序应随着外界条件或者生产情况的变化而进行相应的调整,但在正常的情况工作程序的变动不能太大。总而言之，要提高DCS应用功能水平就一定要选择合适的目标函数J以及相应的求解方法，这样才能使DCS应用在自动化的方面迈向一个新的阶梯。

3　结束语

现在，不管是在国内还是在国外，DCS应用中的自动化还没有完全实现。人们都太过于注重对于远景的规划，而忽视了当前的具体情况以及工作安排。所以，在今后的工作中，需要分阶梯式的制定工作目标，使DCS应用进一步实现自动化。对于新颖的控制策略应该尽可能的通过最简单的方式实现,这样可以将投资的费用更多的投注到控制策略的可靠性上。因此，研究人员需要深入的探索和进一步创新。在充分发掘火电机组中的分散控制系统存在的问题的同时，也要挖掘出能够提高DCS应用水平的使用措施，促进火电机组中的分散控制系统的长远发展。

参考文献

[1]贵原,昊寿龙.DCS的回顾与展望[J].工业仪表与自动化装置,12013.9(2):9-13.

[2]戴雅波,李红词.WNIDOWS平台上的控制系统组态[J].2012, 11(4):33-34.

[3]蒋敏伟,蒋慰孙.过程控制中提高DCS应用水平的途径仁[J].自动化仪表,2011.12(10):1-4.

唐小姣（1988-），女，湖南永州人，大学本科，助理工程师，研究方向：自动化DCS；工业控制；火电DCS控制。

作者简介：