第一篇：分布式電氣控制系統(tǒng)改造分析論文

【摘要】分布式電氣控制系統(tǒng)，是當前電力程序開發(fā)的基礎，具有基礎性、關聯(lián)性、以及多元性特征，在電氣自動化開發(fā)中，發(fā)揮著越來越重要的地位。基于此，本文基于現(xiàn)場總線相關理論，著重對分布式電氣控制系統(tǒng)改造進行分析，以達到充分發(fā)揮技術優(yōu)勢，提升電氣自動化發(fā)展高度的目的。

【關鍵詞】現(xiàn)場總線；分布式；電氣控制系統(tǒng)

引言

現(xiàn)場總線，是以廠內檢測與控制技術部分為主導的，數(shù)字化通訊網(wǎng)絡結構，該種信息傳輸方式，是借助數(shù)字化傳感器、終端接收操作、以及控制器等結構，構建網(wǎng)絡通信信號模式，進而確保信息傳輸過程，能夠達到高質量、高效率、便捷化的傳輸效果。為了充分發(fā)揮現(xiàn)場總線設計優(yōu)勢，就必須準確把握實踐應用要點，從而達到全面升級傳輸結構的目的。

1當前分布式電氣控制系統(tǒng)中存在的問題

為了對當前電氣生產企業(yè)中控制系統(tǒng)深層探究，本文主要以A企業(yè)為例，對電氣控制系統(tǒng)中分布式程序進行探究。

1.1A電廠基本概況

A廠主要以電子設備零件加工為主導，采用廠電子模擬屏，對全場操作程序進行遠程控制。該廠內當前分布式電氣控制系統(tǒng)，主要分為遠程控制結構、電氣自動化控制程序、可調節(jié)指示燈、以及遙感測量儀器等。當A廠內電氣控制系統(tǒng)正常運行時，系統(tǒng)分布式指示燈將處于穩(wěn)定狀態(tài)。一旦程序中出現(xiàn)通信故障，A程序，將按照電子模擬屏與現(xiàn)場設備提示方式，進行電氣控制分布調節(jié)。

1.2A電廠中分布式電氣控制系統(tǒng)不足

1.2.1外部設備問題結合A廠電氣控制系統(tǒng)分布基本設計要點來說，該廠內電氣控制設備，主要集中廠內電力信息控制的主體部分，而在各個小端口處，卻始終存在著欠缺，因而，程序控制操作的實際效果并不理想；同時，該廠內電氣控制設備，電氣控制軟件組態(tài)與外部控制開關之間的關系較為密切，且缺少與之相互匹配的程序輔助結構。一旦廠內電氣控制中，某一部分出現(xiàn)連接故障，很容易發(fā)生局部影響整體的問題，導致廠內分布式電氣控制實際應用問題重重。1.2.2程序內部問題A廠內分布式電氣控制系統(tǒng)實際應用，也存在著內部程序問題。其一，分布式電氣控制系統(tǒng)，以I/O系統(tǒng)為主，DCS系統(tǒng)為輔助實行電力信息的控制系統(tǒng)傳輸。當電子程序開發(fā)與應用時，內部通信與外部通信的關聯(lián)性較低，一旦外部通信信息量較大，控制系統(tǒng)的內部運行效果將受到影響，很容易出現(xiàn)分布式控制系統(tǒng)癱瘓的情況。其二，A廠內電氣控制系統(tǒng)終端程序與總線控制部分的程序開發(fā)不同步。當總體程序升級后，終端接收程序未能得到匹配升級，兩者電氣控制系統(tǒng)運作時，終端無法正常接受到總體系統(tǒng)的控制信息，電氣控制傳輸可靠性受到影響。其三，A廠內DCS系統(tǒng)與FECS系統(tǒng)通信功能匹配不夠合理，弱化了分布控制系統(tǒng)實際應用操控能力，電氣控制系統(tǒng)的電力傳輸速率較低。

