基于电厂热控DCS系统的组成分析
DCS的体系结构及构成
电气监控系统
• FSSS furnace safeguard supervisory system 炉膛安全监控系统
• BMS burner management system 燃烧器管理系统
• SOE sequence of event recorder 事件顺序记录仪
• MFT main fuel trip
4、热控常用术语缩写:
• DCS distributed control system
分散控制系统
• DAS data acquisition system
数据采集系统
• SCS sequence control system
顺序控制系统
• ECS electrical control system
工业总线I/OBus 10Mb/s Modbus+
现场总线F-Net 1Mb—10Mb/s IEC802.3u，第三方协议
信息管理级
中央监控级
过程控制级 现场设备级 传感器，执行器级
2.2 过程控制级 过程控制级主要由现场控制站DPU（Distributed Control Unit）和I/O数
据采集站构成。一般在电厂中，把现场控制站和数据采集站集中安装在位于主 控室后的电子设备室中。
•
逻辑加法器
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High/Low Limiter
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高/低限幅
•
Time Function Generator
•
时间函数发生器
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High Selector
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高选
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Low Selector
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低选
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High Signal Limiter
•
基于电厂热控DCS系统的组成分析
基于电厂热控DCS系统的组成分析摘要：随着电厂发电机组设备自动化的提高,DCS系统也更加的可靠便捷,方便维护,因此在发电机组中越来越被广泛应用。
本文对电厂热控DCS系统的组成进行简述,并对其控制回路系统中的硬件、软件、电源或接地系统故障进行分析,结合故障的原因采取相应的处理措施。
关键词：电厂热控；DCS系统；组成；分析一、电厂热控DCS系统的组成1数据采集系统数据采集系统能够对设备运行的状态进行监控，对于机组运行的参数也能够准确的监测。
显示的内容可以为工作人员提供参考，如果数据存在着异常现象，设备能够自行报警，甚至能选择性的将数据进行打印，应用数据采集功能能够对现场状态进行把握，也能保证设备的运行能够符合正确的操作方式。
2模拟量控制系统应用模拟量控制系统能够对汽轮发电机组的参数进行控制。
就锅侧方面，能够对机炉的汽温和送风、引风工序进行调节，对储水箱的水位和蒸汽温度进行控制。
就机侧方面，可以对锅炉给水的整个过程进行控制，对除氧器的水位进行调节。
3顺序控制系统DCS系统将电力的热力系统进行划分，将其分为几个子系统，并采用一定的程序对系统的顺序进行控制，同时也能对设备的运行状态进行判断，在判断之后，DCS系统会按照既定的操作程序、逻辑发出指令，并对机组的各个装置进行控制。
顺序控制必须对生产过程中存在的参数做好监控工作，并进行连锁保护。
然后根据电厂的实际情况和系统的实际情况对系统的逻辑进行确定。
4数字电液调节系统在汽轮运行过程中，数字电液调节系统发挥着重大的作用，除了能够对其状态、参数进行监视和保护外，还能够对汽轮机的转速、功率和汽压进行控制和调节，甚至对机组启动、停运及故障都能进行控制。
