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浅谈现代电厂自动控制系统的发展1浅谈现代电厂自动控制系统的发展作者：单成强摘要：本文从分散控制系统的现状和行业需求出发，结合已经成熟的技术，分析预见了先进DCS系统架构的发展方向以及各种已经成熟的技术和标准在DCS中应用。论文关键词：需求,OPC,模糊PID,一体化控制站通过工业以太网与工程师站、操作员站等交换信息，采集控制站信号并通过工业以太网传送到工程师站、操作员站，工程师站、操作员站将系统组态信息通过工业以太网传送到控制站。2发电企业的需求随着我国煤炭价格持续增长，煤电联动响应不足，电价市场化定价机制迟迟不能确定的行业背景下，发电企业对生产现场的控制和把握有了更高的要求，生产成本的严格控制要求自动化程度更高，生产岗位减少，生产人员人均控制装机容量增加，这就要求DCS系统的核心单元要有更为先进的控制算法，先进的专家PID算法，模糊PID算法以适应类似于循环流化床锅炉这种更经济锅炉的本身的大延迟，变工况的属性。生产决策必须及时就要求生产控制系统、厂级信息系统和协同管理系统一体化。随着国家对智能电网的发展的提倡，要求各大发电站的调峰、二次调频能力更强，AGC投切率更高且能适应先进的实时的潮流计算，并且要求大电站的DCS系统有更为稳定的协调控制方案和调节能力以应对负荷扰动，现如今的电企较之以前，生产设备调整周期更短，要求DCS要组态灵活方便，而且更严格执行IEC61131语言标准，便于升级换代。基于此番种种形势，各生产厂家均发展方向1软件数据接口更加多样化软件工业的发展使各种系统兼容在软件层面实现成为可能，今后的DCS为满足厂区各种不同系统之间的通信，将会引入或执行各种协议或标准。如现有的各大DCS厂家均已支持OPC、ODBC等协议。（1）OPC标准：OPC标准的制订，使所有的工业软件产品间的通信连接问题变得简单，它提供了一种软件的总线形式，任何一种设备只需提供一种驱动就可以供任何DCS软件系统使用，应用程序(OPCClient)只需知道如何从OPC数据源获取数据，设备的驱动程序(OPCServer)只需知道如何以简单的格式提供数据即可进行通信，如图2。图2OPC标准的功能示意浅谈现代电厂自动控制系统的发展2支持OPC标准的DCS灵活性更高，便于和各种工控软件系统交换数据，如电气ECS系统、SIS系统和各主要辅机控制系统（一般为各个厂家的PLC），也可以将厂区必须的数据取出上传至各监管单位，如电网调度，环保局等。（2）ODBC技术：开放式数据库互连(ODBC)是Microsoft建议并开发的数据库访问API标准,它是建立在各种数据库管理系统底层驱动程序之上的一个标准层,对数据库的底层作了封装，允许应用程序用统一的访问数据标准:结构化查询语言(SQL)来访问数据库管理系统中的数据。ODBC技术的最大优势是开放的互操作性,通过安装多种ODBC驱动程序,可实现同一应用程序对不同数据库的访问。借助于ODBC技术,可以将各厂家的DCS采集的现场数据通过以太网传送到MIS等系统的关系数据库中,以实现信息资源的共享。今后的DCS还会兼容IEC61850等等诸协议，这是系统互连、信息及时共享所导致的发展趋势，软件接口的扩展会随着各种新标准的推出，逐步在新型分散控制系统中实现。2先进的控制算法集成因为自身特性，在燃煤机组中，流化床锅炉机组在燃烧控制、压力自动、炉机协调等控制上对算法最为挑剔。国内流化床有模糊控制法、专家控制法，常常局限在表层，很难真正解决流化床自动控制本质问题。很多流化床锅炉运行，是靠流化床自身灰／热自平衡、或人工经验完成。