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火电厂当前DCS应用设计探讨
河北省电力勘测设计研究院胡立国

摘要：本文简单叙述了DCS概念的提出、DCS的应用及其发展，并分析了DCS的应用现状和现场总线的应用前景，对当前火电厂热工自动化设计中现场总线的采用与DCS应用的改进谈了自己的看法，指出在提高火电厂自动化水平方面，设计者应努力的重心，与同行探讨。
关键词：火电厂DCS现场总线

一DCS概念的提出
计算机控制
本世纪六十年代以前，工业控制过程还均由常规模拟仪表组成，具有可靠性高、成本低、抗干扰能力强等许多优点。但是，随着生产的发展，以及对控制系统功能、精度的要求越来越高，常规模拟仪表组成的控制系统的局限性也表现的越来越明显，尤其是难以实现对多变量相关对象的控制，实现复杂控制规律非常复杂；控制盘的尺寸越来越大，集中监视困难；对控制规律的变更难以实现。
随着计算机技术的发展，为计算机应用于控制系统创造了条件，依靠编制计算机软件完成高级和复杂的控制规律，控制规律的变更和调整仅需改变算法、修改或重新编制软件即可实现，克服了模拟仪表控制所无法克服的局限和缺点，给控制领域带来了无限光明。五、六十年代，控制领域内开始进行计算机控制实验，在电厂热工自动化领域，早在1965年，美国小吉普赛电厂率先进行直接数字控制而以失败告终，我国上海南市电厂与此同时也进行过此项实验，其后，北京石景山电厂在此方面也作过积极的工作，都未取得成功。原因是，当时的计算机硬件不很可靠，一台计算机完成数十甚至上百个控制回路，软件的编制也就相应繁杂错综，一旦硬件或软件出现故障，整个控制系统失败，这注定了计算机控制系统可靠性低、危险十分集中。
DCS概念的提出及当时的控制思想
七十年代初期，随着大规模集成电路的出现，各种各样的由大规模集成电路芯片构成的计算机相继问世，这些可靠性极高、体积小、价格低廉的元器件为新型计算机控制系统的研制提供了物质基础。
吸取模拟控制系统可靠性高的优点，接受原来计算机集中控制失败的教训，七十中期，控制界提出了“分散控制，集中监视”的控制概念，从而掀起了控制领域的革命。新一代控制系统——集散控制系统（DCS）产生并迅速发展成熟起来。在此，我想指出的是：控制系统发展到今天，远程I/O的应用，现场总线控制系统（FCS）概念的提出与发展等等，从控制本质上都符合当时提出的“分散控制，集中监视”的控制概念。
二DCS现状及发展
目前，DCS生产厂家众多、竞争激烈、各有特色。二十万千瓦以上新建机组均配备了DCS控制系统。为了开拓市场，许多制造厂家推出了小型DCS系统，大大降低了价格，相当大部分十万和五万千瓦机组也都由DCS系统实现其监视控制。在火电厂自动化方面，已有数百套DCS系统成功应用于火电机组的监视控制中。
1、控制范围
DCS控制系统实现了“分散控制，集中监视”的控制思想。在功能上，已包括了DAS、CCS、SCS、FSSS（BMS）、DEH、ETS等大部分的机组控制监视任务。其中DAS、CCS、SCS已无可争论的由DCS来完成。近几年，DCS承包商在承接DCS控制系统的施工及应用调试中，积累了丰富的火电厂运行经验，熟悉了FSSS的任务及功能，在消化吸收的基础上，成功的将FSSS纳入DCS，由DCS完成锅炉的各项保护，以及燃烧和负荷管理任务，称其为锅炉燃烧管理系统-BMS（BURNERMANAGERSYSYTEM）。现在，多数火电机组DCS招标时已明确标明，DCS系统应包括DAS、CCS、SCS、BMS等功能。
我们再谈一谈汽轮机调节系统。DEH和汽轮机关系十分密切，没有配套良好的DEH，汽轮机的功能和性能无法尽善尽美的发挥出来，因此、国外汽轮机生产厂十分重视DEH的生产，DEH毫无例外的由汽轮机厂配套供应，汽轮机厂中都有一批经验丰富的DEH专业队伍和专门的生产工厂，即使有外购配套部件，也在其整体设计框架的范围之内。这不仅有利于汽轮机厂的整体竞争力，也有利于发挥各自优势和采用成熟的技术。而国内汽轮机生产厂家大多不重视DEH的研究与开发，给专业DEH生产厂家配套各汽轮机厂汽轮机产品提供了机会而快速发展起来，造成多家汽轮机依赖唯一DEH生产厂家的局面。近年来，汽轮机生产厂家和用户都有改变这一局面的愿望，但汽轮机厂家都不生产DCS，对DCS不甚了解，又造成了国外DCS生产厂家进军渗透各型汽轮机的机会，WESTINGHOUSE、BALLEY、ABB等公司已成功把我国汽轮机的DEH纳入其DCS系统。因此在汽轮机和DCS条件允许的情况下，将DEH纳入DCS亦为技术成熟的选择。
2、控制算法
在工业生产发展的同时，控制领域的发展也日新月异，许多成熟的控制理论逐渐应用于生产，由最初的单回路PID控制，到多变量、非线性控制，到现代控制理论的发展，自动辩识自动建模的自适应控制、模糊控制、专家