5锅炉炉膛安全监控系统它是DCS系统中最需要进行重点监控的部分。
锅炉炉膛在发电过程中的安全一定要有保障，对炉膛内燃烧系统中的各种参数值和锅炉的状态要密切监控，保证燃烧系统在符合规定的程序下运行，以便事故发生后能迅速进行处理。
浅析火力发电厂机组DCS计算机控制系统组成和设计要点
２ Ｖ网适配器 。作为一个 网络传送接 口． ． Ｃ 是连接Ｍ／ Ｆ 控制器和工程师台之间的装置 。该适配器合理处理了上 下层 网间速度难 以匹配 的难题 ，解决 了传统系统的工程
系统配置组态工具等各类组态工具 。组态工具 的都是 比 较通用 的软件 ，因此使用者管理起来非常方便 。应用系
关键词 ：分散控 制 系统 ；实时 ；可靠性 ；Ｍ／ Ｈ控制器 ；操作 员站 ；网络
伴 随控 制技术 及计 算机 网络技 术 的 １益发 展 ，分 ３ 散控制系统从建立不断走向发展 。分散控制系统简称为 ＤＣ 控制系统 ，具有 十分便利 的操作模式 、良好的人机 Ｓ 界 面 ，使工作人员 的劳动强度 大幅度 降低 ，同时也保障 了机组 的完全稳定运行 ，所有 如今在控制行业里得到广
统 的组态将 工程 作为基 础进行 组建 ，所 以可 以实 现多 人 、多任务进行组态 ，这样可 以大幅度提高工作效率。 ２Ｍ／ 控制器 的软件组成 ． Ｆ 在控制器的Ｃ Ｕ Ｐ 模板 中安装 着专用实 时控制软件 ， 可 以实现控 制系统 运行 时可靠 、安全 和及 时性要求 。 Ｍ／控制 器以工 程师站下装的数据及 操作 自动采集转换 Ｆ 信号。
泛 的应 用 。
平 均分配 系统负荷 、优化 配置 系统资源 、 自治功能 强 大 、有灵活的结构组成 以及在总系统 中，各个子系统 之 间的信急交换能够达到最小 。 根据系统划分的原理 ，下 图是该机 组Ｄｅ 控制系统 ｓ
示意图 ：
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控 制 系统 的 结构
火电厂热控系统的构成
火电厂热控系统的构成火电厂的热控系统主要是指DCS系统控制下的各类自动化仪表、以及调节控制的阀门装置。
其中DCS系统可以看作是由多个微处理机以控制功能分散、管理集中统一的控制逻辑，对整个火电厂设备系统进行自动化参数控制的微机保护系统。
在火电厂的实际应用中，这种DCS系统往往采用分级子系统的形式对下级锅炉装置、泵组、调压阀门的断通、开合动作与运行参数进行灵活调控，整个系统中子系统以“金字塔”的形式进行排列分布，每一个分支子系统都被分配固定的管理目标任务，而这些大大小小的子系统，主要构成了热控系统的两个主体部分：一是现场控制单元，也就是指设备实际生产工作的现场，DCS热控系统采用的微机化集成芯片先要与配套的电子元件结合成插板形式，然后按照设备线路的性质特点，以一定接线顺序逻辑安置在设备的插板箱内。
通过插板箱，各个控制支路就可以与总线完成物理对接，这就实现了各个子系统与控制枢纽之间的信息互通功能了。
那么在这样的组线方案下，现场控制单元显然还需要下列硬件设备与电子元件来完成对热工动力设备的自动监测控制功能。
首先是现场控制单元的微机保护系统构成，应当根据火电厂设备运行情况，分析系统的控制需求与配置标准，在设备集成化控制单元中配置可供微机运行的CPU插件、二次回路电源、I/O输入输出接口插件以及用于生成信息传递的通信插件等。
因此在DCS系统在火电厂热控系统中的应用，就是指按照设备运行的现场控制单元结构模式，采用微机化的集成插件来实现控制单元与主机之间的信息与指令的生成、传递和运算的，这种过程控制级逻辑的热控系统，它与工业中使用的模块化PLC硬件配置情况具有许多共通之处。
二是操作站单元，也就是电厂的主控制室中设置的热控单元分区信息系统，在整个热控系统中，它主要有两方面的作用：提供人机信息交互的操作接口，例如控制台的异常工况预警、设备运行功率参数的调节以及设备工况报表打印等，均需要在操作站完成；二是显示处理各个子级控制系统单元设备的运行记录，形成可视化的运行过程数据。
2火力发电厂分散控制系统(DCS)基本知识