模糊PID控制是以模糊集理论、模糊语言变量和模糊逻辑推理为基础的一种智能控制方法，它是从行为上模仿人的模糊推理和决策过程的一种智能控制方法。该方法首先将操作人员或专家经验编成模糊规则，然后将来自传感器的实时信号模糊化，将模糊化后的信号作为模糊规则的输入，完成模糊推理，将推理后得到的输出量加到执行器上。该算法的实现完全依赖两个库：（1）数据库：数据库所存放的是所有输入、输出变量的全部模糊子集的隶属度矢量值（即经过论域等级离散化以后对应值的集合），若论域为连续域则为隶属度函数。在规则推理的模糊关系方程求解过程中，向推理机提供数据。（2）规则库：模糊控制器的规则基于专家知识或手动操作人员长期积累的经验，它是按人的直觉推理的一种语言表示形式。控制算法的实现是在DCS组态环境中由厂商搭建而成，以现成的算法模块提供给用户，并在新建机组调试过程中构建数据库和规则库，由软件中定义的一种机制对规则库进行维护和更新，该维护和更新过程持续整个运行操作过程，是一个积累模糊推理的过程。这样的DCS提供的这中算法，可以任意运用于复杂多变系统的组态过程，是应对现代工况多变的生产环境的很好的解决方案。模糊PID和专家浅谈现代电厂自动控制系统的发展3PID算法是否有无集成和运用，是衡量一个DCS系统的先进与否的重要标志。3信息一体化自动控制一体化理念是，从煤炭运到码头开始，到推动汽轮轮发电机转动，到电流源源不断从变压器输出到电网，全部发电过程采用现代一体化系统解决方案，消除、减少网关，消除电厂生产过程中的数据孤岛。电厂控制一体化，使电厂各个自动化系统的连接就像PC机上网一样简单，使发电厂轻轻松松享受到高速数据网络的益处，使电厂集控室中的生产数据、生产图像准确再现生产过程，使远方调度、身处异地的决策者能够通过网络媒介了解到生产状况。近年，发电厂的竞价上网和降低成本新需求，又纷纷上了电厂MIS，不少MIS中往往会缺少最重要的一块实时生产数据——各控制系统的测量、控制、保护生产数据。没有实时生产数据的MIS仅仅可以称为电厂办公自动化，对提高生产管理水平没有实质性的意义。实时生产数据系统我们已经习惯称为SIS。面对老发电厂众多生产数据孤岛，最简单的方法就是架构SIS网络，把各个独立的系统数据汇总到一个子数据库中，用以太网把全厂各子数据库连接起来，也可以从支持以太网的控制器上直接读取数据。SIS不需要过分强调数据的实时性，很多数据含有时间标签，生产数据能够在秒、分级收集上来就足够应用需求。收集各生产数据的通讯任务应该由SIS完成，以控制层为基础的实时数据优化运算也是SIS的任务之一。目前的电气纳入DCS基本做到遥测、遥信，遥控功能，遥调(AGC、AVC)和保护基本上是采用专用装置完成，就像多年前的DEH、FSSS装置一样。部分遥测量(电量采集)，和电气装置进入DCS没有显著进展。今后的国内DCS厂家，会思考联合生产同期模件、电量模件、电动机保护模件、智能MCC等。4总结随着我国电力体制改革的深入,面对电厂走向市场的严峻形势,火电厂的低成本运营和精细化管理的要求越来越迫切,常规自动化控制系统已不能满足日益增长的管理和技术要求。DCS提供商的任务不再仅仅是打造一个技术先进或造价低廉的电厂,而应当是成就一个面向市场、具有竞争力的电厂。我国电力事业的发展促进了对DCS系统的更高要求,所以我们相信在不久的将来,我国自己生产的DCS控制系统更加成熟,在我国乃至世界市场得到更广泛应用。参考文献高飞，基于ODBC的iFIX工控组态软件与关系数据库通讯探讨，南钢科技与管理，2007浅谈现代电厂自动控制系统的发展4姚晓伟，陈在平等，基于OPC技术的现场总线系统集成研究，天津理工大学学报，