2基于現(xiàn)場總線下分布式電氣控制系統(tǒng)改造

2.1電氣控制系統(tǒng)總體改造

基于現(xiàn)場總線下分布式電氣控制系統(tǒng)改造，能夠有效提升廠內電氣控制自動化的信息傳輸效率，也規(guī)避了信息傳輸相互干擾的問題。從廠內電氣控制體系的總體分布格局而言，電氣控制系統(tǒng)總體改造方案應落實到外部設備調控，以及內部程序總體設計上。2.1.1外部設備調控廠內現(xiàn)有分布式控制結構設計，主要集中在廠內電氣控制的主體部分，且以終端信息監(jiān)控為主。后期改造時，可在現(xiàn)有基礎上，繼續(xù)完善電氣控制系統(tǒng)外部設備終端接收結構，從而形成主體控制與各部分分布控制相互協(xié)調的設備分布狀態(tài)。例如；A廠在進行電氣控制體系改造時，在DCS主體傳輸系統(tǒng)之上，繼續(xù)延伸出多個與FECS相互匹配的子端口。廠內信息傳輸時，系統(tǒng)將自主尋求與其相互對應的電氣控制子端口，進而實現(xiàn)了，廠內程序協(xié)調控制的效果。2.1.2內部程序調控電氣控制系統(tǒng)總體改造結構規(guī)劃，是指將分布式系統(tǒng)各個部分的遠程操控模型，都調節(jié)到最佳狀態(tài)，并以I/O為主導，實行更可靠的信傳輸運行模式，確保廠內電氣控制系統(tǒng)，更新效果達到最佳化發(fā)展趨向。例如；A廠內未來電氣分布控制系統(tǒng)實際改造時，不僅設定了電氣傳輸?shù)目傮w控制層，也將采取遠程攜帶式調控方法，啟動DCS系統(tǒng)分布式信息傳輸結構，并建立一套與DCS相互匹配的輔助性系統(tǒng)。一旦主體系統(tǒng)出現(xiàn)控制故障，輔助系統(tǒng)將繼續(xù)進行程序調節(jié)，加強程序控制之間關聯(lián)密切程度。

2.2站控層改造

2.2.1站控層“合并”站內控制層改造，是基于現(xiàn)場總線結構之上，形成的首個分布式電氣控制改造方面。A廠站內控制層變革，將分布式可控程序，分為監(jiān)視聯(lián)絡結構、電氣設備檢測結構、以及網(wǎng)絡信息傳輸結構三部分。運用現(xiàn)場總線路體系，兼并了廠內原有單個電力傳輸分支，但依舊保留分布式程序控制聯(lián)絡監(jiān)視結構、電氣信息傳輸檢測、以及網(wǎng)絡信息高效率傳輸?shù)膬?yōu)勢，并以以太網(wǎng)為基礎，增加兩臺空間信息傳輸轉換站，實現(xiàn)雙服務器下，電氣自動化控制體系體系協(xié)調傳輸。與A廠內原有的分布式電氣控制體系相比，新型電氣傳輸控制方式，不僅實現(xiàn)了電氣控制系統(tǒng)的綜合傳輸，也能夠“規(guī)避”冗余式傳輸信息帶來的站內信息傳輸阻礙，從而達到站內信息高效率、高質量的傳輸分析[1]。2.2.2站控層“擴充”站內控制新層改造，也將單機一控方式，改為雙機調控體系，并且建立了站內信息傳輸過渡空間。這樣，當A廠內電氣控制系統(tǒng)外部終端口，接收到相應較多的信息資源時，系統(tǒng)可先將信息整理為私有部分，公共應用部分，然后再具體結合站控層操作的需求，尋求與其相互匹配的電氣控制信息。與A廠現(xiàn)有分布式控制結構相比，信息傳輸?shù)目煽啃韵鄬Ω?，且信息傳輸?shù)乃俾室矊⒋蟠筇嵘?/p>

2.3內部控制層改造

2.3.1理論分析內部控制層改造，也是A廠內分布式程序，在現(xiàn)場總線路基礎上需調控的一部分。主控單元調節(jié)與改造，主要是對I/O控制系統(tǒng)，實行通信和傳輸功能的更新。一般而言，主控單元結構變革，需定時擴充主控單元程序中的數(shù)據(jù)資源，確保廠內主控單元數(shù)據(jù)與現(xiàn)有電氣設備程序保持一致，進而保障廠內電氣控制總程序發(fā)出命令后，內部程序能夠順利實行電氣控制操作。同時，內部控制層改造，也應對外部網(wǎng)絡設備組成部分進行改造，更新終端檢測窗口，實行相應的經(jīng)濟結構調配體系，并自主開展穩(wěn)定的信息處理系統(tǒng)革新，確保智能通訊設備穩(wěn)定性傳輸[2]。2.3.2實踐探究舉例來說，A廠現(xiàn)有的分布式控制結構，是按照廠內電氣控制的主體部分，實行廠內智能化控制設備調節(jié)，但系統(tǒng)各部分的關聯(lián)性較低。實行廠內分布式控制結構的改造時，首先要改變當前電氣智能化控制設備，相互“分離”的分布結構，加強主控單元與輔助性網(wǎng)絡設備之間的關聯(lián)密切性。其次，全面更新A廠內I/O程序下，電氣分布控制數(shù)據(jù)，加強系統(tǒng)中資源控制信息安全率，形成新的廠內數(shù)據(jù)傳輸應用保障。A廠在現(xiàn)場總線下分布式電氣控制系統(tǒng)改造后，系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了內部控制數(shù)據(jù)的集中性更新，也能夠保障主體控制與各個終端控制之間的關聯(lián)緊密度，進而實現(xiàn)了，A廠內分布式電氣控制結構內部信息高效率傳輸，這是現(xiàn)代信息體系傳輸中，最為可靠的信息更新傳導方法，在新時期信息傳輸過程中，發(fā)揮著不可忽視的替代作用。

