（江西大唐国际抚州发电有限责任公司）
摘要：作为未来火力发电厂过程控制系统重要的发展方向，全数字化控制往往会采取全数字式的信号现场是保证火力发电厂数字化建设的基础所在。在新型控制体系建设过程中以DCS为基础开展，借助智能化仪表和现场总线技术充分结合的方式进行设备的数字化建设，最终提升系统的开放性和易扩展性。基于此，应当充分结合火力发电厂的基本性质，通过对DCS和FCS两种控制系统的完美结合，促使火电厂形成全面的数字化和管理控制体系。
关键词：火电厂；DCS现状；FCS现场总线控制系统；基本性质；控制系统
借助现场总线技术对于现场装置和控制室中的自动控制装置形成现场总线控制系统，采取该种方式能够将控制功能迁移到现场仪表之中，从而有效保证集中管理和全分散控制系统的完美结合，最终形成全数字化的多点通信系统。当前来说，在火电厂实际建设过程中，DCS系统依然占据着绝对的优势，而最新研制形成的FCS系统还处于初步阶段，其仅仅在少数火电厂得到了推广，但是其是以DCS为基础逐渐形成的，实质上是一种开放的、具有互操作性的、彻底分散的分散控制系统，该种系统的出现完全满足了自动控制系统发展的基本需求，其在后期发展过程中必然会取代DCS。
1 某火力发电厂机组DCS系统当前的使用情况
在某火力发电厂中一、二期的汽轮发电机组分别为两台150MW和330MW，而四台机组都是借助DCS系统进行控制的，其相关数据在实际采集过程中则借助多种数据采集系统完成。但是因为DCS系统在实际工作过程中采取一对一的设备连接方式，整体系统较为复杂，投入的硬件设备数量较大，使得其在日常使用过程中依然存在下列缺陷：
（1）因为上述两种控制系统的所有信号都来自于现场的硬接线，而随着使用时间的增长，线路老化、信号削弱以及信号相互直接干扰等问题逐渐显现，在温度测量点的信号更会容易受到其他多种因素的干扰，由此会产生风机以及水泵跳闸的基本现象。
（2）伴随着设备运行时间的加长，DCS控制柜的控制卡接地电阻常常会出现接触不良的现象，更会使得控制柜内部的相关组件产生异常。站控切换换卡的频率过高时，往往会出现测点品质大大降低的现象。在机组的实际运行过程中曾经发生过机组重要保护测点故障报警闪烁的现象，从而使得锅炉的MFT动作出现故障。设备检修人员经过检修，发现三块卡件中的FAIL的灯同时进行闪烁，而对于DCS系统进行检查时，发现背板电压为4.6V，该电压明显低于5.2V的正常运行时基本要求，该种变化使得卡件出现异常，最终使得测点出现大面积的品质损坏。
（3）相关控制系统自投入到实际运行之后已经超过了十年时间，应当及时进行淘汰，而在设备的实际改造过程中由于相关配件的生产厂家已经停产，使得升级改造的难度大大增加。
（4）借助PLC控制系统对其他系统完成控制，而在信息交换过程中由于步骤繁多，因此常常会出现信息丢失以及传输不及时等多种现象。
（5）由于新增加的系统数量较多，所投入的电缆数量较多，相关费用大大增加，硬件设备的数量大大增加，实际维护费用较多，测量点的大大增加也使得DPU的负荷大大增加，最终使得DPU的使用期限大大缩短。
（6）因为风机控制系统、燃料管理系统都是借助相同的控制单元完成控制，从而使得危险大大增加，而控制单元的故障更会引发整个系统的瘫痪。
2 对于火力发电厂控制系统的改造计划
2.1对于系统整体结构的设计
对于系统进行改造之后所形成的系统结构如图1所示，而该机构总体可以划分为三种层面，即集中控制层、单元控制层以及通讯系统等。而不同控制站由相应的控制性网站完成控制，对于过程控制器和几种控制层之间应当借助以太网完成连接，而对于信号传输以及不同子系统相关之间数据通信部分都使用了现场总线技术。
2.2在火电厂现场控制使用过程中应当对FCS可以进行区别性对待
在火力发电厂控制过程中所使用的监控系统主要有六种体系，即数据采集系统(DAS)、顺序控制系统(SCS）、模拟量控制系统(MCS) 、锅炉燃烧管理系统(BMS）、汽轮机数字电液系统(DEH)以及报警保护系统(APS)。根据上述分析对现场管理系统中的实际应用形成下列建议：
图1 现场总线协议模型
（1）在DAS系统应用过程中往往采取全场信息，而绝大多数信息的采集点地域分布较为广泛，在FCS系统应用过程中应当充分发挥自身优势，在相对集中的监测点中，应当采取区域集中采集的方式，并借助现场总线和网桥技术将其连接到高速总线中。
（2）受到自身功能以及复杂程度的影响，模拟量控制系统在实际应用过程中应当充分考虑以下几点因素：一是当执行以及MCS系统时，通常只需要一个输入量和输出量的单变量调节体系，在该种环境下FCS能够充分发挥自身优势，为了对系统调节效果进行改善，通常应当加入部分校正信号、前馈信号以及反馈信号，最终形成复合性的调节系统。二是对于一级MCS系统的协调，其自身的复杂程度和关联程度极强。在当前的系统应用过程中应当暂时使用FCS系统，等待制造商开发出更多功能的控制器之后，可以在协调MCS系统中进行大力推广。
（3）在锅炉燃烧器管理系统中依然借助电流信号进行控制，最终实现对点火枪、油枪、给粉机以及燃煤喷燃器的自动化控制。