火力发电厂分散控制系统(DCS)基本知识1.分散控制系统（DCS）分散控制系统，英文名称distributed control system，简称DCS。
可以理解为：集中监视，分散控制的计算机系统。
DCS系统按照功能可以分为：数据采集系统（DAS）、模拟量控制系统（MCS）、炉膛安全监控系统（FSSS）、顺序控制系统（简称SCS，有时旁路控制系统BTC和电气控制系统ECS作为SCS的子功能）、数字电液控制系统（DEH）、汽机保护系统（ETS）。
部分火力发电厂汽机保护系统ETS用PLC来实现、旁路控制系统BTC使用专用控制系统（不包含在DCS系统内）。
DCS系统也可以按照工艺系统来划分。
比如某电厂的DCS系统按工艺系统划分为：一号锅炉控制系统、一号汽机控制系统、二号锅炉控制系统、二号汽机控制系统。
2.数据采集系统（DAS）数据采集系统，英文名称data acquisition system，简称DAS。
采用数字计算机系统对工艺系统和设备的运行参数进行测量，对测量结果进行处理、记录、显示和报警，对机组的运行情况进行计算和分析，并提出运行指导的监视系统。
DAS至少有下列功能：●显示：包括操作显示、成组显示、棒状图显示、趋势显示、报警显示等。
●制表记录：包括定期记录、事故顺序记录（SOE，毫秒级扫描周期，信号类型为开关量输入DI）、跳闸一览记录等。
●历史数据存储和检索。
注：操作员站相应时间测试。
3.模拟量控制系统（MCS）模拟量控制系统，英文名称modulating control system，简称MCS。
是指系统的控制作用由被控变量通过反馈通路引向控制系统输入端所形成的控制系统，也称闭环控制或反馈控制。
其输出量为输入量的连续函数。
火力发电厂模拟量控制系统，是锅炉、汽轮机及其辅助运行参数自动控制系统的总称。
火力发电厂主要自动一般有：协调控制系统、给水控制（汽包水位控制）、炉膛负压控制、送风控制(包含氧量校正)、燃料控制、过热器减温水控制、再热器减温水控制、除氧器水位控制、凝汽器水位控制等。
火电厂DCS系统控制分析
火电厂DCS系统控制分析摘要：本文分析了DCS系统的组成和应用，探讨了火电机组电气控制进入DCS的控制系统构成方式和若干问题及解决方法,供大家参考。
关键词：火电厂电气控制DCS系统1 前言集散控制系统(DCS)又称分布式控制系统，是计算机、自动控制技术及网络通讯技术的综合产物。
它基于控制分散、危险分散、操作和管理集中的设计思想，采用多层分级、合作自治的结构形式。
适应了现代化生产和企业管理的要求。
由于DCS融入了最新的现场总线、嵌入式软件、先进控制、报表技术、CRT 以及网络技术等，使得其能够整体解决小至一台大型设备(锅炉)、大至一个现代化工厂整个生产过程的全方位控制。
并为工厂全程信息化管理提供基础平台。
随着我国生产力的不断发展以及我国在生产过程自动化方面科技水平的不断提高，目前我国新建的火电厂普遍都采用了DCS控制系统，随着DCS控制系统的不断发展，性能不断提高价格逐年下降，DCS控制系统的应用范围将越来越广。
DCS也逐步开始在小型电厂广泛应用。
在我国，小型火力发电厂基本上为供热机组，主要用于冶金、石化、化工、纺织等行业大型企业的自备电厂及城市供热。
大部分属于电力系统外的电厂。
典型的主设备选型多为循环流化床锅炉配抽汽式或背压式汽轮发电机组，一般为二炉一机或三炉二机等，其热力系统为母管制。
2 DCS系统的组成DCS从功能上分成操作员站、工程师站和现场控制站三种类型。
这些节点通过系统网络连接在一起，所有节点之问的数据和信息传递都南系统网络完成。
操作员站由可靠性高的工业微机配以外设组成，及系统专用的实时监控软件。
功能有：图形显示与会话、报警显示与管理、报表打印、系统库管理、历史库管理、追忆库管理等。
工程师站和操作员站使用同一台微机．该站组态软件包，供用户实现应用系统的组态现场控制站是DCS系统完成现场测拉的重要站点。
系统的现场控制站由主控模块、智能模块、电源模块和专用机柜四部分组成。
该站主要完成两项功能：信号的转换与处理和控制运算。
热控系统简介
证炉膛负压的稳定.