2.4間隔層改造

間隔層改造，是確保分布式控制系統(tǒng)實際應用安全的主要環(huán)節(jié)，間隔層改造與調控，需對當前分布式電氣控制體系下的傳輸體系，按照程序調控的基本需求，建立相對穩(wěn)定、且自我保護能力較高的自動化控制程序。與傳統(tǒng)的電氣控制結構相比，間隔層本身就具有監(jiān)控與通信信息保護的作用，實行分布式控制體系下將分層改造，將進一步增加其安全檢測靈敏度，進而提升電氣資源調控的質量[3]。例如：A廠內實行電氣控制間隔層更改時，設計人員首先對程序的檢測保護能力進行檢測，然后再按照其安全程序高低，適當?shù)倪M行間隔層后期改造趨向調節(jié)，始終確保廠內電氣控制信息傳輸，與當前信息傳輸相互匹配，并有效彌補其原有電氣控制安全層面的不足。同時，改造后的電氣結構，能夠將負荷開關調控的可靠性增強，具有自動感應與調節(jié)的能力，一旦電氣設備傳輸效果處于不穩(wěn)定狀態(tài)，間隔層將在第一時間內進行問題處理，保障電氣控制系統(tǒng)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

3結論

綜上所述，基于現(xiàn)場總線下分布式電氣控制系統(tǒng)改造的分析，是電力傳輸自動化技術在實踐中應用的具體體現(xiàn)，對于新型電力傳輸體系的規(guī)劃具有指導性作用。在此基礎上，為了有效突破分布式電氣控制系統(tǒng)存在的問題，應通過電氣控制系統(tǒng)總體改造、站控層改造、內部控制層改造、以及間隔層改造，實現(xiàn)分布式電氣控制模式逐步優(yōu)化。因此，淺析基于現(xiàn)場總線下分布式電氣控制系統(tǒng)改造，將為當代電力傳輸模式整合創(chuàng)新提供引導。

參考文獻

[1]胡兵.新工科背景下地方應用型本科電氣控制與PLC課程教學改革與探索[J].教育現(xiàn)代化,2018,5(06):70-72+81.[2]劉麗,李巖.探究電氣控制系統(tǒng)故障分析診斷及維修技巧[J].內燃機與配件,2018(02):139-140.[3]姜建偉.PLC在電氣控制系統(tǒng)中的應用探究[J].佳木斯職業(yè)學院學報,2018(01):3-4.

第二篇：分布式控制系統(tǒng)(DCS)中國市場研究報告

ARC發(fā)布《分布式控制系統(tǒng)(DCS)中國市場研究報告》

主筆分析師：曹煒

關鍵詞：分布式控制系統(tǒng)(DCS)，新建項目，油氣，化工，電力近日發(fā)布2012年中國DCS市場研究及未來5年發(fā)展預測報告。2012年，中國DCS市場規(guī)模在12億美元，與2011相比同比增長率為2%。冶金、電力、水泥、紙漿與造紙等市場新建項目數(shù)量的減少及激烈的價格競爭是導致整體市場不振的主要原因。而展望未來5年的增長，ARC預測中國DCS市場會繼續(xù)保持適度的成長，年復合增長率在5~6%左右。

油氣行業(yè)領跑DCS市場應用

化工、電力、煉油與石油化工、油氣仍然是2012排名靠前的DCS應用行業(yè)，尤其是油氣行業(yè)，受旺盛的國內需求的驅動，以國內三大石油公司為主體的投資方投資積極性高，資本開支巨大，海洋及陸地油氣開采、LNG接受終端、天然氣管線等子行業(yè)都保持較高的景氣度；化工行業(yè)盡管一定程度受產能過剩的負面影響，但整體看，主要投資方基于實現(xiàn)規(guī)?；a、延伸產業(yè)鏈、基本原材料增值等考慮，資本開支在2012年仍保持了高速的成長；受水電、風電等可再生能源發(fā)展的影響，火力發(fā)電的資本開支在2012年繼續(xù)負增長，但電力行業(yè)的DCS市場規(guī)模比較大，仍是最重要的應用行業(yè)之一。

