火電廠自動化與現場總線控制系統的論文
摘要：隨著流程工業的經濟總量在迅速增長，對流程工業的需求迅速增長。自動化儀表和系統逐步走向數字化、智能化、網絡化、集成化。本文著重闡述了大型火電廠DCS系統應用及相關的技術和理念。
關鍵詞：DCS系統;大型火電廠;現場總線
經濟全球化導致對流程工業的需求迅速增長。特別是隨著流程工業的經濟總量迅速增長，對流程工業的需求更是呈爆發之勢。近年來，國內在原來DDC直接數字控制技術自行研發和工控機應用的基礎上，引進國外DCS的工程應用及技術，逐漸形成了我國獨立自主的DCS產業，特別是在大型火力發電廠中的應用更是取得了可喜的業績。自動化儀表和系統也正走向智能化、數字化、網絡化、集成化。大中型流程工業中HART、FF、PROFUBUS-PA現場儀表和DCS的應用比例更大。本文重點闡述大型火電廠應用DCS中和自動化系統相關的技術和一些理念。
一、火電廠自動化的發展趨勢
(一)現場儀表標準之戰結束后，形成了多種總線并存的局面。按照商業現貨技術的原則，與信息技術融合，采用快速以太網技術(包括TCP/IP等)作為廠級系統的主要網絡架構。同時，系統功能安全技術在實際流程工業的自控工程中已不可或缺，安全儀表系統(SIS)和流程工業安全完整性等級(SIL)認證體系也正在形成。SIS和DCS融合或兼容的趨勢也逐漸形成。
(二)基礎自動化不可分割的一部分就是EDDL設備描述語言和系統集成技術以及在此基礎上形成的設備管理系統(AMS)，而且逐漸擴大了包括智能設備管理系統、設備信息平臺、機械設備管理系統、性能檢測系統等資產管理范圍。目前，在世界上資產管理系統正在形成全生命周期的企業資產管理和工程管理的理念。
(三)在統一構架下逐步實施了管控一體化和儀控、電控一體化，EPR/MES/PCS三層結構已形成共識，逐步實現基礎自動化與企業信息管理的無縫集成。馬達控制中心(MCC)及企業用電的配電系統等在基礎模塊智能化及采用現場總線技術的基礎上逐步納入以溫度、壓力、流量等信號為主的儀控系統中。
二、大型火電廠在利用DCS上有其固有個性
首先，對汽機、鍋爐等的控制及安全要比較求復雜，燃料、水、灰等相關的輔助設施也比較龐大，產生的電能受電網調度要求高等，因監，用于電廠的DCS應具有回路反饋控制、順序控制、混合控制等復雜控制功能，具有驅動多種執行機構的要求，完成復雜計算能力及先進控制(APC)功能。還必須具備帶有時間戳的開關量輸入設備及相關功能。在時間同步方面，除了DCS系統內時鐘同步方式，還要有GPS衛星時間同步方式。
然后，根據電廠的主要產品”電能”的特殊性及電網調度和電業管理的要求，電廠監控信息管理系統SIS的管控一體化應進一步與DCS銜接。DCS應適應電廠機電設備多，廠用電管理十分重要的要求，在I/O硬件及掃描周期、人機界面及增大系統容景等方面擴大功能，加速儀控、電控一體化的進程。
三、國內DCS系統現狀
近年來，國內在原來DDC直接數字控制技術自行研發和工控機應用的基礎上，引進國外DCS的工程應用及技術，逐漸形成了我國獨立自主的DCS產業，特別是在大型火力發電廠中的應用國電智深、和利時、上自儀三家更是取得了可喜的業績。
(一)國電智深——在多年DCS應用實踐經驗的基礎上，在技術引進的基礎上，形成了具有自主知識產權EDPF系列產品。其中EDPF-NT在火電廠應用較廣。
(二)和利時：現今主推HOLLIAS系統，在大型火電廠中主要使用HOLLIAS-MACS-S。有符合汽輪機控制要求的HOLLIAS DEH和ETS，和HOLLIAS-MACS構成一體。在管控一體化方面，MES功能，在開放的實時/關系數據庫基礎上，有子系統模塊，可以滿足電站信息化的需求。
(三)上自儀：上海自動化儀表股份有限公司為國內首家自動化儀表行業的上市公司，屬上海電氣集團的一部分。與國家核電共同組建了國核自儀系統工程有限公司，逐步具備了核電工程儀控系統設計、控制系統集成、核電儀控設備成套供應等的能力，并擁有自主知識產權，形成較大規模批量化建設中國品牌核電站的能力。上自儀組建火電廠I&C的工程公司是有一定基礎。
四、國外DCS系統現狀
進入21世紀，受通信和信息管理技術、集成電路技術的進步以及工藝設備大型化的影響，形成了新一代的DCS，或稱為第四代DCS。國外DCS尤以ABB、西門子和艾默生三家在電廠方面比較成功。
(一)ABB由ABB貝利Infi 90 0pen形成的Symphony系統基礎上控制工程網版權所有，進一步開發了800系列的新產品，推出IndustrialITSymphony最新的DCS系統。ABB貝利在中國電力方面用戶多達200多個，新系統和老系統兼容。
(二)西門子——在全世界已有超過1500套控制系統裝置，是成功的電力和I&C系統供應商。在我國電站中采用西門子的Teleperm系統較多。近年在”全集成自動化”的架構下，西門子推出SPPA-T3000系統，已經在國內電廠項目陸續使用。
(蘭)艾默生——在并購基礎上形成的艾默生過程控制公用事業部發表了"FlantWeb數字化工廠管控網”，它涵蓋了DeltaV和Ovation。Ovation是其前身西屋過程控制公司于1997年推出，是WDPF的更新換代產品，在電廠獲得了廣泛的應用。Ovation歷史站具有高速、高效和高度靈活的特點，過程數據可以以O.l秒或1秒的時間間隔掃描和存儲，可存20000個實時過程數據點;基本歷史站軟件包可將收集到的數據歸檔到光盤內，以便長期存儲;通過模擬量數據壓縮模塊，可優化存儲內存;可完成SOE列表，并搜尋列表后首發事件。
五、DCS分析比較的結論
通過上面的綜述，可以看出，反映水平的技術指標具體是指網絡結構、硬件體系、軟件體系及系統容量、系統實時性、系統人機界面、系統現場借口、系統控制功能、系統精確度、系統靈活性和可擴展性、系統可靠性、可用性、可維護性、系統穩定性和系統安全性等。如何進一步科學地評比這些指標，是當今制造業的任務。
國產DCS的性價比高，適合在300MW以下機組中選用，在600MW以上機組可逐步擴大應用范圍。國內DCS企業對大型電廠的工程能力有待在實際工程鍛煉中進一步提高。國內DCS企業應加強研發力量，在DCS中盡快解決與FF、Profibus-PA等現場總線儀表連接的工程實踐，EDDL設備描述語言技術，可互操作性技術的應用等專項技術。加強管控一體化，電控、儀控一體化的應用技術的工程實踐，特別是加強”資產管理”專項技術的實踐。加強功能安全技術的研究。在引進國外特大型機組DCS應用工程中，把國內制造廠作為最終用戶的伙伴，參加進去，從中吸取國外先進技術和工程管理經驗，并為最終用戶在該機組的運行、維護保駕護航。
參考文獻：
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