胡际童
中国电建集团河北省电力勘测设计研究院有限公司,河北省,石家庄市,050031
内容摘要：本文通过对火电厂主厂房和辅助车间控制系统现状的分析，论证了由DCS实现火电厂控制系统一体化的可行性和必要性
关键词：火电厂 控制系统 DCS 一体化。
1、概述
随着世界高科技的飞速发展和我国机组容量的快速提高，电厂热工自动化技术不断地从相关学科中吸取最新成果而迅速发展和完善，近几年更是日新月异，作为火电厂主要控制系统的DCS，已在控制结构和控制范围上发生了巨大的变化。
火电厂热工自动化系统的发展变化，在二十世纪给人耳目一新的是DCS的应用，而当今则是DCS的应用范围和功能的迅速扩展。
2、火电厂主厂房控制系统
2.1、DCS应用范围的迅速扩展
2.1.1、单元机组控制系统一体化的崛起
随着一些电厂将电气发变组和厂用电系统的控制（ECS）功能纳入DCS的SCS控制功能范围，ETS控制功能改由DCS模件构成，DEH与DCS的软硬件合二为一，以及一些机组的脱硫、脱硝控制直接进入单元机组DCS控制的成功运行，标志着控制系统一体化，在DCS技术的发展推动下而走向成熟。
由于一体化减少了信号间的连接接口以及因接口及线路异常带来的传递过程故障，减少了备品备件的品种和数量，降低了维护的工作量及费用，所以近几年一体化控制系统在不同容量的新建机组中逐渐得到应用。
控制系统一体化的实现，是电力行业DCS应用功能快速发展的体现。控制系统一体化将为越来越多的电厂所采用。
2.1.2、DCS结构变化，应用技术得到快速发展
随着电子技术的发展，近年来DCS系统在结构上发生变化。过去强调的是控制功能尽可能分散，由此带来的是使用过多的控制器和接口间连接。但过多的控制器和接口间连接，不一定能提高系统运行可靠性，相反到有可能导致故障停机的概率增加。何况单元机组各个控制系统间的信号联系千丝万缕，互相牵连，一对控制器故障就可能导致机组停机，即使没有直接导致停机，也会影响其它控制器因失去正确的信号而不能正常工作。因此随着控制器功能与容量的成倍增加、更多安全措施（包括采用安全性控制器）、冗余技术的采用（有的DCS的核心部件CPU，采用2×2冗余方式）以及速度与可靠性的提高，目前DCS正在转向适度集中，将相互联系密切的多个控制系统和非常复杂的控制功能集中在一对控制器中，以及上述所说的单元机组采用一体化控制系统，正成为DCS应用技术发展的新方向，这不但减少了故障环节，还因内部信息交换方便和信息传递途径的减少而提高了可靠性。
此外，随着近几年DCS应用技术的发展，如采用通用化的硬件平台，独立的应用软件体系，标准化的通讯协议，FCS功能的实现，一键启动技术的成功应用等，都为DCS增添了新的活力，功能进一步提高，应用范围更加宽广。
3火电厂辅助车间控制系统
3.1、全厂辅控系统走向集中监控
一个火电厂有多个辅助车间，国内过去通常都是由PLC和上位机构成各自的网络，在各车间控制室内单独控制，因此得配备大量的运行人员。为了提高外围设备控制水平和劳动生产率，达到减员增效的目的，随着PLC技术和网络通讯功能的提高，目前各个辅助车间的控制已趋向适度集中，整合成一个辅控网（简称BOP?即Balance?Of?Plant的缩写）方向发展实现外围控制少人值班或无人值班。
近几年新建工程迅速向这个方向发展。辅助车间子系统的监控下设临时控点，集中监控点设在集控室里，打破了传统的全厂辅助车间运行管理模式，不但比常规减员30%，还提升了全厂运行管理水平。整个辅控网的硬件和软件的统一，减少了库存备品备件及日常管理维护费用。由于取消了多个就地控制室，使得基建费用和今后的维护费用都减少。
3.2、DCS替代PLC的可行性
3.2.1 DCS替代PLC技术方面的可行性
火电厂辅助车间控制采用PLC（可编程控制器）作为控制系统已经存在了很长一段时间，DCS能否替代PLC作为辅助车间控制系统，从技术的角度可做出以下对比：
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从比较来看，DCS替代PLC从技术上是可行的。
3.2.2 DCS替代PLC经济方面的可行性
基于前述各自技术特点的相当的配置情况下，DCS和PLC具有价格的可比性。通过对类似工程辅助车间(系统)监控采用DCS或PLC的价格进行比较，国产DCS方案的造价明显较低，而进口品牌DCS方案的造价与进口PLC方案基本相当。从经济角度来看，DCS替代PLC并未造成控制系统的投资增加，而且后期运行备品备件的通用，还可以减少备件种类，节约投资，DCS替代PLC从经济上是可行的。
4、DCS一体化方案在工程中的应用
主机、辅助车间、电气系统合设一个集中控制室，锅炉、汽机、旁路、发电机、辅助车间系统均在分散控制系统（DCS）中实现。每台机组设置一套分散控制系统（DCS），并设置公用DCS网络，电气厂用电、空压站等公用系统及全厂辅助车间各控制系统接入公用DCS网络，公用DCS与单元机组DCS网络之间设通讯接口，两台机组和公用DCS操作员站之间有闭锁功能，确保只有一台机组或公用操作员站对公用系统的操作有效。。DCS按数据采集DAS、模拟量控制MCS、顺序控制SCS、等功能考虑。
辅助车间控制系统采用集中控制方式，所有控制系统纳辅助车间DCS网络。在集中控制室内设置辅助车间DCS操作员站，各辅助车间（系统）在集控室内通过集控室内辅网操作员站完成所有设备的监控。
全厂辅助车间就地无人值守。在锅炉补给水车间设置后备监控操作员站（兼有工程师站功能），以满足集中控制系统故障时的后备操作以及基建阶段的系统调试之用。
5、结语
辅助车间集中监控系统采用DCS，可以实现采用统一的控制设备、统一的控制手段，统一的监控方式，避免了不同系统之间通讯接口问题的困扰，实现了真正意义上的各控制子系统信息共享。在信息资源共享、提高系统可靠性和实时性、增强控制策略的适用性、提高软件的整体性、提高控制系统自诊断能力、减少备品备件、节约降造、便于培训、便于维护等方面具有明显优势。为提高全厂生产系统的协调运行和优化管理，实现全厂管控一体化打下了良好基础。