电厂DCS控制系统的可靠性和抗干扰性分析

张安伟　孙博　范金涛

摘 要：随着社会经济的高速发展，DCS控制系统在市场上获得了普遍的应用。DCS控制系统在电厂中应用的可靠性和其抗干扰能力直接决定了电厂的运行效率，引起了电厂工作人员的重视。本文主要分析DCS控制系统在电厂中应用的特征，找出干扰因素，提升DCS控制系统的抗干扰能力。

关键词：DCS控制系统；可靠性；抗干扰性

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）16-0144-02

随着科学技术的高速发展，设备的控制水平在提升，计算机控制在不同的领域中都得到广泛应用。电力工业在我国经济发展和人民生活中发挥重要作用，影响社会生产和人们的生活。所以，电厂DCS控制系统要可靠的运行。电力企业如今正处于改革时期，机组的自动化水平在提升。DCS控制系统是一类常见的电子设备，其内部电信号不强，如果外部环境比较复杂，就会对系统的运行产生干扰。DCS控制系统在受到干扰后，不能正常运行，甚至会导致事故的产生。所以提升DCS控制系统的可靠性，降低干扰的发生率意义重大。

1 DCS控制系统的发展历程和发展方向

电厂的各类生产工作非常复杂，对相关的工艺要求也非常高。完善装置的自动控制可以使电厂生产走向规模化，DCS控制系统在电厂中得到广泛应用。

DCS控制系统全称为分布式控制系统，也被称为集散控制系统，其结合了计算机技术、通讯技术等，且可以被看成是一个多功能的计算机系统，可以实现过程控制和过程监控，结合网络通信技术，实现信息的传递。集散控制可以实现分散化的控制和集中的管理，其设置方式非常灵活，在电厂中应用很多。DCS控制系统可以对电厂内的仪表进行控制，形成信号传递的双向通道，融合了数据收集、数据分析、数据的传递等功能，对电厂内部的仪器、设备等进行控制。

DCS控制系统发展非常迅速。在20世纪70年代，DCS控制系统诞生，实现了过程控制。其实现了显示操作的集中化，并且实现了分散化的控制，借助计算机技术实现了自动化控制，当时在工业领域引起了轰动。但是当时硬件和软件设备还不够发达，影响了DCS控制系统的性能。在80年代，随着计算机和网络技术的发展，DCS控制系统实现了高速发展。DCS控制系统的各个厂商开始研发新的系统，将局域网应用到其中，完善了DCS控制系统的控制领域和控制范围，实现批量控制和顺序控，其各类功能具有良好的兼容性，DCS控制系统的控制功能已经实现多元化，可靠性强。在1987年，实现了不同型号DCS控制系统的互联互通，各个厂商在开放的系统下实现了自动化协议的制定，从而实现数据的集中显示。DCS控制系统已经完善结构，将现场信号层和过程控制层分开，设计了工作站、服务站、继电器等模块。如今在电厂中广泛使用的DCS控制系统结合了网络通信技术、现场总线技术等，随着数据库技术的发展，其也在DCS控制系统中使用。随着ERP等管理平台的广泛应用，电厂的生产控制实现了网络化控制，可以实现实时的监控。

在工业领域采用DCS控制系统可以展现不同的优势，其应用范围非常广，而且技术已经逐渐成熟。我国大量的基础工业在建立，现代工业对自动化水平要求非常高，促进DCS控制系统在未来还可以保持较高的使用率。

2 DCS控制系统的可靠性要求

DCS控制系统实现了电厂的自动化控制，可以有效的节约人力成本，提升电力生产效率，提升企业的经济效益。DCS控制系统在电厂自动化应用中，主要是完善数据的传输，信号的监控和设备的控制等，但是如果DCS控制系统的可靠性不能达到要求，那么就会导致企业不能正常运作，生产的资源质量不合格，甚至会产生安全事故，对人们的生命财产安全造成严重影响。安全、可靠的生产是每个电力企业的追求的目标，DCS控制系统完善了自动化控制的同时，也应该切实提升系统的可靠性。

DCS控制系统的可靠性通常是采用平均无故障时间、平均不可用时间和平均修复时间进行评价，如果平均无故障时间越大，平均不可用时间和平均修复时间越小，那么系统的安全性就越高。现在DCS控制系统的平均无故障时间最高可以达到几十万小时，可靠性已经有一定的保障。

为了进一步提升DCS控制系统的可靠性，结合DCS控制系统的设计要求，要考虑很多问题。其一，要充分分析DCS控制系统的可靠性，DCS控制系统自身运行的可靠性是电力系统自动化装置可靠性的基础。DCS控制系统的软件和硬件装置要具备良好的容错效果，从而可以及时报警和进行故障诊断，实现人机交互，提升DCS控制系统的可靠性。其二，要合理的分析控制室中的电气环境，在DCS控制系统设计中要充分分析电力系统的可靠性影响因素。从而提出解决问题的方案。其三，在DCS控制系统可靠性设计中，应该严格的按照工艺要求，完善控制方案和控制程序的设计。