多因素推動中國DCS未來發(fā)展形勢看好

展望未來5年的發(fā)展，ARC預計中國DCS市場會保持適度的成長。一方面，部分應用行業(yè)保持著較高的景氣度，新建項目眾多，例如油氣、煤化工、現(xiàn)代材料、核電、天然氣電站等等；而國家對于節(jié)能減排政策的進一步推進也會為DCS市場創(chuàng)造新的機會，例如冶金、電力、造紙等行業(yè)高耗能高排放產能的關停；電力、冶金、水泥等行業(yè)的脫硝，油品質量的升級等等。另外一方面，海外總承包市場近些年迅速崛起，一批中國EPC在海外市場取得相當大的份額，這也驅動了DCS市場的發(fā)展。最后，在售后服務領域，基于最終用戶理念的一步步成熟，及主要DCS供應商的苦心經(jīng)營，這一市場蘊藏著很大潛力。

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第三篇：風力發(fā)電機電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)

電氣控制系統(tǒng)的作用是確保風力機運行過程的安全性和可靠性，提高機組的運行效率和發(fā)電供電質量。離網(wǎng)型風力發(fā)電機組電氣控制系統(tǒng)分為直流和交流系統(tǒng)。直流系統(tǒng)是由風力機驅動直流發(fā)電機、經(jīng)過調壓限流器向蓄電池充電及向電阻性負載供電。交流系統(tǒng)包括交流發(fā)電機、整流裝置、控制器、分流卸載電阻箱、蓄電池組、逆變器和負載。它是一個由交流發(fā)電機經(jīng)整流裝置整流后向蓄電池充電及向電阻性負載供電，還可以在蓄電池之后連接逆變器向交流負載供電的交直流供電系統(tǒng)。發(fā)電機 按類型分為同步和異步發(fā)電機；勵磁和永磁發(fā)電機；直流和交流發(fā)電機。按運行方式又分為內轉子和外轉子?，F(xiàn)有國產離網(wǎng)型風力發(fā)電機多采用同步三相永磁式交流發(fā)電機，而且是直接驅動的低轉速、內轉子運行方式。這種發(fā)電機為永磁體轉子，無勵磁電流損耗，它比同容量電勵磁發(fā)電機效率高、重量輕、體積小、制造工藝簡便、無輸電滑環(huán)，運轉時安全可靠，容易實現(xiàn)免維護運行。它的缺點是電壓調節(jié)性能差。

一種爪極無刷自勵磁交流發(fā)電機，具備勵磁電流自動調節(jié)功能。在為獨立運行的小型風力發(fā)電機配套時，可以有效的避免因風速變化，發(fā)電機轉速變化而引起的端電壓波動，使發(fā)電機的電壓和電流輸出保持平穩(wěn)?？刂破鞴β嗜萘繋浊叩碾x網(wǎng)型風電系統(tǒng)常配置簡易的控制器。它包括三相全橋整流、電壓限制、分流卸載電阻箱、對蓄電池充電時的充放保護和容量10kVA以下逆變電源。逆變電源輸出的交流電波形分正弦波和方波，感性負載宜采用正弦波形的逆變電源。

比較完善的控制器采用：PWM斬波整流，使電氣控制系統(tǒng)具備了AC-DC/DC-AC雙向變換功能；（2）PWM升壓型（Boost型）整流，彌補了永磁發(fā)電機在低風速、低轉速時電壓偏低的缺陷；（3）根據(jù)風力發(fā)電機的運行特性切入了最大功率跟蹤技術（PTTP）；（4）向蓄電池智能充電功能；（5）通過改善輸出的交流波形，大幅提高風力發(fā)電系統(tǒng)的運行效率和年發(fā)電量；（6）設置風速及風力機轉速傳感器并在風速和轉速達到限定值時啟動執(zhí)行機構實施制動停機；（7）設置了狀態(tài)顯示和主參數(shù)通訊接口。功能完善的控制系統(tǒng)能保障風力機技術性能可靠，運行穩(wěn)定安全。

離網(wǎng)型風力發(fā)電系統(tǒng)對配套控制系統(tǒng)的基本要求如下：

（1）整流器件的耐電壓、耐電流的高限值要有充足的裕度，推薦3倍以上；

（2）向蓄電池充電的控制系統(tǒng)，以充電電流為主控元素，控制蓄電池的均充、浮充轉換，以均充電流、浮充電壓、充電時間作為控制條件，按蓄電池的充電、放電技術規(guī)范進行充、放電；

