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摘 要 集散控制系统DCS（Distributed Control System）作为当前自动化系统的主流产品，被广泛地应用于各行各业的自动控制领域，获得了极其显著的经济效益。尤其是在电站热工自动化方面，已成为保障设备安全稳定运行、提高经济效益、减轻劳动强度及改善劳动条件的重要技术措施。本文主要介绍热工DCS在电厂中的应用以及在低压下工作出现的故障分析。
关键词 DCS；系统；热工自动化；应用
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0176-01
1 系统概述
DCS系统（集散控制系统）是新型的控制技术之一，它是通过应用计算机技术，集中的对生产过程进行操作、管理和监测，分散进行控制的技术。DCS系统有处理数据方便、通用性强、安装简单并且非常规范、控制功能完善、调试方便、运行稳定安全等特点，提高管理水平和生产的自动化水平，降低了原材料消耗和能源消耗，保证生产安全，提高劳动的生产效率。现在的大型发电机组分散控制系统DCS已是一种标准模式。近年来DCS系统控制功能已不仅仅局限于热机系统的监视、控制及大联锁等，发电机、变压器组、厂用电系统乃至开关场的控制也纳入DCS 中甚至像自动同期、励磁等指标、可靠性要求很高的专用设备，也有人尝试用 DCS（设计专用智能板件）来实现其功能。
2 DCS系统与PLC、现场总线之间的关系
2.1 DCS系统与PLC之间的关系
火力发电厂的热工控制系统已经广泛的应用DCS系统和PLC。目前，许多的PLC系统可以实现DCS系统能实现的功能，为了使PLC系统同DCS有相同的功能，还需要在下面几个方面下足功夫。
1）CPU的处理功能需加强，除了实现对顺序逻辑关系的处理功能，通过利用多任务的实时操作系统，PLC的CPU还能实现复杂回路计算和模拟回路调节等功能；
2）可以实现关键部件的冗余配置，如控制器；
3）网络具有确定性和实时性，如令牌环和令牌总线总线。与此同时，PLC的功能也逐渐的被DCS系统所包容，如可利用PLC编程语言来进行编程。
2.2 DCS系统同现场总线之间的关系
生产总线简化了系统结构，在设计、安装、正常生产运行的投运及维护检修各方面，都具有优越性。
1）节省硬件的数量和初投资。现场总线系统低级了变送器的使用数量，因为通过安装在设备前段的智能设备，它能直接执行多种计算机功能和传感控制报警，它的操作站可以采用工控PC机，这样就能大大降低硬件投资费用和控制室面积。同传统意义上的DCS系统相比，因为现场的快速总线通信已经能被PLC所支持，所以现场总线技术的采用可以减少大量I/O卡。
2）节省安装材料和费用。对于现场总线系统，其接线十分简单，因为一根电缆和一对双绞线上可容许挂接多个设备，这样就大大减少桥架、端子、电缆的用量，接头校对与连线的设计的工作量也相应的减少，投资也节省了，现场总线系统的采用可减少1/3电缆的使用量。
3）节省了用户费用，掌握高度的系统集成的主动权。原来，一旦DCS的某些功能出现损坏，用户就需要采用同一家的模板行，因为若要再采用其他厂家的模板会存在不兼容的问题。目前的现场总线遵循这同样的协议，系统集成的主动权就掌握在用户手里。
3 DCS系统在运行过程中故障分析
3.1 低压下DCS 系统失控分析
1）电源系统故障分析。电源系统卡指示灯变红，需要更换系统电源卡件。指示灯变绿是由于直流转换过电流引起，信号瞬间接地以及I/O卡件内短路造成电源卡损坏。
现场电源模件在速熔熔丝的作用下一般不会引起电源过流。但是当模件老化和保安电源波动时，会出现红色故障警报。
电源监视模件会在机箱高温、热敏电阻损坏时产生误警报。另外如果PFI功能设置不当，PCU供电电压瞬间的波动，信号瞬间接地，会使PCU柜严重故障，甚至使机组跳闸。为了避免这样的故障发生，需使PCU柜稳定供电，屏蔽电源故障中断PFI功能。
2）模件故障分析。MFP03状态指示灯变红，需要按复位按钮，复位无效的话要进行模件初始化，仍无效的话需要更换卡件。
控制总线和I/O扩展总线故障一般是由于上下机架之间的扁平连接线松动导致，部分I/O模件与主模件無法通讯。改善方法为大修时变扁平链接为紧固插槽式。
