何高燕
大唐彬长发电有限责任公司 陕西省咸阳市 713602
摘要：分散控制系统DCS技术作为一种控制系统，被广泛的应用于各行各业的自动化控制中，火电厂亦是如此。DCS系统的应用，可以有效的控制功能分散、显示操作集中，以及实现了信号的输入、变换、运算和输出等功能，有效的节约运行的成本、减少工作强度、提高设备稳定性。本文主要阐述了DCS系统在火力发电厂中的应用分析，进一步明确了分散控制系统的具体的优势、原理和思路，有效的解决火力发电厂中的控制问题。
关键词：分散控制系统；DCS；火力发电厂；应用
一、DCS技术简介
为了实现分散控制系统DCS技术在火力发电厂中的应用，需要对DCS技术有一个全面深入的分析。DCS就是我们常说的分布式控制系统，在有些数据资料中也称之为集散系统，它是相对于集中控制系统而言的一种新型计算机控制系统，是从集中控制系统的基础上发展和演变而来的。两种技术的系统功能差别不大，但是在功能目标实现上确实大相径庭。这些差异主要是由于DCS技术的架构和功能网络节点不同造成的。DCS技术采用的是控制分散、操作和管理集中的设计思想，其主要特点是集中管理和分散控制。它的结构是分级金字塔结构，每一级又包含较多子系统，子系统又可以实现很多特定的任务目标。DCS技术的可靠性是其发展的基础，可靠性需要从三个方面来确定：一是要有可靠性较高的硬件设备和成熟的生产工艺；二是要广泛采用冗余技术；三是软件设计要成熟完备，具有一定的故障自诊、容错技术和错误修复等技术。
二、火力发电厂中DCS技术结构和功能
在火力发电厂中，使用分散控制系统DCS技术可以实现控制的改革进步。总的来说，火力发电厂中使用DCS技术主要包含数据通信网络、现场I/O控制站、操作站、工程师站等方面，总结来说就是“一个网络三个站”。
2.1数据通信网络
DCS数据通信网络是一种可以实现现场通信实时性要求的实时网络，可以在规定的时间内完成有效信息的传送运输过程。数据通信网络是现场I/O控制站、操作站、工程师站之间的信息纽带，可以实现三者之间的信息互换，调度各方面的工作，充分体现DCS技术功能。目前分散控制系统DCS技术采用的网络拓扑结构为环形和总线型网络结构，这两种结构都可以实现任意两个节点之间的通信连接，也就是每一个节点都共用相同的传输介质。为了确保信息传输的准确性和时效性，在多个节点进行传输信息的时候要使用分时法，防止信息在传输中的碰撞。
2.2现场I/O控制站
现场I/O控制站主要是面向被控制现场，实现控制现场的I/O处理。它基本的功能过程有三个：首先，它可以实现将生产过程中的过程量数字化，这里的生产过程量主要包括压力、温度、电压、功率、液位等参数，这些参数都是监测运行设备实时工况获取的。这些数字化的信息一并被保存到了储存器中。其次，控制站可以将本站采集到的实时的信息数据传输到其他两个站内和另外的现场控制站去，从而实现全部控制站整体的信息监督和控制，现场的控制站在接收到工程师的信息后，也可以实现对现场控制站参数的设定，从而实现系统范围内的全方位控制监督。最后，现场控制站还可以实现本站内的自动的局部控制和闭环控制等功能。现场I/O控制站在DCS系统中可以作为一个独立的控制单位，它独立于DCS系统中的其他部分，可以实现独立的运行能力，在DCS系统中局部失效的而情况下仍然可以实现对于控制现场的基本的控制过程。
2.3工程师站
工程师站主要是面向DCS监督管理人员，其主要的功能就是实现对DCS的配置、系统监督、工作状态、系统维护和控制的网络节点。工程师们可以实时的进行监视DCS系统中各个节点的运行状态，对于一些错误及时的修正，通过设定参数、调整配置等技术手段实现对于DCS的整体控制，确保DCS系统安全可靠的运行，保持最佳的工作状态。
2.4操作站
