火电厂辅助车间集中控制方式及系统构成方案探讨.doc

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（PLC）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、电除尘系统、制氢系统、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。 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，PLC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。 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 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HOLLiAS?MACS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、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。 3.3投资成本 以常规新建2600MW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