于金楷
调兵山煤矸石发电有限责任公司 辽宁调兵山 112700
摘要：本文介绍了分散控制系统（DCS）的发展历程以及在发电厂的应用现状，分析了其应用特点及技术优势与不足，并探讨了其今后的发展趋势。
关键词：电厂；DCS；趋势
DCS即分散控制系统（Distribute Control System）是70年代中期发展起来的新型数字控制系统，它是4C技术（即计算机技术、控制技术、通讯技术、CRT技术）相结合的产物，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。随着技术的发展，此系统已广泛应用于各个行业的过程控制中，特别是在发电厂得到了广泛应用，取得了显著的经济和社会效益，DCS技术的发展代表着自动化控制领域的发展方向和水平。
一、DCS的发展历程
自从1975年第一套DCS诞生至今，DCS历经了三个发展阶段。
1、第一阶段（1975年—1980年）
在这个时期DCS的技术特点表现为：采用微处理器为基础的控制单元和较先进的冗余通信系统，实现分散控制，通过组态独立完成回路控制，采用带CRT显示器的操作站与过程单元分离，实现集中监视，集中操作。
2、第二阶段（1980年—1985年）
第二阶段的DCS提高了微处理器的位数和CRT显示器的分辨率，强化了模块化系统以及系统信息管理，加强了通信功能。
3、第三阶段（1985年以后）
1985年以后，DCS进入第三阶段，这一阶段的DCS采用了开放系统管理以及实时多用户多任务的操作系统。进入九十年代以后，随着计算机技术突飞猛进，更多新的技术被应用到了DCS之中，数字化的发展越来越向现场延伸，这使得现场控制功能和系统体系结构发生了重大变化，发展成为更加智能化、更加分散化的新一代控制系统。
二、电厂DCS的现状
1.DCS的结构特点
典型的DCS网络系统可分为过程控制级、控制管理级、生产管理级三个分级。第一层是过程控制级，主要以PLC或I/0模块通过现场总线构成对现场设备的基本控制；第二层是控制管理级，用监控计算机通过服务器和工控网络与PLC或I/0模块相连，实现对现场设备的上位机监控；第三层是生产管理层，通过管理计算机及其工业局域网与服务器相连，随时读取现场信息，实现上层的生产管理。这种系统的构成加之各种软硬件技术的不断走向成熟，极大地提高了整个系统的可靠性。
2、DCS的技术优势
（1）优秀的开放性
DCS采用开放式设计，其产品执行标准化、模块化和系列化三个标准。DCS的扩充能力很好，符合标准化、系列化的设备，可以很方便的接入已安装的DCS系统，也可以将某台操作员站或工程师站从网络中去除，而不会对DCS整个系统产生任何影响。DCS不断提高自己的向下接口能力，大多数的DCS提供了与各种标准的智能仪表通讯和通用PLC的通信接口。
（2）多种多样的控制功能和算法
如今，大型发电机组控制对象多且复杂，具有非线性、大延迟、大惯性、干扰源多等特点，使得自动控制算法设计难度增大。DCS具有较为齐全的一套控制系统，集连续控制、顺序控制和批处理控制等功能于一体，能快速准确的完成各种生产控制。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆也能适应各种特殊的控制算法，如自适应控制、模糊控制、预估控制等，提高了机组自动控制质量。
（3）较高的可靠性
DCS是拓扑结构的控制系统，DCS的控制功能被分散在各个控制站上，并且各组件均进行冗余配置，因此DCS允许存在故障和错误，即使某台计算机或者控制站的个别组件在某一段时间内处于异常状态，也不会导致DCS的功能丧失，这也就确保了DCS有较高的可靠性。
（4）较高的控制灵活性
DCS是以组态软件来控制软硬件的组态，也就是说DCS可以根据各种控制信号的特点、连接关系，从数据库中调取相对应的控制算法和显示图形，形成用户所需的控制系统；并且DCS的各个工作站之间通过网络连接到服务器上，所有的信息和数据都为系统共享，便于协调各个工作站之间的工作，因此DCS能够以最佳的方式完成系统的调节和控制，可以适应各种工作需要。
（5）日常维护的安全可靠
DCS是由多个小型计算机和控制站组成的大型控制系统，因此具有维护比较方便的特点。DCS中各个计算机之间几乎不存在相互影响，并且各控制站的硬件都采取了冗余配置，当某个计算机或控制站发生故障时，只要针对其进行维修或更换即可，而不会影响DCS的正常运行。
三、电厂DCS的发展趋势
作为一项比较成熟的工程技术，DCS在全世界范围内取得了巨大成功，但是现实中仍存在机组的机、炉、电的控制水平不协调，辅控系统的自动化水平不高，控制电缆量繁多等问题。随着时代的进步，各种新技术的推陈出新，电厂自动化水平需要进一步提高，所以，对DCS的发展也充满了新的要求与期待。
1、无线通信技术的应用
目前的DCS中数据采集设备都采用电缆和控制站相连，这样在系统接线、维护等方而造成很多不便，从而限制了DCS的使用范围和空间距离，如果我们采用无线连接网络结构，则可省去繁重的接线，同时减少了投资，提高了系统性能，虽然目前这项技术还不是很成熟，但有理由相信随着科学技术的进步，无线连接技术应用在DCS中并非难事。
2、建立统一的通信标准
由于缺少统一的通信标准，各种不同的DCS在互连时经常会出现不兼容的问题。所以建立一个统一的通信标准是DCS发展的必然趋势，让所有的设备厂家遵循一定的协议，可以进一步提高DCS的开放性，优化配置，提高资源使用效率。
3、充分利用FCS技术将DCS进一步分散化
FCS即现场总线系统，是指一种新的控制系统，是自动化领域技术发展的热点之一。它从结构上打破了传统的系统结构，将控制单元置入现场设备，实现了彻底的分散控制。所以可以利用FCS技术的先进性，将FCS技术融于DCS之中，采用结构转换，将一些简单的控制下放到现场，复杂的控制策略继续由DCS控制实现，这样就组成了DCS和FCS混合的控制系统，它兼二者优点，不失为一种可选的控制思想。
四、结论
电厂DCS技术经过近半个世纪的发展，已经成为一项成熟的工程技术。随着它的逐步完善与发展在不同程度上提高了发电机组的自动化水平，在提升数据采集与处理、生产过程控制、逻辑控制、监视报警、联锁保护、操作管理能力等方面做出了巨大的贡献，是电厂热工自动化系统的主流。尽管若干年以前，就有人判定DCS即将被FCS（现场总线控制系统）所取代，然而时至今日，DCS仍然具有相当强的生命力。但这并不是意味着DCS可以高枕无忧，相反应该充分利用FCS等先进技术来完善自己，使之与时代的发展保持同步，只有这样，DCS才能在电厂热工自动化领域有更加广阔的应用前景。
参考文献：
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[3] 周俊霞，边立秀，王丽君．火电厂热工控制系统的现状及展望[J]．电站系统工程，2003，05：53-55
论文作者:于金楷
论文发表刊物:《基层建设》2016年2期
论文发表时间:2016/5/30
标签：控制系统论文; 系统论文; 技术论文; 电厂论文; 分散论文; 现场论文; 结构论文; 《基层建设》2016年2期论文;