DCS系统中的操作站主要是面向操作人员，可以为操作人员提供人机界面，让操作人员可以通过人机界面了解生产现场的基本状况。操作人员在这里可以直观的了解到现场的运行状态、各种设备的运行参数等，随时观测现场是否有意外状况发生。操作人员可以利用信息传输设备对生产过程进行控制、调节，从而确保生产过程中的可靠性、安全性、高效性、高质量运行。操作站除了可以为操作人员提供人机界面之外，还可以对历史数据进行保存、处理，形成系统的报表，为操作人员查看历史数据提供便利。
三、DCS技术在火力发电厂中的应用
（一）火力发电厂DCS技术功能
基于DCS技术的基本结构和特点，火力发电厂要有针对性地进行功能设计。DCS技术在火力发电厂中可以实现的功能较多，例如生产现场的数据采集、设备运行的监视和处理、实时的监控操作等等。在很多实际生产应用中，硬件系统表现出了比较显著的优势，可以保证一定的稳定性和可靠性，硬件系统在维修中也比较便利。对于底层的软件系统来说，其处理的任务复杂、任务量较大，可以实现复杂的组态控制目标。在系统设计的时候采用的是合适的冗余配置，并且添加了自诊功能，因此其运行中可以保证较高的可靠性。在软件和硬件整体来看，DCS系统可以实现较高的应用效率，提升火力发电厂的基本的效应。
（二）火力发电厂DCS技术应用现状
在火力发电厂中运用DCS技术时，需要进行实际的分析设计，确保控制系统中融入DCS技术的可行性和效果。在火力发电厂的生产过程中，应用DCS技术可以带来显著的效果。但是，针对每个发电厂的结构不同，火力发电厂在应用DCS技术时需要对实际的生产过程进行调研，了解火力发电厂的控制特点和控制中常见的问题，在应用DCS技术时对这些问题进行改善。此外，技术人员还需要对发电厂进行更加具体的分析和控制系统给建设，突出DCS技术在应用中的实效性。比如，在火力发电厂中的锅炉控制环节，在锅炉工作时，具体的燃料控制、风量控制、温度调节等都是一些具体要进行设计的内容。在一些具体的实施过程中注重结构优化，针对实际问题进行改善，实现DCS技术的最大化效益。
四、DCS技术在火力发电厂中的应用优势
DCS技术在火力发电厂中的应用，可以实现火力发电厂发电机组的实时数据采集、生产现场的监控管理、误差报警和局部自动处理等功能，可以有效的减少火力发电厂的能耗，提高机组的工作效率，减少运行成本，从而提升火力发电厂的效益。其最大的优势主要表现在以下几个方面：
（1）信息化通信。DCS系统中各个部分之间采用信息化通信，信息传输准确可靠，它采用模块化、标准化、系列化设计，当需要改变内容或者调整功能的时候，只需要增加计算机或者卸掉网络中相关计算机等操作就可以实现，不会影响整体的功能。
（2）可靠性高。DCS系统的可靠性较高，在实际的运用过程中，DCS系统将控制系统功能分散在独立的设备上，各个设备之间可以保持独立运行。此外，这些系统中都具有一定的容错系统，在运行中出现了运行错误可以及时的纠正，从而保障了系统可靠、安全的运行。
（3）维护简单。DCS系统的维护比较简单，在实际的维护过程中利用一些简单的微型计算机或者小型计算机就可以实现。
（4）功能全面。在DCS技术中，组态软件中的控制算法功能强大，不仅可以实现批量处理、顺序控制和连续控制，还可以实现前馈、串级等先进控制，在应用中还可以加入一些特殊性的控制算法，系统功能比较灵活、齐全。
总结：
在绿色发展的大环境下，火力发电厂中应用DCS技术可以显著的减少生产中的能耗，减少运行成本，从而提高发电厂的工作效益。在实践中，关注DCS技术的具体功能设计非常重要，不仅要注重DCS技术的时效性、可靠性，还要时常调整DCS技术在实际生产中的具体功能，深入研究DC技术的具体实施方法，灵活的运用该技术，确保生产过程的安全可靠。
参考文献：
[1]张磊.火力发电厂中热工自动化技术的研究[J].山东工业技术,2016(20):166.
[2]李永博,孙瑜.当前DCS技术的分析与展望[J].微计算机信息,2004(07):11-12+30.