近年來，DCS控制在火電廠過程控制領域的應用水平得到了迅速提高，DCS作為單元機組控制 系統(tǒng)的核心，功能覆蓋傳統(tǒng)的DAS、MCS、FSSS、ECS、DEH、ETS等熱工自動化系統(tǒng)。DCS對 火力發(fā)電廠的安全經濟運行的影響日益增大，DCS的故障導致機組輔機跳閘、甚至機組非計劃停運 事故的機率明顯增加。

電廠提高DCS控制系統(tǒng)可靠性的意義

目前我國的計算機技術迅猛發(fā)展，其中尤其是計算機控制技術發(fā)展迅速，控制能力不斷提高，被廣泛應用于各個領域。電力工業(yè)對于促進我國經濟的發(fā)展具有十分重要的作用，電力工業(yè)的發(fā)展狀況對社會的生產和生活方面具有直接的影響。計算機控制技術也在這一行業(yè)有效的得以利用。其中DCS控制系統(tǒng)是電力行業(yè)控制技術的核心。要注意的是DCS控制系統(tǒng)是一種電子設備，會受到內部信號差以及外部環(huán)境惡劣的影響。所以要提高DCS控制系統(tǒng)的可靠性，保證電廠的正常運作，否則會引發(fā)嚴重的事故，給社會生產生活帶來巨大的損失。

電廠提高DCS控制系統(tǒng)可靠性的措施

在dcs系統(tǒng)中，采用了許多提高可靠性的技術措施。這些技術措施是建立在以下四種基本思想上的：

①使系統(tǒng)本身不易發(fā)生故障，即所謂的故障預防。

②在系統(tǒng)發(fā)生故障時盡可能減少故障所造成的影響，即所謂的故障保安和故障弱化。

③當系統(tǒng)發(fā)生故障時，能夠讓系統(tǒng)繼續(xù)運行，即所謂的故障容錯。

④當系統(tǒng)發(fā)生故障時，可以在不停止系統(tǒng)運行的情況下進行維修，即所謂的在線維修。

基于這四種基本思想，DCS系統(tǒng)中采用了各種各樣的可靠性措施降低事故的發(fā)生及所造成的損失。

首先，提高DCS控制系統(tǒng)可靠性需要電廠對工作人員進行管理和培訓。具體來說，包括兩個方面。

第一，要對系統(tǒng)的操作人員進行培訓工作。如果操作人員在進行DCS控制系統(tǒng)的操作時出現(xiàn)失誤，會對DCS的硬件和軟件的性能造成較大的影響，嚴重時會威脅到機組的運行安全，并間接的影響到經濟的指標。因此，當管理人員進行DCS畫面的制作工作時，不能單獨行動，要積極的與運行人員進行技術上的交流，讓運行人員充分的熟悉控制界面所有的操作流程。管理人員需要讓運行人員充分熟悉完整的操作規(guī)程，在進行培訓的過程中要著重進行突發(fā)事故的演練，使運行人員了解如何操作來處理突發(fā)事故。最重要的是管理人員在培訓DCS控制系統(tǒng)的調試時要讓運行人員全面的了解其流程和程序。

第二，要對熱控人員進行培訓工作。在應用DCS控制系統(tǒng)時需要廣泛的知識，但是熱控人員在短時間內是無法完全掌握其控制原理的。所以，要對熱控人員進行培訓。培訓時要區(qū)分優(yōu)先級，先對熱控工程師進行重點的強化培訓。使熱控工程師能夠獨立完成以下工作，一是DCS控制系統(tǒng)以及網絡通訊的建立工作，二是程序組態(tài)的設計工作，三是硬件的測試和驗收工作。另外，如果在設備調試的過程中出現(xiàn)了某些問題的時候，要讓熱控工程師參與進來，利用相關資料來對出現(xiàn)的問題進行分析和解決。

