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1、论面向对象的ＤＣＳ控制方案摘要:论述了目前,面向算法的DCS控制方案的局限性,随着DCS软件、硬件技术的发展以及现场数据总线技术的推广使用,面向对象的DCS控制方案在火力发电厂自动控制系统中应用的必要性和优越性。 关键词:DCS控制方案;DCS软件;硬件技术 1面对算法的控制方案的局限性 目前这种面对算法的控制方案面临着很大的挑战,主要是安全方面的问题。DCS系统的安全问题集中表现在两个方面:一是由于被控设备的集中,影响系统的可靠性,MCS系统基本上集中了整台机组的可调整执行机构的
2、控制,虽然DCS 论面向对象的ＤＣＳ控制方案摘要:论述了目前,面向算法的DCS控制方案的局限性,随着DCS软件、硬件技术的发展以及现场数据总线技术的推广使用,面向对象的DCS控制方案在火力发电厂自动控制系统中应用的必要性和优越性。 关键词:DCS控制方案;DCS软件;硬件技术 1面对算法的控制方案的局限性 目前这种面对算法的控制方案面临着很大的挑战,主要是安全方面的问题。DCS系统的安全问题集中表现在两个方面:一是由于被控设备的集中,影响系统的可靠性,MCS系统基本上集中了整台机
3、组的可调整执行机构的控制,虽然DCS硬件、软件的可靠性很高,但系统供电、网络的可靠性并没有相应提高、人为误碰、接地、短路等故障的发生并没有大幅度减少,因此,一个模件机柜内的故障,哪怕是一块模拟量输出板故障都可能造成一大片就地设备的不可控。二是网络安全方面,在火电厂热力系统中,存在三块相对独立的子系统:风烟系统(从送风机到引风机)、燃烧系统(从一次风机到燃烧器)、汽水系统(从凝汽器到汽包再到凝汽器)。这些系统中,一些联系紧密的设备被人为地划到不同的控制系统中,造成各个单元处理器之间通过网络交换的数
4、据量很大。以过热器减温为例,一般一个调节阀都串接一个关断阀,按传统的划分方式,调节阀执行机构的控制在MCS中,关断阀的控制在SCS中。假如有以下控制逻辑:当调节阀开度小于5时,全关关断阀;当开度大于5时,开关断阀;当蒸汽过热度降低到一定时,立即全关关断阀;当MFT发生时,关关断阀置调节阀输出为零。在这其中,就有调节阀开度、MFT信号、过热度等需要从网上传输。随着控制经验的积累,控制逻辑越来越复杂,MCS、SCS、FSSS之间的信号交换量大幅度提高。日益提高的网络数据交换量和系统可靠性的要求,正呼
5、唤面向对象的控制方案早日实施。 2面向对象的控制方案的先进性 面向对象的控制方案就是面向被控制对象,是与面向算法(功能)相对立的。它指在划分DCS的子系统时,并不将各种算法相似的控制对象划分到一起,而是按热力系统的子系统,即我们通常所说的被控对象划分成一个个的系统。 采用面向对象的控制方案可以降低DCS系统的成本,在传统的按算法划分的DCS系统为尽可能提高系统的可靠性,减少网络数据交换量,大规模地采用盘间硬接线,某厂一台2003年12月投产的机组,MCS、SCS、FSSS系统之间就
6、使用84对硬接线,一对硬接线就需要一根电缆、一个输入通道、一个输出通道,光硬件方面的投资就达3000元,耗费相当可观。另外,由于按算法划分控制系统人为地增加了系统的复杂程度,网络数据交换量大,浪费了单元处理器的能力,增大了硬件投资。如国内某厂商是按算法划分系统,一台300MCS等系统,可以针对每个系统,如水、灰、煤等来划分控制方案,这样可以提高全厂控制水平,还可利用一套DCS数据共享的优点,为在集控室远程监控辅助设备创造条件。同样面向对象的控制方案还可以使DCS小型化,为DCS系统应用于小火电机
7、组或风力发电机组创造条件。例如在采取母管制的热电厂,可以把一台锅炉、一台汽机当成一个对象来设计DCS系统,这样消除了按算法划分系统各对象相互干扰而难以处理的情况。 面向对象的控制方案还可以为现代控制理论的推广创造条件,提高火电厂控制水平。近一、二十年来,现代控制理论在其他行业得到了很好应用,而在火电控制上基本上仍然采用经典控制理论方法和PID控制算法为主。其实在火电厂的一些系统中,也存在强耦合、非线性、大滞后、复杂的外界扰动或信号难以测量等问题,迫切需要新的控制理论。目前按算法划分的DCS系统
8、控制方案阻止了新技术的应用。在新机组的设计过程中,DCS厂商负责整台机组的逻辑和组态,而主设备厂商只提供了设备安装了哪些执行机构、测点及保护定值,对于逻辑,一般只提供一些原则性的东西。因此,近十年来,同类型的火电机组其DCS逻辑组态大同小异,DCS厂商和主设备厂商对应用新的控制理论都没有积极性。假如说以前是硬件制约了火电机组的自动化水平,现在则是软件的发展已大大落后于硬件的进步。破解这一困局的办法是在DCS系统中采用面向对象技术,对于每一个子系统,DCS厂商只规定一些外部接口,将控制逻辑的设计任
