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摘要：当前形势下，现代化电厂电气设计已经成为一门十分专业的科学，电厂电气一体化设计是通过实现多种专业密切协作之下完成的统一整体。DCS构建下电厂电气一体化设计已经成为一种趋势和必然，电气设计是重要的环节，需要人工通过运用技术手段来保证电厂电气一体化设计具有经济性和可靠性。本文对DCS构架下电厂电气一体化设计及其发展进行阐述和分析。
关键词：DCS构架；电厂电气；一体化设计；技术发展
近些年来，社会得到了高速发展，科学技术不断进步，为了将生产安全性和高效性提升，实施一体化改建已经成为必然。一体化改建对电厂电气一体化自动控制和设计提出了更加严格的要求。DCS构架属于一种常见的方式，将其应用到电厂电气一体化设计的过程中，能够有效保障设计质量，保证系统后续应用的质量。下面就探讨DCS构建下电厂电气一体化设计及其发展。
一、DCS的结构及优势
DCS是一种分布式控制系统或集散控制系统，DCS融合了图形显示技术、控制技术、计算机技术以及通讯技术，对于生产装置实施集中管理以及分散控制[1]。在电厂电气一体化设计中，DCS得到了广泛应用。自从1974年美国Honeywell公司推出了第一套DCS系统至今，DCS系统经历了三个主要的发展阶段[2]。分别为基本成形阶段、扩大功能阶段以及扩大规模综合功能阶段。在每一个阶段中，DCS均得到了发展和进步。
在我国一体化建设过程中，DCS作为一种新型控制系统，和传统计算机控制方式存在很大不同。传统计算机控制方式主要通过单一计算机来对所有电厂电气设备实施统筹管理，这样的方式从本质上增加了计算机工作的负载，在实际使用过程中，会因为控制模块之间出现道路堵塞，大大降低控制效果，这对于大型设备和厂区十分不利，尤其是对大型设备和厂区节约化管理工作不利。DCS的产生和应用恰巧弥补了这些问题，DCS由三站一线构成，如图1所示：
图1 DCS的构成
DCS包括工程师站、操作员站、现场控制站以及系统网络，其中，工程师站负责对DCS实施离线配置、组态工作以及在线系统控制、监督、维护网络接点。工程师站主要提供对DCS实施组态和配置工作的软件，在DCS在线运行的过程中，对DCS网络中每个节点运行状况进行实时监视，保证DCS在最佳工作状态中运行。操作员站主要工作是对所有和操作相关的人机界面进行处理，包括OI、MMI、HIS等[3]。通过操作员站为系统操作人员提供人机界面，操作人员能够对现场运行状态进行及时掌握，并且可以了解是否发现异常情况等，通过输入设备来调节和控制工艺过程，保证生产过程高质量、高效率、可靠和安全。DCS的核心就是现场控制站，通过对I/O进行处理，保证直接数字控制功能实现，通过现场控制站来保证系统可靠性和性能[4]。系统网络是对系统各站进行连接的重要桥梁，因为DCS通过不同功能站组成，这些站之间必须要进行有效数据的传输，网络系统所具有的数据通信能力、可靠性、实时性与整个系统性能密切相关，尤其是网络通信规约，网络通信规约决定了是否可以实现系统功能和网络通信效率。DCS通过将分散控制与集中控制相结合，在统计系统里将分散控制流程完成。通过对统一工作实施分解，将其分解成为具体、详细的设备管理，进而将计算机负载有效降低，从本质上提升了设备控制的效率和质量。
二、DCS构架下电厂电气一体化设计
DCS构架下电厂电气一体化设计必须要将实现电厂运营周期中数字一体化建设作为根本，通过实施数字一体化体系的设计，能够对电厂电气实施及时的监督和控制。在具体的一体化设计过程中，可以从两个方面入手，分别为信息化建设和自动化建设。其中，信息化建设为自动化建设提供数据基础，并且为电厂运行提供决策辅助以及数据根据。而电厂电气一体化建设过程中，自动化建设的核心和重点，通过构建电厂电气控制一体化，对电厂每一个生产环节实施远程控制和集中控制，将电厂电气生产安全性实现，从本质上提升控制的效率。
DCS构架下电厂电气一体化设计包括以下几个模块：数据采集模块、数据控制模块、数据存储模块、数据分析模块以及其他辅助模块。其中，数据采集模块主要通过传感器对运营数据和生产数据实施采集，又包括运营参数采集、辅助设备数据采集、炉内数据采集等诸多部分。数据控制模块主要通过人机互动平台，对一级机内参数进行控制，再由通讯系统实现对其他下级机实施控制，最终对设备实施控制。数据存储模块主要是指在处置数据以后，保存操作基础数据和操作过程中的数据，同样具有重要的地位。数据分析模块是DCS构架里十分核心的一部分，通过该模块所收集的信息，在同一计算机平台中实施处理和支持。其他辅助模块包括无线通讯支持、电气弱电支持等[5]。
三、DCS构架技术的发展
纵观DCS构架技术的现状和作用，不难发现，DCS构架技术一定会伴随着科学技术的不断发展而产生变化。这一变化不仅体现在结构变化，还体现在该技术的安全体系、技术及控制一体化中。传统的DCS仅仅单一运用上级机对下级机来实施讯号传输，进而实现人机互动，伴随着科学技术的进步，多台下级机对设备实施共同管理这一方式并不难实现，一旦实现，DCS系统构建更加具有有效性和合规性。DCS除了实施传统一体化建设，还可以为区域中无线控制提供更加多元化接口，这样的技术升级为电厂员工实施设备检修提供了便利，不仅可以将设备维护效率提升，还可以准确判断具体问题。此外，变频器也将被应用到DCS构架技术中，变频器的应用能够从本质上提升节能水平和效果。
结语：
综上所述，在电厂电气一体化设计的过程中，DCS构架既是重点也是核心。DCS构架下的电厂电气一体化设计，不仅能够有效保证电能的安全性和可靠性，还可以从本质上节省成本，降低能耗，使电厂电气得以更加安全和可靠的运行。在电厂电气设计的过程中，要注重电气设计的经济性和可靠性。本文主要阐述了DCS的结构和优势，探讨了DCS构架下电厂电气一体化设计的策略，并且对其未来发展进行展望。
参考文献：
[1]刘海洋.基于数字化技术的发电厂电气二次一体化方案研究[J].中国高新技术企业,2014,(2):124-125.
[2]王利.浅议如何提高电厂电气设计的可靠性和经济性[J].科技致富向导,2014,(16):218-218.
[3]曹剑锋.火力发电厂电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].科技创新与应用,2014,(14):150-150.
[4]张科鸿.火力发电厂电气设计中低压配电系统安全性探讨[J].城市建设理论研究（电子版）,2015,(6):725-726.
[5]肖华宾,张杨迪.基于火电厂百万机组的电网大 UPS 电气研究及实践[J].电气自动化,2015,(1):83-85.
论文作者:王欢
论文发表刊物:《电力设备》2015年第12期供稿
论文发表时间:2016/4/27
标签：电厂论文; 电气论文; 构架论文; 模块论文; 系统论文; 数据论文; 过程中论文; 《电力设备》2015年第12期供稿论文;