其次，提高DCS控制系統(tǒng)可靠性需要把握好DCS控制系統(tǒng)的選型環(huán)節(jié)。在DCS控制系統(tǒng)的選型環(huán)節(jié)中，需要注意以下幾個方面。

第一，如果幾個類似的機組上有部分機組的控制系統(tǒng)運行良好，此時要優(yōu)先考慮這些機組。不過仍然要注意了解其他電廠中DCS系統(tǒng)的運行狀態(tài)，從而給選型招標時提供更多的參照。

第二，在進行DCS控制系統(tǒng)的選型時要保證所選系統(tǒng)的硬件可靠。具體來說，硬件需要是利用成熟的技術生產出來的，并且能夠具備多方面的功能，比如熱插拔功能。從DCS系統(tǒng)的軟件來說，要保證DCS系統(tǒng)的運算和存儲能力，尤其是要具有良好的抗干擾能力。

第三，從DCS控制系統(tǒng)的結構來看，DCS控制系統(tǒng)需要采用冗余技術來保證局部故障不會影響到機組整體的安全性和穩(wěn)定性。

DCS系統(tǒng)現(xiàn)場設計的可靠性措施

DCS出現(xiàn)問題后，將會有無法操作、無法監(jiān)視等造成設備失控的情況出現(xiàn)。輕者出現(xiàn)設備停運影響經濟效益，重者危及人身和設備的安全。所以在設計中一定要根據現(xiàn)場的具體情況認真的考慮系統(tǒng)以下幾點可靠性：

(1)電源系統(tǒng)

DCS系統(tǒng)的供電系統(tǒng)是其運行的基礎，電源負荷不要超過60%，以免電源高負荷運行。同時要考慮用高品質的電源，一般采用ups電源，采用兩臺UPS互為備用最好，一臺出現(xiàn)故障后備用機能夠無擾切換，提高電源的可靠性。UPS輸入電源不要采用電氣的同一母線，要根據電氣廠用接線取可靠性高的不同母線段電源，這樣保證電氣一段母線出現(xiàn)問題后不會影響DCS系統(tǒng)的電源。

DCS電源系統(tǒng)(UPS、電源柜等)在現(xiàn)場安裝時要安裝在滿足無塵、無振動、防腐等要求的電子設備間內，同時安裝完畢通電前把電纜孔封堵，以防泄漏蒸汽從電纜孔進入電源系統(tǒng)造成電源短路。在DCS電源上電后，要在UPS、電源柜等設備上掛“設備帶電運行禁止操作”標識牌，更不準可以在DCS電源系統(tǒng)上接入與DCS系統(tǒng)無關的負載，如檢修電源、檢修照明、充電設備、空調等。

(2)冗余系統(tǒng)

現(xiàn)場考慮人們有必要對重要的I/O模塊進行冗余，同時考慮操作員站的N:1冗余結構，這樣避免由于卡件或操作員站出現(xiàn)硬件故障造成設備停運。

(3)采用后備措施

①手動后備

對于重要的控制回路，可以采用手動后備的方法來提高可靠性。一旦自動控制失靈，用手動操作站直接進行操作，在這種情況下，手動操作站直接輸出4～20mA或1～5V的模擬量信號去控制執(zhí)行機構或直接接地進行設備的操作，可以手動控制生產過程。

②自動后備

自動后備是采用冗余的方式設置另外一套或幾套備用控制裝置。當處于運行狀態(tài)的自動控制裝置發(fā)生故障時，備用控制裝置自動投入，維持系統(tǒng)的自動控制。自動后備是冗余系統(tǒng)的一種形式，冗余有主控單元冗余、電源系統(tǒng)冗余、網絡冗余、I/O模塊冗余、操作員站冗余、服務器冗余等。運行設備出現(xiàn)故障時，熱備設備會自動無擾的運行，同時不影響對故障設備的檢修。

使系統(tǒng)故障時處于安全狀態(tài)