（4）SCS的基本作用是完成控制机组的自动启停，其主要作为一种开关量信号，应当借助底层现场总线接入控制器完成系统控制。
（5）APS系统的基本作用在于作为一种协调级的控制系统，其在实际调试过程中所产生的问题和MCS系统极为类似，因此暂时对现场总线情况不予考虑。
（6）在汽轮机的数字电液控制系统建设过程中应当通过电缆和控制器完成接口卡件的连接，最终完成汽轮机的控制功能。
（7）在火力发电厂中，大量孤立装置对于必须监控的单位项目应当借助FCS进行控制。
2.3借助FCS系统形成全厂智能化设备状态的检测系统
由于当前所使用的DCS系统并非智能化系统，底层网络则是模拟信号的传输方式，因此在设备状态检修过程中始终没有实现智能化发展。通过上述不同系统的研究和分析逐渐形成了FCS系统，进而形成了现场设备的智能化检修。借助智能化检修系统对设备的温度、压力、震动、声音、强度等多种参数进行监测，从而对现场设备的当前状态做出较为准确的判断，与此同时对设备进行定期检验和记录，最终实现科学管理。
2.4形成全火电厂辅助公用性监控体系
当前已经形成的相对独立的辅助公用系统所使用的监控信号主要为开关量信号，该种系统的模拟量调节的实际项目数量极为有限，因此应当首先选择使用PLC进行监视和控制。借助PLC可编程控制器能够形成全新的全火电厂PLC辅助公用系统的监控网络，进而形成集中式的监视点，通过将通信接口输送到工厂级监控和管理信息系统的方式，有效提升火电厂的辅助公用系统的监控和实际管理水准。
3 控制系统的发展趋势
伴随着现代控制技术的快速发展，现场总线控制系统得到了进一步的发展，总线协议是该控制系统的主要核心，数字智能现场设备是该系统的基础，信息处理现场化是该系统的基本本质。
FCS和DCS的主要区别：（1）DCS系统作为一个强大的控制系统，它的控制能力与系统稳定性和便捷性有着巨大的关联，而通信是该控制系统的关键，数据公路是该控制系统的主要支撑力柱。因此应当加大系统配备设备的投资力度，从而不断完善系统控制能力。FCS系统是及时并彻底处理现场信息，在该系统中数字智能现场设备受到了广泛使用，并减弱了系统控制能力与控制功能作用。所以，FCS系统需要的投资资金起步相对较低，能够让使用、扩建、投入等步骤共同进行。（2）相对于FCS系统来说，DCS系统相对封闭，很多公司很多产品都不能互相兼容，FCS系统则相对开放，系统用户能够根据自身企业实际需求选择合适的设备，从而形成良好的系统集成。（3）DCS系统的各种信息均是使用二进制或者模拟信号而构成的，并且需要D/A与A/D进行转化才能实现。但是FCS系统信息使用的是数字化，减少了D/A与A/D转换的冗杂，相对于DCS系统更加集成化，性能也更好。（4）FCS系统能够实现传送PID到执行器功能，极大的减少了系统控制周期，从而使得系统性能更加完善。（5）DCS系统能够全程监督和控制生产工艺，并能自主诊断与维护。DCS系统的I/O信号使用的是传统模拟量信号，所以，DCS系统难以根据工程师的请求进行诊断与维护。FCS系统使用的是全数字化技术，能够在现场装置上发送各种信息，并且还能通过系统维护直接检测出错误信息，FCS所使用的是双向数字通信现场总线信号制。（6）相对于DCS系统来说，FCS系统所使用的文件柜与机柜较少，并且还能减少装置所占的面积，根据相关专业数据统计分析可知，FCS系统是绿色环保且节能的控制系统。（7）相对于DCS系统来说，FCS所花费的电缆以及桥架相对较少，极大的减少了设计成本与生产成本以及维修费用等。（8）与DCS系统相比，FCS系统组态简单，并且该系统的结构与性能非常标准，极易安装与运行以及维护。
伴随着我国现代化先进技术的快速发展，数字智能现场控制设备受到了广泛使用，也许在未来总线技术将会被工业现场采用。除此之外，还应当结合现场实际状况与工作环境以及工程造价等进行综合分析，有时DCS系统相对于FCS系统更具备市场优势。在未来必将会研究出更全新的控制系统，FCS和DCS是互相结合的系统控制，DCS在控制系统体系中占据着重要的地位。
4结束语
比较FCS系统和DCS系统的优势与劣势，对DCS系统的优势展开讨论，并对火电厂控制系统特点与要求进行分析，旨在通过现场总线技术来不断完善公司火电厂控制系统。根据现场实际状况选择合适的现场总线，结合原有DCS系统的主要特点，从而构建技术进步和经济效益的系统。
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作者简介：吴（1990-），男，助理工程师，工作单位：江西大唐国际抚州发电有限责任公司，单位地址：江西省抚州市临川区青泥镇大唐火电厂，邮编：344000，传真：0794-2169000，联系电话：18605932170。
论文作者:吴
论文发表刊物:《电力设备》2016年第6期
论文发表时间:2016/6/18
标签：系统论文; 控制系统论文; 火电厂论文; 现场论文; 过程中论文; 信号论文; 设备论文; 《电力设备》2016年第6期论文;