（3）向逆變器供電的控制系統(tǒng)應滿足逆變電源所需直流電壓和容量的要求；

（4）卸荷分流要兼容電壓調控分流和防止風力機超轉速加載兩項控制；

（5）檢測風力機轉速、輸出電壓、輸出電流、機組振動等狀態(tài)超過限定值或允許范圍時，控制系統(tǒng)自動給風力機加載，同時實施制動；

（6）應具備短路、直流電壓“+”、“-”反接、蓄電池過放電、防雷擊等安全保護功能。蓄電池組風能是隨機性的能源，高峰和低谷落差甚大，且具有間歇性，極不穩(wěn)定。為有效地利用風能必須配備蓄能裝置。當前風力發(fā)電系統(tǒng)可選擇的蓄能方式有：蓄電池蓄能、飛輪蓄能、提水蓄能、壓縮空氣蓄能、電解水制氫蓄能等幾種。離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)廣泛采用蓄電池作為蓄能裝置。蓄電池的作用是當風力強勁、風力機發(fā)電量大，或用電負荷少時，將電能存入蓄電池；當風力較弱，或用電負荷較大時，蓄電池中的電能向負荷供電，以補充風電的不足，保持風力發(fā)電系統(tǒng)持續(xù)穩(wěn)定供電的運行狀態(tài)。

目前，離網(wǎng)風力發(fā)電系統(tǒng)較多采用儲能型（固定）鉛酸蓄電池，它的單體電動勢為2V，單體容量從幾百安時到數(shù)千安時。電池組配套時可根據(jù)風力發(fā)電系統(tǒng)的要求，以串、并聯(lián)接方式組合成所需要的端電壓（V）和總容量（Ah）。

蓄電池經(jīng)多次充放電之后，其充放電轉換效率和電池容量會迅速降低，壽命即終結，繼續(xù)使用已很不經(jīng)濟。

影響蓄電池使用壽命的因素很多，其中主要有：

（1）未按技術規(guī)范配制符合要求的電解液；

（2）未嚴格實行均充、浮充分階段充電規(guī)程；

（3）蓄電池過度充電、深度放電；

（4）蓄電池在虧電狀態(tài)下，久置未及時充電。

參考書目

《風力發(fā)電》中國電力出版社2003年3月 王承煦張源 主編

《風力發(fā)電機組原理與應用》機械工業(yè)出版社2011年6月 姚興佳 宋俊編著

《風能技術》[美]Tony Burton 等著 武鑫等譯科學出版社

第四篇：淺談電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)

淺談電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FCS）

引言

隨著我國電力行業(yè)的高速發(fā)展，DCS的應用也越來越廣泛，但DCS主要完成的是汽輪機、鍋爐的自動化過程控制，對電氣部分的自動化結合較少，DCS一般未充分考慮電氣設備的控制特點，所以無論是功能上還是系統(tǒng)結構上，與網(wǎng)絡微機監(jiān)控系統(tǒng)相比在開放性、先進性和經(jīng)濟性等方面都有較大的差距。1 電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的監(jiān)控對象

電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的監(jiān)控對象主要有:發(fā)電機-變壓器組，其監(jiān)控范圍主要包括發(fā)電機、發(fā)電機勵磁系統(tǒng)、主變壓器、220kV斷路器；高壓廠用工作及備用電源，其監(jiān)控范圍主要包括高壓廠用工作變壓器、起動-備用變壓器等；主廠房內低壓廠用電源，其監(jiān)控范圍主要包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器等主廠房的低壓廠用變壓器；輔助車間低壓廠用電源；動力中心至電動機控制中心電源饋線；單元機組發(fā)電機和鍋爐DCS控制電動機；保安電源；直流系統(tǒng)；交流不停電電源。電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點

2.1 電氣參數(shù)變化快電氣模擬量一般為電流、電壓、功率、頻率等參數(shù)，數(shù)字量主要為開關狀態(tài)、保護動作等信號，這些參數(shù)變化快，對計算機監(jiān)控系統(tǒng)的采樣速度要求高。

2.2 電氣設備的智能化程度高電氣系統(tǒng)的發(fā)電機-變壓器組保護、起動-備用變壓器保護、自動同期裝置、廠用電切換裝置、勵磁調節(jié)器等保護或自動裝置均為微機型，6kV開關站保護為微機綜合保護，380V開關站采用智能開關和微機型電動機控制器，所有的電氣設備均實現(xiàn)了智能化，能方便地與各種計算機監(jiān)控系統(tǒng)采用通信方式進行雙向通信。另外，電氣設備的控制一般均為開關量控制，控制邏輯十分簡單，一般無調節(jié)或其它控制要求，電氣設備的控制邏輯簡單。