DCS系統(tǒng)本身在工作中不斷地進行在線故障檢測，一旦發(fā)現(xiàn)故障，就將故障設備與系統(tǒng)隔離，使它不至于影響其他設備的正常運行。故障出現(xiàn)后同時會發(fā)出聲光報警，維護人員根據報警的提示進行分析故障原因并盡快的處理故障，避免故障擴大。在處理過程中要做好現(xiàn)場的技術措施，不要輕易重啟CPU，以免對設備造成擾動。

如果需要重啟CPU，需要與操作人員配合做好預防措施，一般DCS在CPU復位時會對模擬量輸出信號進行復位，這樣可以對執(zhí)行器和變頻器采用手動切換控制方式，執(zhí)行器也可以采用斷電方式或將模擬量輸出卡件拔掉方式(執(zhí)行器具有斷信號保持功能)，系統(tǒng)正常后將信號加到正常值后再給執(zhí)行器上電和插卡件。但是一定要根據DCS本身的特點進行，有的設計中有開關量安全輸出(開、關、保持等)，如果用戶在組態(tài)時選的安全輸出是開，那當重啟CPU后開關量會發(fā)出開的指令。

第四，要維護好控制系統(tǒng)的軟件。從幾個方面來著手。

一是要保證程序和軟件具有良好的穩(wěn)定性，系統(tǒng)或者單個的控制器不會出現(xiàn)類似司機的故障。

二是系統(tǒng)能夠具備自我診斷功能，如果控制器以及IO信號出現(xiàn)錯誤或故障能夠進行自動報警。

三是人工操作方便，可以良好的進行程序的修改以及下載工作。

四是保證系統(tǒng)的備品具有較高的可靠性，方便采購，而且價格合理。

五是控制系統(tǒng)的功能要強大，內置的軟件要保證安全性和可靠性，能夠根據需要利用組態(tài)功能塊輕易的實現(xiàn)。

六是對控制系統(tǒng)的投入要充分，保證能夠最大程度的發(fā)揮DCS技術的優(yōu)勢。要保證充足的控制器的對數(shù)，能夠合理的分配控制功能。要保證I/O模塊數(shù)量的合理性，便于信號的有效分配。

再次，提高DCS控制系統(tǒng)可靠性需要做好提高電廠環(huán)境中DCS控制系統(tǒng)的抗干擾能力。要做好控制系統(tǒng)的安裝工作。從系統(tǒng)的安裝的角度來說，安裝DCS控制系統(tǒng)時需要嚴格遵守相關的規(guī)定，尤其要注意安裝改造過的DCS系統(tǒng)時需要把握好安裝的標準，負責安裝的施工單位要具備良好的資質和施工經驗。當確定好系統(tǒng)的各個選項后，有關的技術人員要參與到設計工作中來，共同進行控制系統(tǒng)的設計、施工方案的制定以及技術方面的培訓。要注意處理好控制系統(tǒng)的干擾因素，將干擾降到最低。要通過合理的手段來消除和抑制干擾源，保證DCS控制系統(tǒng)的正常運行。

電廠的管理人員可以建設各個機組專門的DCS的小間，這樣能夠有效的避免大功率設備對DCS控制系統(tǒng)的影響，另外，在排除干擾源時需要保證信號電纜和電源電纜不是平行進行敷設的。由于發(fā)電廠在現(xiàn)場進行工作時環(huán)境比較復雜，在電纜相對集中的區(qū)域，DCS控制系統(tǒng)的網絡會受到這些電纜產生的電磁的干擾。

因此，要加強控制系統(tǒng)對這些影響的抵抗能力。在進行控制系統(tǒng)的檢修工作之前，要勘察電纜的夾層，保證電纜尺寸的大小，避免小間內各個機柜之間的網絡線沒有進入到電纜的夾層當中。與DCS控制系統(tǒng)連接的網線不經過電纜的支架，保證網絡的走向與大動力的電纜具有相當?shù)木嚯x，這樣可以有效的減少干擾源對DCS控制系統(tǒng)的電磁干擾作用。另外，還要保證控制系統(tǒng)的所有接地點具有較強的牢固性，要對接地導線和接地點進行焊接工作，增強其牢固程度。

