张庆冬
中国电建集团山东电力建设第一工程有限公司 山东 济南 250100
摘要：近年来，伴随我国城市化进程的快速发展以及人们生活质量的进一步提升，我国社会对于电能的需求也在不断提升。火力发电是我国当前主要的供电方式，在可持续发展战略提出的大背景下，对于火电厂的运行及节能也提出了更高的要求。应用热工自动化DCS控制系统可以有效提升火电厂的运行效率，对于其运行安全性和稳定性也发挥着重要作用。鉴于此，文章对电厂热工自动化DCS控制系统的应用及维护管理策略进行了研究，以供参考。
关键词：热工自动化；DCS控制系统；管理维护
1、DCS系统概述
DCS作为一种控制系统，具备集散性特点，和以往集中控制系统存在明显差异，属于新型控制系统。该控制系统充分发挥计算机控制系统优势，依托计算机内部软件工作环境更新，并对相关工作思维进行创新，以此执行相关操作。其中包含显示系统、计算机控制系统等。DCS控制系统的应用，需要以微型计算机局域网为依托，安全性和时效性兼备，除了实时控制操作过程，还能够对这一过程进行全面监控。
2、DCS系统构成
（1）数据采集。在DCS系统中，数据采集即计算机监控系统，完成机组运行中各类参数信息在线监测及处理工作之后，以画面形式传递，方便操作人员接收。除此之外，还能够自动报警和打印制表等，使DCS在电厂热工控制系统中的应用更加准确。（2）模拟量控制。在DCS中，模拟量控制系统的作用是控制汽轮发电机组锅炉和汽机，实际操作中，可将其细化为机侧模拟量和炉侧模拟量。炉侧MCS系统中包含机炉协调控制系统和气温调节系统，又涵盖送、引风调节系统、蒸汽温控系统、储水箱水位控制系统等，其采用串级方式对锅炉给水进行全程控制，调节除氧器水位，并依托单回路调节系统对其他方面进行调节。（3）顺序控制。依托热力系统，将机组部分操作程序进行子系统划分，按照规定顺序，科学判断各装置逻辑关系、运行情况等，在该背景下，通过操作指令，对机组各设备进行启动。顺序控制系统既要监控厂房主、辅机，监视参数，还要实施联锁保护。尽管SCS系统相对比较繁杂，但其控制思路简单，应用效果好。（4）数字电液调节。作为电厂热控汽轮发电机组重要构成要素，该系统主要被用来调节汽轮机转速、功率，控制它的前压力，并分别在机组启停、故障状态下，实施控制和保护。（5）锅炉炉膛安全监控。别名燃烧管理系统，当锅炉处于正常运作和启停状态时，密切监视各类燃烧系统参数、设备状态等，经过逻辑运算、判断等，使电厂锅炉始终处于安全运行状态，达到良好的热控效果。
3、DCS系统在电厂热工控制中的应用
3.1现场总布线技术
在DCS系统中，现场总布线技术在整个系统中发挥着重要的作用，所以在应用DCS系统时需重视这一问题。在现场总布线的过程中要对多个方面进行考虑，如主从架构、多点数字通信等方面，有能够从网络物理层、数据链路层到应用层的通信协议栈，例如CAN。通过这样的处理后，可实现DCS控制系统与现场智能设备连接的目的，也可作为现场局域工作控制的通信网络。DCS系统与一般布线系统相比存在维护成本高、接口兼容性差等问题。因此在使用过程中可在DCS系统建设过程中应用现场总部线技术，从而达到优化现场局部控制系统架构目的，保障了电厂系统的可靠性。在分析了电厂热工系统后可以发现，汽轮机系统和锅炉系统是相对独立的热控系统。在这种情况下，为了将传统的电厂热力系统改造成DCS系统，就必须在运行过程中建立一个以标准现场总线为核心的独立的DCS系统。为实现这一目标，在现场布线过程中应预留锅炉系统与汽机系统的接口，以保证DCS系统能对其进行控制。
3.2高速网络通信技术