2.3 電氣設備的控制頻度較低除在機組起、停過程中，部分電氣設備要進行一些倒閘或切換操作外，在機組正常運行時電氣設備一般不需要操作。在事故情況下，大多由繼電保護或自動裝置動作來切除故障或進行用電源切換。且電氣設備具有良好的可控性，這是因為電氣的控制對象一般均為斷路器、空氣開關或接觸器，其操作靈活，動作可靠，與電廠其它受控設備相比，具有良好的可控性。

2.4 電氣設備的安裝環(huán)境較好且布置相對集中電氣設備大多集中布置在電氣繼電器室和各電氣配電設備間內，設備布置相對比較集中，且安裝環(huán)境極少有水汽或粉塵的污染，為控制設備就地布置提供了有利條件。電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)配置

每臺機組配置現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(fieldbusco nt rol sys-tem，F(xiàn)CS)，將機組電氣系統(tǒng)的發(fā)電機-變壓器組、單元機組廠用電系統(tǒng)和公用廠用電系統(tǒng)都納入FCS，F(xiàn)CS作為DCS的一個子系統(tǒng)，在DCS操作員站實現(xiàn)對電氣系統(tǒng)的監(jiān)控，并通過冗余配置的通信服務器在站控層與DCS進行連接。

3.1 網(wǎng)絡結構電氣FCS采用分層、分布式計算機控制系統(tǒng)，在系統(tǒng)功能上分層，設備布置上分散。網(wǎng)絡結構為3層設備2層網(wǎng)方式，3層設備指監(jiān)控主站層、通信子站層和間隔層，2層網(wǎng)指連接監(jiān)控主站層與通信子站層的以太網(wǎng)以及連接通信子站層與間隔層的現(xiàn)場總線網(wǎng)。監(jiān)控主站層由雙冗余的系統(tǒng)主機、工程師站、網(wǎng)絡交換機和負責與DCS及廠級監(jiān)控系統(tǒng)(SIS)通信的雙冗余通信服務器等組成，通信子站層主要由安裝于電氣繼電器室的多串口通信服務器和安裝在各配電室的通信管理機組成，間隔層設備主要包括安裝在電氣繼電器室、6kV開關柜和380V開關柜的智能測控裝置、綜合保護測控裝置、電動機控制器和智能儀表等。通信管理機與監(jiān)控主站采用雙冗余的光纖以太網(wǎng)連接，與間隔層設備可根據(jù)設備情況采用Profibus，LON，CAN，工業(yè)以太網(wǎng)或其它現(xiàn)場總線進行連接，其主要功能除完成對各綜合智能測控單元的數(shù)據(jù)進行管理外，還完成實時數(shù)據(jù)的加工和分布式數(shù)據(jù)庫的管理工作。公用廠用電系統(tǒng)的站控層以太網(wǎng)獨立組網(wǎng)，通過通信網(wǎng)關分別與機組自動化系統(tǒng)以太網(wǎng)連接，共用單元機組的工程師站，并通過軟、硬件閉鎖手段只能接受一臺機組控制系統(tǒng)的操作指令。

3.2 數(shù)據(jù)采集對發(fā)電機-變壓器組、高壓廠用變壓器及起動-備用變壓器，除少量模擬量信號、高壓側斷路器、隔離開關、接地開關位置信號、控制回路斷線及允許遠方操作信號、發(fā)電機-變壓器組及起動-備用變壓器所有控制量信號采用硬接線直接與DCS連接外，其它監(jiān)測信號均通過專設的測控裝置接入FCS，再以通信方式送DCS。電氣專用裝置如發(fā)電機-變壓器組及起動-備用變壓器保護、電壓自動調整裝置(AVR)、同期裝置、故障錄波、廠用電快速切換、柴油機、直流系統(tǒng)以及交(直)流不停電電源(UPS)系統(tǒng)等均設有通信接口，通過多串口通信服務器接入FCS。

電廠廠用電源分高壓廠用工作及備用電源、主廠房低壓廠用電源系統(tǒng)和輔助車間低壓廠用電源系統(tǒng)，主廠房低壓廠用電源包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器及其380V配電裝置等，輔助車間低壓廠用電源包括輸煤系統(tǒng)、工業(yè)廢水處理站、翻車機、循環(huán)水系統(tǒng)、補給水系統(tǒng)變壓器及其380V配電裝置等。為與本工程水、煤、灰輔助系統(tǒng)集中控制的思路相適應，輔助車間廠用電源系統(tǒng)均納入機組DCS監(jiān)控。針對熱控水、煤、灰單獨設置控制點的方案，輔助車間380V電源系統(tǒng)也可納入相應可編程序控制器(PLC)控制。