3 干扰源以及分类

3.1 干扰源

产生DCS控制系统干扰的主要因素在于设备在运行环节中，电流和电压处于动态的变化中，导致电荷发生移动。因此，干扰源产生的因素分成内部因素和外部因素，外部因素主要包括各类辐射导致的干扰，系统会受到外部电路引线的影响发生干扰。内部干扰对系统产生的影响主要是对电厂电路的影响，在电路感应下发生干扰。内部干扰是设备的线路、元件和其他设备在電磁作用下产生的干扰，这类干扰产生的因素非常复杂。在电力设备应用的环节中，要合理的选择DCS控制系统，有效的降低内部干扰的发生率。外部干扰和内部干扰具有联系，在一种干扰因素形成中一般都是各类干扰因素联合产生。现在电厂运作中，一般都是来自外部干扰的影响，在大型设备的使用中，常常对DCS控制系统产生干扰。

3.2 干扰的分类

按照干扰信号对设备系统产生的影响，干扰可以分成串模干扰和共模干扰。串模干扰指的是信号在输入环节中，形成的一个个的干扰。串模信号一般在信号输入中产生，在接收端受到的影响最大，DCS控制系统程序会受到直接的影响。此类干扰产生的原因是由于内部感染造成，在电磁作用下，如果出现耦合也会导致这类干扰产生。输入信号主要是缓变直流电，这种干扰模式是杂乱无章的，甚至会产生电频干扰。消除这类干扰一般是采用消除模式，通常情况下是采用过滤波的方式。共模干扰是在系统输入环节中，在两个参考点内会形成相同的电压信号，这种干扰不会导致信号的叠加，所以不会对输出产生影响。然而，在电路输入的环节中，如果进行电压的叠加，就会产生严重的干扰问题，要有效的防止共模干扰转化成串模感染，否则会造成严重的干扰。

4 提升DCS控制系统可靠性和抗干扰能力的措施

DCS控制系统可靠性和抗干扰能力的研究是一项复杂的工作，其对制造商提出了非常高的要求。各个生产部门在设计环节中，要提升合理性，在安装中要具有科学性，一直到最后的维护阶段，也要进行全面的分析。

4.1 提升系统的抗干扰能力

DCS控制系统在选择中应该注意一些问题，其一，在抗干扰产品选择环节中，应该努力提升系统的兼容性，分析其抗干扰能力的大小，确保其采用浮地技术，提升系统的隔离性。在DCS控制系统应用中，应该努力减少设备之间产生的干扰，要合理的选择DCS控制系统的生产商。其二，在DCS控制系统的硬件和软件功能分析环节中，应该在系统结构选择的基础上，对干扰情况提出可行的措施，可以选择进口的DCS控制系统。

4.2 切断干扰途径，提升系统可靠性

要完善电源的控制，电源程序设计中应该完善信号的采集，控制好信号采集的过程，提升信号传输的质量。因此，在传输环节中，应该确保信号在电源变化允许的范围内，DCS控制系统在应用的环节中应该采用整体交流电源的方式，从而设备可以在断电的情况下也能正常运行。通常情况下，在对电源调整中，要充分考虑控制器的分配情况，如果控制器过于密集，就会导致系统应用中非常分散，提升了应用成本。如果控制器在应用环节中数量不足，就会导致电压的负荷非常大，导致可靠性下降。结合系统的运行，完善电路的保护。

4.3 运行中进行抗干扰维护

在DCS控制系统运行环节中，完善抗干扰的维护，定时对系统进行除尘操作，并且采用降温装置。很多电子元件的性能都会受到高温的影响，高温也会导致设备的故障。设备和元件在高温下运行，会导致死机或者零件被烧毁的情况。如果元器件上有大量的灰尘，就会导致元器件在运行中出现磨损，导致元器件出现短路，因此要完善元器件的处理。要对机器柜顶进行封口处理，从而可以有效的防止灰尘进入。要控制室内的温度，确保室内处于通风的状态，可以安装空调起到降温的效果。要对设备进行定期的清理工作，确保设备处于清洁的状态下运行，防止由于大量异物的聚集导致静电产生。

4.4 增强软件的性能

在整个控制系统中，要完善软件的检修制度，确保软件可以得到定期的检修，提升软件的质量，确保软件正常运行。定期进行软件的升级，解决软件中的问题。

4.5 建立合理的外部环境

要完善对系统外部环境的控制，合理的控制温度、湿度和水分，还要降低雷电对DCS控制系统产生的干扰，降低电磁波对周围环境产生影响。在传输信号的材料控制中，要采用合理的控制方式，提升材料的抗干扰能力，降低外部环境对信号产生太的干扰。

4.6 强化工作人员的专业素养

要定期对操作人员进行培训工作，使他们不断学习新的知识，增强设备的操作能力，提升他们的专业能力。提升工作人员的责任意识，在发现问题后，应该及时的采取措施，有效的控制DCS控制系统，防止外界对DCS控制系统产生严重的干扰。

5 结语

DCS控制系统的可靠性和抗干扰能力对电厂的生产产生重要影响，所以完善DCS控制系统抗干扰能力和可靠性是重点。电厂的工作人员要不断的研究理论知识，并且经过大量的实践，提升DCS控制系统的整体性能。本文分析DCS控制系统的特征，并且分析DCS控制系统可靠性和抗干扰能力提升的方案，从而提升电厂机组运行的稳定性，减少电厂生產的成本。

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