• ACC自动燃烧控制系统与完全依靠运行人员的经验和感觉
而进行的传统操作相比，在确保运行的协调性、提高运行 管理水平和设备检修效率、降低运营成本，保证稳定的焚 烧量、蒸发量、炉渣的热灼减率、排气标准等方面有明显 的优势，正越来越受到业界的重视。在保证垃圾焚烧灼减 率以及烟气排放指标满足国家标准的前提下，实现了长周 期自动投运，该系统使垃圾焚烧的自动化水平得到有效提 升。
• （4）锅炉料层的不均匀，锅炉给料设备分
别由三列推料及三列炉排组成，推料及炉 排的同步性偏差会造成锅炉料层的不均匀 ，影响锅炉的燃烧状况。
• （5）燃烧状况没有直接的参数反映，操作
员只能参考炉膛火焰信号及现场监火人孔 检查燃烧状况。
• （6）锅炉料层厚度没有直接的参数反映，
同样操作员只能参考炉膛火焰信号及现场 监火人孔检查燃烧状况。
•颗粒物（DUST）：独立粉尘仪 •烟气流量：皮托管流速仪 •氧量：氧化锆氧量计 •气态污染物：带陶瓷过滤器的取样探头→伴
热管线→预处理箱→接口模块→气室→ FTIR(傅里叶红外在线实时分析仪表)
以上所有信号参数经过采集转换最终传输到 CEMS工控机和测量分析柜。
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• 伺服放大器：DEH专用的伺服模块，实
际上是控制柜中的一部分。主要实现的功 能是该模块和电液转换器（DDV阀）、油 动机、LVDT（差动变压器式位移传感器） 共同组成一个液压伺服执行机构，实现对 汽轮机的控制。
• 电液转换器：是DEH最为重要的环节，主要
完成将电信号转换为与之对应的液压信号， 采用DDV阀（直流力矩马达伺服阀）可以解 决DEH的电液转换不稳定和卡涩的问题。
火电厂热工自动化DCS控制系统的应用浅析
火电厂热工自动化DCS控制系统的应用浅析摘要：目前，国内新建大型火力发电厂均采用“主辅一体化”的设计理念，越来越多的辅助车间采用DCS控制系统进行控制。
火力发电厂的辅助车间应用DCS取代可编程逻辑控制器（PLC），简化了备品备件库，为日常维护带来了极大的便利。
本文章从火电厂热工自动化内涵入手，分析了火电厂热工自动化DCS控制系统的应用，以期为业内相关工作人员提供一定的参考。
关键词：火电厂；热工自动化；DCS控制系统；应用浅析引言当前火电厂的热控系统主要是利用DCS系统对汽轮机、各类仪表、锅炉装置，以及相关的介质管道等进行自动控制。
DCS系统根据机组实际运行要求，采用分级子系统的形式对火电厂的设备进行自动化控制，确保火电机组安全运行，其主要分为现场控制单元和操作站单元。
在现场控制单元中，各个支路和总线的物理连接是通过插板箱来实现的，这样也就实现了子系统和控制中心的信息通信。
现场控制单元中的微机保护系统根据火电厂设备运行的实际需求，配置相应的CPU插件、二次回路电源、I/0输入输出接口插件、通信插件等。
操作站单元主要用来提供人机交互操作接口和显示子系统单元设备的运行状况，并显示其运行数据。
设备运行参数的调整、设备工况报表的打印，以及异常工况的预警等都需要利用操作站来完成。
1火电厂热工自动化内涵火力发电厂分散控制系统(DistributedControlSystem,简称DCS)是一种基于计算机网络技术的工业自动化控制系统。
它将整个火力发电厂的各个子系统(如锅炉、汽轮机、发电机等)进行集中管理和控制,实现对生产过程的全面监控和调度。
DCS系统具有系统可靠性高、功能强大、灵活性好等特点,被广泛应用于火力发电厂的自动化控制领域。
火力发电厂分散控制系统是指由多个控制单元组成的分布式控制系统,用于协调和管理火力发电厂各个子系统的运行。