施工工藝和質量

對DCS控制系統(tǒng)的安裝有嚴格規(guī)定，選擇有良好資質和施工經驗的施工單位尤其重要。控制系統(tǒng)選型一旦確定后，施工單位的技術人員要一同介入控制系統(tǒng)設計、出施工圖、制定施工措施和進行技術培訓等。工程開工前，必須根據工期要求，制定嚴格的進度計劃，并要求施工單位組織好施工力量，拿出他們的施工方案。在DCS安裝、調試中尤其注意以下問題：

(1)施工中要注意盤柜與地的可靠絕緣和盤柜母線的?？拷拥?，同時對孔洞等必須做防火處理，盤柜等要有防振動措施。

(2)敷設電纜時尤其要注意強電弱電分開，屏蔽線的可靠接地和抗干擾。在布線過程中一定要按照設計圖紙施_[，在接線中，電纜及芯線標記要清晰完整，能長期保持;壓接端子必須用絕緣管預裝端頭處理。

(3)要嚴格控制電子設備問的環(huán)境條件，注意搞好消防、空調、通風及照明等工作。尤其要提的是通風和空調，由于DCS控制系統(tǒng)溫度要求嚴格，所以應盡早將空調系統(tǒng)投入運行，空調的出風口不能正對機柜或DCS其他電子設備，以免冷凝水滲透到設備內造成危害;同時，電子卡件決不允許有粉塵進入，所以，要求電子間能一直保持環(huán)境清潔和濾網干凈，注意除濕和調整好溫度。

程序設計和調試驗收

在程序設計和驗收過程中，要充分調動全體員工的積極性，使大家盡可能多地對DCS控制系統(tǒng)進行了解、熟悉和掌握。

在組態(tài)和驗收中，要特別注意以下問題：

(1)在程序組態(tài)設計中，一定要采用保障機組安全運行控制策略。保護或連鎖的邏輯判據必須是充要的。對汽輪機轉速、汽輪機潤滑油壓力等，宜采用硬接線保護和軟件保護相結合，建議采用常閉信號，以確保保護的可靠投入;對重要的三取二保護信號，要采用模擬量和開關量進行組合，在保證重要主設備安全的前提下，建議盡可能采用常開信號，以避免保護的誤動作。

(2)在控制系統(tǒng)選型、設計、測試、驗收、投入運行和在線調整各階段，程序設計和測試人員一定要全程參與，要結合類似控制系統(tǒng)使用中存在的問題，嚴格審核保護控制邏輯設計和組態(tài)的合理性。測試中一定要全面測試所有的回路，要仔細記錄各次檢查和試驗結果，若發(fā)現(xiàn)與軟件相關的問題要立即與供應商取得聯(lián)系，并將情況完整地反饋給他們以盡快解決問題。

(3)要有必需的后備手段：重要的保護和聯(lián)鎖，出了有通訊連接外，還必須具有硬接線方式;對重要的調節(jié)設備，除了在操作員站上有軟手操外，還必須有后備手操，以便在DCS控制器或I/O模件發(fā)生故障時，仍可以對重要設備進行及時干預。

提高DCS控制系統(tǒng)的可靠性對于電廠的運行具有重要意義。電力工業(yè)對于促進我國經濟的發(fā)展具有十分重要的作用，電力工業(yè)的發(fā)展狀況對社會的生產和生活方面具有直接的影響。計算機控制技術也在這一行業(yè)有效的得以利用，而其中的DCS控制系統(tǒng)是電力行業(yè)控制技術的核心。要保證電廠運行的穩(wěn)定性和安全性，就必須通過各項有效的措施來提高DCS控制系統(tǒng)的可靠性