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1、火电厂辅助车间集中控制方式及系统构成方案探讨-机械制造论文火电厂辅助车间集中控制方式及系统构成方案探讨韩利锋（华阳电业有限公司厦门分公司，福建厦门361000 ）摘要：从辅助车间的特点及目前采用的控制系统现状入手，介绍了常规PLC、DCS 和上层采用 PLC、现场基于总线技术的FCS 控制方案。结合近几年国内部分已投产和基建期电厂辅助车间的控制特点，从工程业绩、技术方案的先进性和可靠性、工程实施的经济性等方面，对辅助车间3 种控制系统方案进行了对比分析。关键词：辅助车间；控制系统；构成；方案 0 引言当今大型火电机组炉、机、电的运行和管理水平不断提高，分散控制系统（DCS）和可编程控制器（PL
2、C）在火电厂自动化控制中已得到大量应用，其极高的可靠性、丰富的控制功能和对运行操作的简化为减员增效提供了诸多便利，并取得了良好的效果，从而极大地提高了电厂的运行、管理水平。随着电子与信息技术、控制技术的不断发展以及电力生产竞争机制的逐步形成，火电厂辅助生产系统的自动化设计正面临着如何适应技术发展潮流，改进现有管理方式，进一步降低运行费用，提高经济效益等问题。 1 辅助车间系统控制概述 1.1 辅助车间的范围常规意义上的火电厂辅助车间包括锅炉补给水处理系统、除灰渣系统、电除精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页尘系统、制氢
3、系统、原水处理系统（净化站或中水处理）、废水处理、输煤程控、脱硫岛等，有些电厂根据自身运行及工艺特点，甚至将辅助车间范围延展得更为广泛。 1.2 辅助车间的工艺特点辅助车间的工艺特点具体如表1 所示。表 1 辅助车间的工艺特点 1.3 辅助车间控制系统现状近年来，国内新建火电厂对辅助车间的控制和管理已在新版火力发电厂设计技术规程中明确提出。控制设备技术发展更趋成熟，控制设备的质量有了较大提高，网络技术的飞速发展，推动了设计思想的革新。因此，在现代科学技术快速发展的当前，火电厂的现代化发展，强调辅助车间集中控制系统构建的必要性与重要性。从一定层面而言，火电厂实现一体化的控制模式，是基于内部发展的
4、需求，也是进一步契合社会发展步伐的集中体现。因此，辅助车间控制系统的构建，是推动火电厂可持续发展的有力保障。 2 辅助车间一体化集中控制方案目前，在工控领域流行和成熟的主要有PLC、DCS、FCS3 种技术。在本节当中，将具体对3 种技术进行阐述，在强化相关认识的同时，为今后的研究提供一定的资料。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页 2.1PLC 用于辅助车间控制系统PLC 作为数字控制专用电子计算机，在几十年的发展中，相关技术已逐步成熟，并在诸多领域实现了创新性发展。无论是技术的不断发展，还是核心技术的革新，都是现代
5、科学技术综合作用的结果。在PLC 的关键技术中，通讯尤为重要，也是 PLC 不断发展的重要基础。从实际而言，模拟量闭环控制功能的实现，是其技术不断完善与创新的重要体现。在PID 闭环控制功能方面， PLC 正处于不断完善的阶段，并通过相关功能的优化与调整，改善了PLC 在集中控制系统构建中的有效应用。PLC 最为显著的一大特点就是“灵活性”。首先，PLC 的构成系统简单，可以较好地实现对车间工艺的监控，提高自动化控制系统的实用性；其次，在PLC 技术快速发展的当前，其所构成的控制系统不再以小型系统为主，对于大型控制系统，也在实践中逐步得到发展，并取得了良好的应用效果。因此，在功能发展上， PL
6、C 正向 DCS 方向发展。图 1 是 PLC 实现辅网一体化控制的网络拓扑图，从中可以知道，PLC+上位机方式已在火电厂辅助车间集中控制中应用，对于优化控制系统性能起到了重要作用。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页 2.2DCS 用于辅助车间控制系统DCS 是基于计算机技术实现对生产车间监测、控制的技术。当前，DCS 的应用十分广泛，特别是在火电厂的机组控制领域，DCS 表现出了良好的应用性能。首先， DCS 的优点十分明显， DCS 灵活性好、通用性强和操作方便等特点，决定了其在实际应用中的重要作用；其次，在火电
7、厂的机组控制中，DCS受到了青睐，并表现出了良好的应用效果，对于优化自动化水平、提高控制质量、确保运行安全等都起到了重要作用。 2.3FCS 用于辅助车间控制系统在控制技术领域，新兴技术参差不齐，其中FCS 技术是最为显著也是应用最为广泛的控制技术之一。在实践当中，FCS 开放性、可互操作性的实现，应确保相关技术的优化与调整，利用通信电缆将现场设备与控制器进行有效连接。这样一来，不仅满足了FCS 的技术要求，而且对底层设备通信实现了有效的控制，符合辅助车间控制系统的构建需求。 3 各控制系统用于辅助车间的比较精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - -
8、 -第 4 页，共 8 页 3.1 工程业绩随着国产 DCS 系统技术条件的不断成熟，国产与进口DCS 系统的市场价格已经有了大幅下降。因为市场价格因素的影响，国产与进口DCS 系统已经广泛应用于辅助车间控制系统，例如杭州和利时的HOL应用于冰昌等。对于 FCS 而言， Profibus总线技术的应用最为广泛，如国华宁海一期和二期 脱 硫 、 玉 环 电 厂 、 江 苏 夏 港电 厂 、 韩峰 电 厂 等 。 其他 总 线 （ CAN 、LONWORKS等）由于受到配套仪表的限制，在系统方面应用比较少，但在例如电气 ECS等孤立小功能控制系统中也都有所应用。 3.2 技术先进性和可靠性PLC
9、是一种数字控制专用电子计算机，在几十年的发展中，相关技术已相当成熟，并在新的领域实现了新的功能，特别是模拟量闭环控制功能的实现，在很大程度上表现出了PLC 技术发展的先进性，改善了PLC 技术在实际中的应用。DCS 的产生，是多方现代技术相互渗透、融合的结果，特别是通讯网络技术、计算机技术等的快速发展，在很大程度上助推了DCS 的产生。因此，在新的发展时期， DCS 的发展呈现出新的姿态，逐步与PLC 相互渗透，加速了其在实际中的应用。FCS 是新型控制系统，是由DCS 和 PLC 发展而来的，从简单的I/O 总线到复杂网络形式的总线结构，具备了PLC 和 DCS 的所有特点，即混合控制功能、
10、数字智能现场装置、信息化和集成化的开放型平台等。因此， PLC、DCS 和 FCS均是技术先进、安全可靠的控制系统。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页 3.3 投资成本以常规新建2 600MW 燃煤电厂辅助车间（不包括脱硫岛）PLC 方案为参照，分析对比 DCS 方案和 FCS方案的 3 种控制系统的投资成本。采用 PLC 方案，全厂辅助车间一般有5 对控制器即可满足要求，总造价约为450 万；采用 DCS 实现辅助系统的控制，系统资源和控制功能得不到充分的利用，国产 DCS 系统控制器需要配置2530 对，造价接近
11、540 万；采用 FCS系统，造价约为 470 万。控制系统造价虽差别不大，但是，从我国国情出发，如果使用现场总线产品，大部分设备还要依赖进口，而且对于不同总线协议，适应的仪表种类非常有限，可选择性很小。同时国内工程建设的设计、施工和调试费用也与国外同行有较大差距，因此可以认为目前基于现场总线技术的控制系统软硬件费用与传统 DCS 相比持平或略高。但从长远看，使用现场总线技术，可以通过智能资产管理降低维护费用，减少设备库存；更重要的是，能为预测性维护解决方案提供准确、实时的现场数据，可以让用户研究和分析资产在性能方面细微和渐进地衰退，从而避免灾难性的设备故障；并且可以减少设备非故障停机，提高系
12、统的可用率。 4 结语DCS 目前已广泛应用于电厂的机组控制，在辅助车间采用国产DCS 系统的方案也不少。而PLC 控制方案符合相关标准要求，无论是在技术上还是在稳定性上，都满足电厂自动化发展的现实要求。FCS 技术先进，但综合价格较高，且目前国内应用业绩不多，所以在近期不可能完全脱离主流的PLC 或 DCS 厂家的产品，用非主流的现场总线产品去集成电厂的控制系统。但随着行业规范精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页逐步完善，各种总线之间真正实现接口和互操作，再加上总线仪表技术的发展，FCS控制将会成为主要趋势。因此，在
13、现代信息技术快速发展的大背景之下，积极推进火电厂辅助车间集中控制方式及系统的构建，契合了火电厂现代化发展的需求，为推进火电厂可持续发展夯实了基础。但是，辅助车间集中控制系统的构建与实现是一个过程，强调各方工作的狠抓落实，注重关键技术的有效应用，这样才能提高辅助车间集中控制系统的有效性和实用性。 参考文献1韩璞，王建国 .自动化专业概论 M .北京：中国电力出版社， 2007. 2杨志远，陆会明，吕跃刚，等.650t/h直流炉再热汽温的自适应预估控制J.中国电机工程学报， 1993 （4）. 3张培华，王俊刚，李铁苍.数字化电厂设计与分析J.中国电力，2007 （12）. 收稿日期：作者简介：韩利锋（1976 ），男，陕西西安人，工程师，从事设备检修及技术管理工作。精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页