火力发电厂分散控制系统是一个大型的自动化控制系统,其主要特征包括:1)分布式结构:火力发电厂分散控制系统是由多个控制单元组成的,这些控制单元通过网络连接起来,形成了一个分布式的控制系统。
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基于电厂热控DCS系统的组成分析
发表时间：2016-08-22T14:32:48.350Z 来源：《电力设备》2016年第11期作者：周朝旭
[导读] 数据采集系统能够对设备运行的状态进行监控，对于机组运行的参数也能够准确的监测。
周朝旭
（阜新发电有限责任公司辽宁省阜新市 123003）
摘要：随着电厂发电机组设备自动化的提高,DCS系统也更加的可靠便捷,方便维护,因此在发电机组中越来越被广泛应用。
本文对电厂热控DCS系统的组成进行简述,并对其控制回路系统中的硬件、软件、电源或接地系统故障进行分析,结合故障的原因采取相应的处理措施。
关键词：电厂热控；DCS系统；组成；分析
一、电厂热控DCS系统的组成
1数据采集系统
数据采集系统能够对设备运行的状态进行监控，对于机组运行的参数也能够准确的监测。
显示的内容可以为工作人员提供参考，如果数据存在着异常现象，设备能够自行报警，甚至能选择性的将数据进行打印，应用数据采集功能能够对现场状态进行把握，也能保证设备的运行能够符合正确的操作方式。
2模拟量控制系统
应用模拟量控制系统能够对汽轮发电机组的参数进行控制。
就锅侧方面，能够对机炉的汽温和送风、引风工序进行调节，对储水箱的水位和蒸汽温度进行控制。
就机侧方面，可以对锅炉给水的整个过程进行控制，对除氧器的水位进行调节。
3顺序控制系统
DCS系统将电力的热力系统进行划分，将其分为几个子系统，并采用一定的程序对系统的顺序进行控制，同时也能对设备的运行状态进行判断，在判断之后，DCS系统会按照既定的操作程序、逻辑发出指令，并对机组的各个装置进行控制。
顺序控制必须对生产过程中存在的参数做好监控工作，并进行连锁保护。
然后根据电厂的实际情况和系统的实际情况对系统的逻辑进行确定。
4数字电液调节系统
在汽轮运行过程中，数字电液调节系统发挥着重大的作用，除了能够对其状态、参数进行监视和保护外，还能够对汽轮机的转速、功率和汽压进行控制和调节，甚至对机组启动、停运及故障都能进行控制。
5锅炉炉膛安全监控系统
它是DCS系统中最需要进行重点监控的部分。
锅炉炉膛在发电过程中的安全一定要有保障，对炉膛内燃烧系统中的各种参数值和锅炉的状态要密切监控，保证燃烧系统在符合规定的程序下运行，以便事故发生后能迅速进行处理。
二、DCS误动原因
1硬件故障引起的误动
当设备中的元器件损坏、模块和电路存在着接触不良现象、电源输出存在问题、电路板跳线错误等，就会触发DCS硬件发生故障。
当DCS系统硬件发生故障后，就难以对现场的设备进行驱动，指示灯难以正常显示，即使系统运行符合规范，对应测点的数值也难以正常显示。
有些信号出现故障可能是因为热工元件出现了问题，这就容易引起系统的主机和辅机难以对设计进行保护，进而产生拒动现象。
该现象发生的原因主要是元器件的质量不合标准，或者是由于长久使用，元器件出现老化。
另外，DCS逻辑没有对关键性的回路进行冗杂设计。
通过单元件进行工作，容易导致元件发生问题，最终引起保护误动和拒动现象。
2软件故障引起的误动
热控软件的控制逻辑一定要正确，逻辑不完善容易导致DCS系统发生误动。
在机组投产调试的过程中，或者在电厂进行了大的改动之后，发电机组的特性也会发生改变，从而导致DCS系统出现逻辑问题。
DCS系统在技术改动之前对参数和函数曲线进行控制的逻辑可能无法满足技术改动之后设备的运行。