NPM/NIS通讯模件使用过程中无法无扰切换到备用的时候，PCU柜参数会消失，控制窗口变白，此时应马上利用M/A硬手操站操作以及监视相关参数。仪控人员应立即恢复PCU柜的NPM/NIS通讯模件运行。检修时最好安排NPM/NIS通讯模件冗余切换的试验。
3）部分模拟量信号漂移问题。系统抗无线电干扰的能力较差，在隔离器的影响下，热电偶和热电阻通道易引起电荷积累，使发送到系统的温度信号产生漂移。解决方法是，漂移信号在端子板上拆线然后再重新接上往往就能恢复正常。
4）卡件受环境影响。卡件对灰尘、静电较为敏感，对环境温度以及湿度要求较高，因此电子室应严格控制室温和湿度。尽量安排停机的时候对卡件的清灰工作，在清灰过程中，应使用绝缘垫、防静电护腕，以防不必要的卡件损坏。
3.2 解决电机失控的对策
1）合适的二极管加装在低压电气开关装置中的分闸继电器处，这样继电器在断开时所放出来的能量就能被吸收，从而可以降低干扰源。对同一电缆中的自身干扰，这种方法有较显著的效果，但对于外界的干扰，这种方法却不能消除自启动现象。
2）220VDC强电驱动的中间继电器加装在电气装置控制回路与DCS系统的低压电气开关装置侧。虽然交流感应电压在电气装置控制回路与DCS系统干扰中产生了，但该类中间继电器是由能量驱动的器件，产生的感应电压不能让该类继电器动作。此外，它也不易受到电磁的干扰，因为，这种中间继电器安装在电气低压开关装置侧，那么它与延时中间继电器（BZS-17型）之间回路就非常短。
上述的提到的技术措施采用后，系统自身的干扰源不仅被大幅度降低外，电气装置控制回路与DCS系统的抗干扰能力增强。
4 结论
DCS的系统构成使整个系统损害的概率降到比较低的水平，加上各种软硬件技术的不断走向成熟，极大地提高了系统的可靠性，因此DCS成为了当今工业自动控制系统地主流。与此同时，我们需要与时俱进的关注以及学习现场总线系统，网络技术， 无线连接技术，软件技术的新发展，使得DCS在应用中体现出更高的社会效益以及经济效益。
参考文献
[1]贾胜海,刘明东.DCS在锅炉控制系统的应用[J].应用能源技术,2003,2.
[2]薛辉.DCS PLC 现场总线系统在电厂的应用与发展[J].新疆化工,2009,3.
[3]王立国.低压电机在DCS系统时空的原因分析[J].煤炭技术,2009,4.
关键词 DCS；系统；热工自动化；应用
中图分类号 TP 文献标识码 A 文章编号 1673-9671-(2012)012-0176-01
1 系统概述
DCS系统（集散控制系统）是新型的控制技术之一，它是通过应用计算机技术，集中的对生产过程进行操作、管理和监测，分散进行控制的技术。DCS系统有处理数据方便、通用性强、安装简单并且非常规范、控制功能完善、调试方便、运行稳定安全等特点，提高管理水平和生产的自动化水平，降低了原材料消耗和能源消耗，保证生产安全，提高劳动的生产效率。现在的大型发电机组分散控制系统DCS已是一种标准模式。近年来DCS系统控制功能已不仅仅局限于热机系统的监视、控制及大联锁等，发电机、变压器组、厂用电系统乃至开关场的控制也纳入DCS 中甚至像自动同期、励磁等指标、可靠性要求很高的专用设备，也有人尝试用 DCS（设计专用智能板件）来实现其功能。
2 DCS系统与PLC、现场总线之间的关系
2.1 DCS系统与PLC之间的关系
火力发电厂的热工控制系统已经广泛的应用DCS系统和PLC。目前，许多的PLC系统可以实现DCS系统能实现的功能，为了使PLC系统同DCS有相同的功能，还需要在下面几个方面下足功夫。
1）CPU的处理功能需加强，除了实现对顺序逻辑关系的处理功能，通过利用多任务的实时操作系统，PLC的CPU还能实现复杂回路计算和模拟回路调节等功能；
2）可以实现关键部件的冗余配置，如控制器；
3）网络具有确定性和实时性，如令牌环和令牌总线总线。与此同时，PLC的功能也逐渐的被DCS系统所包容，如可利用PLC编程语言来进行编程。
2.2 DCS系统同现场总线之间的关系
生产总线简化了系统结构，在设计、安装、正常生产运行的投运及维护检修各方面，都具有优越性。
