电厂热工自动化技术应用现状及发展趋势
发表时间：2018-06-19T10:24:19.263Z 来源：《电力设备》2018年第4期作者：田婧邓超陈辰
[导读] 摘要：近年来，电厂通过对热工自动化控制技术的广泛应用，不仅大幅提高了电力生产的效率与质量，还进一步提升了电力生产过程中安全性和经济性。
（中国电力工程顾问集团中南电力设计院有限公司湖北武汉 430071）
摘要：近年来，电厂通过对热工自动化控制技术的广泛应用，不仅大幅提高了电力生产的效率与质量，还进一步提升了电力生产过程中安全性和经济性。目前，电厂热工自动化技术已趋近成熟，本文主要介绍了两种主要的电厂热工自动化控制技术—PLC控制系统和DCS 控制系统，和一种新型的总线技术与DCS控制系统相结合的现场总线控制系统。
关键词：PLC；DCS；现场总线
引言
火电厂热工自动化技术在火电厂运行中有着举足轻重的地位，它对火电厂的参数进行全面的测量、处理、监控和保护，保证了机组的安全运行和人员安全。
1电厂热工自动化技术
1.1 PLC技术
PLC, 可编程逻辑控制器，它采用一种可编程的存储器，在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数和算术运算等操作的指令，通过数字式或模拟式的输入输出来控制各种类型的机械设备或生产过程
PLC操作简单易学，编程简单，并不需要专业的计算机知识。由于在PLC技术中主要通过逻辑图和梯形图来进行编程操作，所以无论是在制作阶段还是操作阶段都降低了人员的门槛，因此用户并不需要掌握专业的计算机知识就能够进行相应的操作，同时由于系统的开发周期较短，可以很方便地进行现场试用，并且在对程序进行修改的时候，并不需要拆除相应的硬件就可以完成调试工作,功能完备。由于在PLC的设备中存在着数以千计的编程元件，因此它可以充分实现对复杂系统的控制，并且在价格上与传统的继电器系统相比又有很大的优势，并且在通信互联网过程中，可以有效地实现集中管理和分散控制。配套设施齐全，拥有较强的适应性。
1.2 DCS技术
DCS即分散控制系统。分散控制系统是以微处理器为基础，采用控制功能分散、显示操作集中，兼顾分而自治和综合协调的设计原则，形成多层分级，合作自治的结构形式，是现在火电厂控制系统的主力模式。
火电厂的DCS控制系统从结构上可以把DCS分成过程级、操作级和管理级。过程级是基础层，主要由过程控制站、I/O单元及分散在现场的各传感仪表组成；操作级是中间层，由操作员站和工程师站组成，完成系统的基本监视操作和画面组态、配置、控制维护等；管理级是最上层，能对整个DCS系统实现综合管理。
1.3现场总线技术
现场总线是自动化系统中一种把大量现场级设备和操作级设备相连的工业通讯系统。其一般定义为：安装在制造或生产过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、双向、多节点通信的数据总线称为现场总线。由现场总线和现场智能设备组成的控制系统称为现场总线控制系统FCS（FieldbusControlSystem）。
现场总线技术是一种新型的全分布控制系统形态，其采用了公开和标准化的解决方案，克服了封闭系统形态所造成的缺陷。在分散控制系统的基础上更进一步，把DCS的集散系统结构，变成了新型的全分布式结构，把控制功能彻底下放到了现场。现场总线系统具有的开放性、分散性是相比分散控制系统的最显著特征，成为自动化技术发展的前沿热点。
2电厂热工自动化控制技术现状
2.1 DCS与PLC相结合的控制方式
目前，火电厂的控制方案基本有两种，一种是主机侧采取DCS控制系统集中在汽机、锅炉电子设备间进行控制，而辅网系统（水、煤、灰）采用PLC控制系统来进行控制。辅网通过数据通讯的方式用光纤将数据传输到集中控制室，由此来完成对辅网的控制
2.2 DCS单独控制方式
全厂机、炉、电和辅网统一采用DCS控制系统来进行控制。DCS在机组控制方面主要有以下几个方面：
数据采集系统DAS，主要的作用是采集过程控制中温度、压力、流量等各种状态数据，并进行记录、处理、CRT显示，为操作员提供实时信息，当出现数据异常时，可以及时报警，保证机组的安全运行。
模拟量控制系统MCS,是对温度、压力、流量的模拟量参数进行连续的闭环控制，使得模拟量参数维持在设定范围内或者按照预期目标值变化的控制系统。
顺序控制系统SCS,按照规定的顺序，完成电厂设备的各种顺序控制过程，例如送引风系统、给水系统启停、控制等。
炉膛安全监控系统FSSS，使锅炉燃烧系统中各设备按规定的操作顺序和条件安全启(投)、停(切)，在线持续监视燃烧系统的大量参数和工况，并持续进行实时逻辑运算和判断，在危急工况下迅速切断进入锅炉炉膛的全部燃料(包括点火燃料)，防止爆燃、爆炸等破坏性事故发生，以保证炉膛安全。
电气控制系统ECS，主要用于对包括发电机变压器线路组、高压启动/备用变压器、高压厂用工作变压器、低压厂用工作变压器、低压厂用备用变压器及低压厂用工用变压器等的控制和信号测量、显示、报警，模拟量的实时显示。
辅网DCS控制系统，通常将辅网分为水网、煤网、灰网三个分系统进行控制，监控布置为“3+1”即“3个分散+1个集中”，在辅网设置一个主操作员站的情况下，在水网、煤网、灰网部分分设3个操作员站，通过网络连接，实现集中控制室和就地双操作。
3火电厂热工自动化新进展
3.1 FCS现场总线控制系统
FCS现场总线控制系统，是现场总线技术与DCS控制系统相结合的新型控制系统，是以成熟的DCS为基本系统，在DCS的控制器上挂接现场总线网络通信模件，通过现场总线接口模件扩展出若干条的总线网段，形成现场总线的各级网络，连接现场总线仪表、设备，实现数据采集、控制和设备驱动。这种控制方式是对DCS控制系统的一种演变和升级，但其组态方式并未发生改变，系统、设备的控制逻辑仍在