这就需要在技术改动之后，对于软件的逻辑也要进行重新设定，对相关参数及函数曲线进行更改，这样才能保证软件的逻辑符合技术改动之后的设备，从而对系统误动进行防止。
3电源或接地系统故障引起的误动
电源或接地系统故障主要表现为电源缺失，电源缺失的主要原因为供电系统的零线、火线、地线这三条线路存在
着接触不良或者连接错误的问题。
存在上述问题的系统，在长时间的使用之后会出现电源线路质量下降的问题，从而导致线路的绝缘保护装置被破坏或者线路的电阻太高等问题。
当电源的设计不够完善，在地极电阻过大的情况下，地网与地极之间断开也会存在误动情况。
4外部环境引起的误动
如果在工作场地存在着大量的粉尘，或者由于长时间振动、温度湿度等环境存在异常，也容易导致问题的发生，具体包括线路接触不良，螺丝松动或者卡套接触不良等。
DCS系统得到的开关量和模拟量在受到外部环境因素的干扰下出现问题，例如位置开关不到位和传感器故障等问题。
在强电磁环境下，如果外部电磁辐射、电导耦合等对设备进行干扰也容易对DCS进行信号干扰。
三、降低误动作率的应对方法
1应用可靠的技术和元器件
为了提高系统控制回路的可靠性，在对热控元件的选择上，要保证的性能的安全可靠、应用成熟。
如果一些企业需要对成本进行考虑，采用成本较低的元器件无可厚非，但是针对质量要求高或者核心重要的元器件，必须要采用高质量的设备，从而确保系统运行的可靠性，不仅降低了系统误动的机率，还能保证系统自诊的能力。
2优化热控系统的逻辑
当外部干扰引起瞬间信号误发，容易导致热控系统保护回路的误动。
大部分信号都是因为位置开关接触不良导致的机组跳闸，所以在
对机组的逻辑进行设计时，要采用容错率较低的逻辑设计。
有些系统的设备和元器件容易发生故障，可以在逻辑上对其进行优化，提前做好容错措施逻辑设计工作。
3增强电源及接地的可靠性
火电厂的热控系统容易因为外部环境的干扰存在着问题，如果问题较小，会使测量和系统工作的准确性和稳定性难以保证，如果问题严重的话，就会因为设备故障或者乱发信号导致机组跳闸。
保证热控系统正常工作，就要对外界的干扰进行抑制，提高信号采集的可靠性。
因此可以采用接地方法来对DCS的性能可靠度进行提高，并对外界的干扰进行抑制。
4提高设计、施工、检修的水平
我国目前对于系统电源和主控模块的冗杂设计进行了普及，但是却对保护执行设备的电源重视程度不够。
因此要在一些比较重要的保护执行设备的电源进行冗杂设计，将简要的信息设置在卡件上，这样才能保证取样点能够有准确的测量信号，防止误动作的出现。
当系统的模块发生故障，要迅速对故障进行诊断，对故障模块进行更换，企业也要派遣工作人员对系统定期做好检修工作，针对工作人员的素质要加强培训，通过讲座竞赛等来提高我们操作人员的技术水平。
5完善管理制度
一定要对应用软件进行备份，如果要对数据库进行修改，可以事先对数据库进行保存。
只有在对软件进行修改的过程中做好记录并对病毒进行防范，才能防止误操作导致的逻辑错误或者误动作。
如果软件没有经过专业技术人员的测试，不要进行下载；如果系统发生故障，要及时的对故障进行排查，并在维护设备的过程中做好隔离工作。
结语
随着技术的迅速发展，电厂对于发电设备的自动化程度要求日益提高，而DCS系统具有足够的优势，只要加强对DCS系统的检修工作，保证热控系统的稳定和安全，才能对保护回路问题进行防止。
参考文献
[1]张海鹰.浅谈电厂热控DCS控制保护回路误动作原因分析及处理措施[J].中国新技术新产品，2013.
[2]杨海滨.完善燃机DCS热控保护可靠性的措施[J].仪器仪表用户，2013.
[3]郑卫东，李晓燕，刘哲，罗志浩，吾明良.容错技术在大型火电机组热控系统中的运用[J].电站系统工程，2013.。