為使控制系統(tǒng)接線更加簡單，對主廠房重要廠用電源如6kV廠用電系統(tǒng)及鍋爐、汽輪機、主廠房公用系統(tǒng)等，采用硬接線和現(xiàn)場總線相結合的采集方式，即重要DI信號(如斷路器合閘位置、斷路器跳閘位置、允許操作、故障)和DO信號(如斷路器合閘指令、斷路器跳閘指令等)保留硬接線，回路其它所有信息均通過現(xiàn)場總線以通信方式送入FCS及DCS；而對機組不重要廠用電源如檢修、照明、電除塵及輔助車間廠用電系統(tǒng)等，取消廠用電電源系統(tǒng)全部的硬接線，完全采用通信方式進行監(jiān)視和控制。

對單元機組電動機，由于與機組熱工系統(tǒng)聯(lián)系緊密，采用硬接線和現(xiàn)場總線相結合的采集方式，同時，要保留和監(jiān)控邏輯有關的重要信息，采用硬接線的方式，接入DCS中進行監(jiān)控。FCS采集的供電氣系統(tǒng)分析管理的信息如各保護整定值、故障時電流和電壓波形等數(shù)據(jù)，送入FCS的工程師站進行分析處理，不送入DCS，但可以通過獨立的通信接口送入SIS和管理信息系統(tǒng)(MIS)。4 結束語

隨著電廠自動化水平的不斷提高，電氣系統(tǒng)采用計算機控制已成為當前設計的主流，控制方式也從單純的DCS監(jiān)控逐步向具備故障分析、信息管理、設備管理、自動抄表、仿真培訓等高等級運行管理功能的方向發(fā)展，由此又推動了現(xiàn)場總線技術在電廠電氣控制系統(tǒng)中的應用。將FCS應用到火力發(fā)電廠控制過程有利于提高火力發(fā)電廠電氣系統(tǒng)的自動化水平，節(jié)約工程投資，值得大力推廣應用。

參考文獻：

[1]李虞文.火電廠計算機控制技術與系統(tǒng)[M].北京:水利水電出版社.2003.[2]張建.計算機測控系統(tǒng)設計與應用[M].北京:機械工業(yè)出版社.2004.[3]周其節(jié).自動控制原理[M].廣州:華南理工大學出版社.1989.

第五篇：過程控制系統(tǒng)論文

過程控制系統(tǒng)的發(fā)展史

“過程控制”是現(xiàn)代工業(yè)自動化的一個重要領域.隨著各類生產工藝技術的不斷改進提高,生產過程的連續(xù)化、大型化不斷強化，隨著對過程內在規(guī)律的進一步了解，以及儀表、計算機技術的迅猛發(fā)展，生產過程控制技術獲得了更大的進展?！哆^程控制系統(tǒng)》是過程控制自動化及相關專業(yè)的一門主要專業(yè)課程。過程控制系統(tǒng)可分為常規(guī)儀表過程控制系統(tǒng)與計算機過程控制系統(tǒng)兩大類。前者在生產過程自動化中應用最早，已有六十余年的發(fā)展歷史，后者是自20世紀70年代發(fā)展起來的以計算機為核心的控制系統(tǒng)。從系統(tǒng)結構來看，過程控制已經(jīng)經(jīng)歷了四個階段。

1.基地式控制階段(初級階段)

20世紀50年代,生產過程自動化主要是憑生產實踐經(jīng)驗，局限于一般的控制元件及機電式控制儀器,采用比較笨重的基地式儀表(如自力式溫度控制器,就地式液位控制器等),實現(xiàn)生產設備就地分散的局部自動控制。在設備與設備之間或同一設備中的不同控制 系統(tǒng)之間，沒有或很少有聯(lián)系，其功能往往局限于單回路控制。過程控制的目的主要是幾種熱工參數(shù)(如溫度，壓力，流量及液位)的定值控制，以保證產品的質量和產量的穩(wěn)定。時至今日,這類控制系統(tǒng)仍沒有被淘汰，而且還有了新的發(fā)展，但所占的比重大為減小。