由于DCS系统建立在互联网技术之上，所以将高速网络通信技术应用到DCS系统中能对DCS网络质量进行改善，使网络数据在传输过程中具有较强的稳定性。对于电厂分布式控制系统，以太网存在一定的延时，在传输过程中易受到网络风暴等问题的影响，会对DCS的数据传输和运行产生不利影响，这种现象会随着电厂生产规模不断扩大而愈发地明显。基于此，DCS系统的应用有两种解决方案：一是基于现有的以太网，利用网络流量控制技术采集网络流量数据，如SNMP监控技术、sFlow监控技术等，通过对采集到的数据进行分析，建立匹配的流量模型，以便充分掌握整个局域网的数据流量情况，收集DCS系统在系统正常运行情况下运行情况的数据；二是升级通信网络，将TCP/IP以太网事件触发器升级为时间触发的TTE网络。通信网络升级后采用时间触发器替换事件触发器，使通信任务在系统运行过程中按适当要求定时发送。发送过程由全局时钟控制，既保证了信息的全局性和实时性，又减少了物理链中数据争用的频率。这样能够进一步提升DCS系统的运行性能，提升了系统整体运行的效果。
4、DCS在电厂热工控制系统中的管理维护
4.1硬件的维护工作
在正常情况下，输入模块和输出模块如果出现故障，都可以通过系统自带的诊断功能来进行修复的，应用最多的修复手段就是更换模块。但是在一般情况下，设备的操作人员并不是非常了解仪表制造中的相关技术，同时如果无法理解设备系统的工作原理，就很难发现问题的根源，因此很多由于设备老化所造成的故障也就无法排查。输入模块和输出模块的故障最经常出现在调试和运行过程中，因此很难直接进行更换，大多是由设备生产系统的生产厂家来完成更换工作的。对于现场设备的故障修复工作而言，工作人员如果发现设备在运行中出现了异常，要及时进行排查，找到故障的原因，之后进行处理，避免扩大故障。工程技术人员要根据接收到的故障报告，在做好安全保证措施的前提下开展技术维修工作。造成操作站死机现象的原因有很多，象硬盘以及冷却风扇等出现故障。除此以外，人为操作也会造成操作站死机，一旦出现这种状况，就需要修改控制逻辑，并且要更新下载软件。
4.2软件管理与维护
一是及时对应用软件进行备份，严格记录应用软件所有的变化情况，并做到记录的规范性。二是需要对软件的功能进行严格测试，特别是每个级别的权限在测试过程中更要进行严格地检测。三是对软件进行规范化管理，对软件进行及时更新和修改。四是对于操作站运行过程中存在的故障，则需要在确保操作员正常监测和操作站正常运行的基础上，进行故障排除和维修操作，对于无法排除的故障，则需要根据设备运行的状态，采取切实可行的方法来对故障进行排查。
4.3智能PID控制技术
DCS系统在电厂热工的控制过程中应用极其广泛，其核心一般采用传统PID控制器。传统PID控制器对于具有线性、非时变、迟延小的系统来说，可以建立精确的数学模型，参数整定较为容易和精确。电厂热工控制与其他一般工业过程控制不同，具有过程高度复杂、非线性、时变、随机性、整定参数多等特点，控制效果往往欠佳，传统PID控制很难确定精确的数学模型和整定参数，有必要对传统PID控制进行改进，采用智能PID控制技术。
5 结语
综上所述，DCS在电厂热工控制系统中的应用能提升电厂运行的稳定性，提高电厂的效益。电厂工作人员要根据电厂的实际情况，充分理解DCS的构成，对电厂热工控制系统进行软硬件维护并应用，为人们提高能够更好地供电，也提高电力企业的竞争力。
参考文献：
[1]陈怀波.在电厂热工控制系统中DCS的应用与管理维护[J].科技风,2019,15.
[2]高扬.论DCS在电厂热工控制系统中的应用与管理维护[J].中外企业家,2016,3.