1）节省硬件的数量和初投资。现场总线系统低级了变送器的使用数量，因为通过安装在设备前段的智能设备，它能直接执行多种计算机功能和传感控制报警，它的操作站可以采用工控PC机，这样就能大大降低硬件投资费用和控制室面积。同传统意义上的DCS系统相比，因为现场的快速总线通信已经能被PLC所支持，所以现场总线技术的采用可以减少大量I/O卡。
2）节省安装材料和费用。对于现场总线系统，其接线十分简单，因为一根电缆和一对双绞线上可容许挂接多个设备，这样就大大减少桥架、端子、电缆的用量，接头校对与连线的设计的工作量也相应的减少，投资也节省了，现场总线系统的采用可减少1/3电缆的使用量。
3）节省了用户费用，掌握高度的系统集成的主动权。原来，一旦DCS的某些功能出现损坏，用户就需要采用同一家的模板行，因为若要再采用其他厂家的模板会存在不兼容的问题。目前的现场总线遵循这同样的协议，系统集成的主动权就掌握在用户手里。
3 DCS系统在运行过程中故障分析
3.1 低压下DCS 系统失控分析
1）电源系统故障分析。电源系统卡指示灯变红，需要更换系统电源卡件。指示灯变绿是由于直流转换过电流引起，信号瞬间接地以及I/O卡件内短路造成电源卡损坏。
现场电源模件在速熔熔丝的作用下一般不会引起电源过流。但是当模件老化和保安电源波动时，会出现红色故障警报。
电源监视模件会在机箱高温、热敏电阻损坏时产生误警报。另外如果PFI功能设置不当，PCU供电电压瞬间的波动，信号瞬间接地，会使PCU柜严重故障，甚至使机组跳闸。为了避免这样的故障发生，需使PCU柜稳定供电，屏蔽电源故障中断PFI功能。
2）模件故障分析。MFP03状态指示灯变红，需要按复位按钮，复位无效的话要进行模件初始化，仍无效的话需要更换卡件。
控制总线和I/O扩展总线故障一般是由于上下机架之间的扁平连接线松动导致，部分I/O模件与主模件無法通讯。改善方法为大修时变扁平链接为紧固插槽式。
NPM/NIS通讯模件使用过程中无法无扰切换到备用的时候，PCU柜参数会消失，控制窗口变白，此时应马上利用M/A硬手操站操作以及监视相关参数。仪控人员应立即恢复PCU柜的NPM/NIS通讯模件运行。检修时最好安排NPM/NIS通讯模件冗余切换的试验。
3）部分模拟量信号漂移问题。系统抗无线电干扰的能力较差，在隔离器的影响下，热电偶和热电阻通道易引起电荷积累，使发送到系统的温度信号产生漂移。解决方法是，漂移信号在端子板上拆线然后再重新接上往往就能恢复正常。
4）卡件受环境影响。卡件对灰尘、静电较为敏感，对环境温度以及湿度要求较高，因此电子室应严格控制室温和湿度。尽量安排停机的时候对卡件的清灰工作，在清灰过程中，应使用绝缘垫、防静电护腕，以防不必要的卡件损坏。
3.2 解决电机失控的对策
1）合适的二极管加装在低压电气开关装置中的分闸继电器处，这样继电器在断开时所放出来的能量就能被吸收，从而可以降低干扰源。对同一电缆中的自身干扰，这种方法有较显著的效果，但对于外界的干扰，这种方法却不能消除自启动现象。
2）220VDC强电驱动的中间继电器加装在电气装置控制回路与DCS系统的低压电气开关装置侧。虽然交流感应电压在电气装置控制回路与DCS系统干扰中产生了，但该类中间继电器是由能量驱动的器件，产生的感应电压不能让该类继电器动作。此外，它也不易受到电磁的干扰，因为，这种中间继电器安装在电气低压开关装置侧，那么它与延时中间继电器（BZS-17型）之间回路就非常短。
上述的提到的技术措施采用后，系统自身的干扰源不仅被大幅度降低外，电气装置控制回路与DCS系统的抗干扰能力增强。
4 结论
DCS的系统构成使整个系统损害的概率降到比较低的水平，加上各种软硬件技术的不断走向成熟，极大地提高了系统的可靠性，因此DCS成为了当今工业自动控制系统地主流。与此同时，我们需要与时俱进的关注以及学习现场总线系统，网络技术， 无线连接技术，软件技术的新发展，使得DCS在应用中体现出更高的社会效益以及经济效益。
参考文献
[1]贾胜海,刘明东.DCS在锅炉控制系统的应用[J].应用能源技术,2003,2.
[2]薛辉.DCS PLC 现场总线系统在电厂的应用与发展[J].新疆化工,2009,3.
[3]王立国.低压电机在DCS系统时空的原因分析[J].煤炭技术,2009,4.