2.單元組合儀表自動化階段

20世紀60年代出現(xiàn)了單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),單元組合儀表有電動和氣動兩大類。所謂單元組合,就是把自動控制系統(tǒng)儀表按功能分成若干單元，依據(jù)實際控制系統(tǒng)結構的需要進行適當?shù)慕M合，因此單元組合儀表使用方便，靈活。單元組合儀表之間用標準統(tǒng)一的信號聯(lián)系，氣動儀表(QDZ系列)為20~100kPa氣壓信號，電動儀表為0~10mA直流電流信號(DDZ—Ⅱ系列）和4～20mA直流電流信號（DDZ—Ⅲ系列）。由于電流信號便于遠距離傳送，因而實現(xiàn)了集中監(jiān)控與集中操縱控制系統(tǒng),對提高設備效率和強化生產過程有所促進，使用那個了工業(yè)生產設備日益大型化與連續(xù)化發(fā)展的需要。隨著儀表工業(yè)的迅速發(fā)展,對過程控制對象特性的認識，對儀表及控制系統(tǒng)的設計計算方法等都有了較大的進步。但從設計構思來看，過程控制仍處于各控制系統(tǒng)互不關聯(lián)或關聯(lián)甚少的定值控制范疇,只是控制的品質有了較大的提高。單元組合儀表已延續(xù)了幾十年,目前國內還廣泛應用。由單元組合儀表組成的控制系統(tǒng),其控制策略主要是PID控制和常用的復雜控制系統(tǒng)(如串級、均勻、比值、前饋、分程和選擇性控制等）。

3.計算機控制的初級階段

20世紀70年代出現(xiàn)了計算機控制系統(tǒng)，最初是直接數(shù)字控制(DDC)實現(xiàn)集中控制，代替常規(guī)的控制儀表。但由于集中控制的固有缺陷,未能普及與推廣就被集散控制系統(tǒng)(DCS)所替代。DCS在硬件上將控制回路分散化，數(shù)據(jù)顯示，實時監(jiān)督等功能集中化，有利于安全平穩(wěn)的生產。就控制策略而言，DCS仍以簡單的PID控制為主,再加上一些復雜的控制算法,并沒有充分發(fā)揮計算機的功能。

4.綜合自動化階段

20世紀 80年代以后出現(xiàn)了二級優(yōu)化控制 ,在DCS的基礎上實現(xiàn)先進控制和優(yōu)化控制。在硬件上采用上位機和DCS(或電動單元組合儀表)相結合，構成二級計算機優(yōu)化控制。隨著計算機及網(wǎng)絡技術的發(fā)展，DCS出現(xiàn)了開放式系統(tǒng),實現(xiàn)多層次計算機網(wǎng)絡構成的管控一體化系統(tǒng)(CIPS)。同時，以現(xiàn)場總線為標準，實現(xiàn)以微處理器為基礎的現(xiàn)場儀表與控制系統(tǒng)之間進行全數(shù)字化,雙向和多站通信的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡控制系統(tǒng)(FCS)。FCS將對控制系統(tǒng)結構帶來革命性變革 ,開辟控制系統(tǒng)的新紀元。

當前自動控制系統(tǒng)發(fā)展的主要特點是:生產裝置實施先進控制成為發(fā)展主流;過程優(yōu)化受到普遍關注;傳統(tǒng)的DCS正在走向國際統(tǒng)一標準的開放式系統(tǒng);綜合自動化系統(tǒng)(CIPS)是發(fā)展方向。

綜合自動化系統(tǒng)，就是包括生產計劃和調度,操作優(yōu)化,先進控制和基層控制等內容的遞階控制系統(tǒng)，亦稱管理控制一體化系統(tǒng)(簡稱管控一體化系統(tǒng))。這類自動化系統(tǒng)是靠計算機和及其網(wǎng)絡來實現(xiàn)的,因此也稱為計算機集成過程系統(tǒng)(CIPS)。這里,“計算機集成”指出了它的組成特征，“過程系統(tǒng)”指明了它的工作對象,正好與計算機集成制造系統(tǒng)(CIMS)相對應,有人也稱之為過程工業(yè)的CIMS。

可以認為，綜合自動化是當代工業(yè)自動化的主要潮流。它以整體優(yōu)化為目標,以計算機為主要技術工具，以生產過程的管理和控制的自動化為主要內容,將各個自動化 “孤島”綜合集成為一個整體的系統(tǒng)。近二十幾年來，工業(yè)生產規(guī)模的迅猛發(fā)展，加劇了對人類生存環(huán)境的污染，因此,減小工業(yè)生產對環(huán)境的影響也已納入了過程控制的目標范圍,綜上所述,過程控制的主要目標有保障生產過程的安全和平穩(wěn),達到預期的產量和質量，盡可能減少原材料和能源消耗,把生產對環(huán)境的危害降低到最小程度。由此可見，生產過程自動化是保持生產穩(wěn)定、降低消耗、降低成本、改善勞動條件、促進文明生產、保證生產安全和提高勞動生產率的重要手段，是20世紀科學與技術進步的特征，是工業(yè)現(xiàn)代化的標志之一。

以上為過程控制系統(tǒng)的歷史，現(xiàn)狀以及未來的發(fā)展方向。

電專111班

孟陽

120114303113