1、电厂自动化控制技术浅析摘 要：本文主要描述了电厂生产过程的控制特性以及各种自动化控制技术的特点及现状，对 PLC、集散控制系统（DCS） 、现场总线技术（FCS）等现场控制技术进行详细的介绍，分析了 PLC、DCS、FCS 所存在的优点和诸多问题，阐述了工业以太网的优势，明确了在电厂自动控制应用工业以太网技术的目的，提出了在电厂构建自动化控制平台的策略和设想。 关键词：电厂自动化控制技术 以太网 中图分类号： TM6 文献标识码： A 面对电厂 DCS、PLC、FCS 控制系统应用特征、现状及存在的问题，我们应基于工业以太网技术内涵、适应电厂自动化、信息化生产优势特征，提出创设一网到底电厂自动
2、化控制模式设想与策略，才能科学满足电厂个性化生产需求，提升生产效率，实现自动化、信息化与数字化的全面发展。 1、DCS 与 PLC 控制系统技术及存在的问题 目前国内多数电厂控制系统使用的是集散控制系统（DCS）以及可编程控制器（PLC） ，通过降低通信速度以达到充分满足信息传输的需求。PLC 或者是 DCS 系统，是将现场各种信号接入系统 I/0 卡来进行检测信号，所以说，许多信号同时在 PLC 的入口或者当 DCS 系统的大小增加的时候，常常会出现“堵车”的问题，信号之间的相互传送发生堵塞，不能充分的实现信号的实时传送，这样不但造成了系统崩溃的危险，而且还降低了其所具有的可靠性。 基于工业
3、自动控制环境，专门设计的数字化电子操作运算装置就是PLC 控制系统。其主体是采用可以编程的存储器来进行技术运算、算术、逻辑控制以及顺序控制等等指令操作的执行，并且通过数字模式或者是模拟输入及输出，对各类机械以及生产过程进行一个科学、合理的控制。计算机、通信以及 CRT 与控制技术相互结合在一起就是 DCS，其核心就是微处理器，通过集中各类数据通道分散点信息来充分的实现操作监视及控制目标，是一类模拟与数字的混合的控制系统，其控制操作具有比较复杂的规律特性，而且其可靠性比较高；DCS 还具有一个可靠的人机交互操作接口，其控制功能比较丰富。这样一来，就使得 DCS 成为一种编程简单、操作便利以及非常
4、容易完成开发的控制系统，完全体现了优质性价比的特征，因而在自动化电厂控制实践之中发挥着至关重要的作用。而当前的 DCS 或者是 PLC 的控制系统大多是由自身的硬件及软件所构成的产品体系，为了有效地保护市场彼此信息封锁，就很难实现各类不同系统的共享互联，无法全面的满足电厂信息化发展要求，且众多的现场检测信号还会呈现一定的瓶颈现象，从而引发信号堵塞的问题，随之就会造秤控制系统可靠安全性不良下降。 2、FCS 控制系统技术优势及存在的问题 基于 PLC 及 DCS 控制系统存在的问题，现场总线控制 FCS 系统逐步诞生，体现了开放、分布、安全可靠等应用优势，合理弥补了传统控制系统模式缺陷，主要采用
5、双向一对多传输，且高精度、高可靠性数字信号，令设备持续处于可控且远程监测状态，各类用户则可按需进行自由选择。当前 FCS 控制系统同样包含一定缺陷，例如通讯协议有待进一步统一、通讯速度有待进一步提升，设备连接较少且价格偏高，对现有非智能性仪表支持力度有限等。因此该现场总线 FCS 控制需要同企业各类管理系统全面结合，实现一体化管控，才能充分发挥优势性能，创设自动化电厂生产模式。 3、现场总线控制系统（FCS） 于 1984 年，由于 DCS 和 PLC 的问题，许多设备制造商的失败，以我们自己的标准相互变性仪器的函数，它是难以满足现代化的要求，几乎所有的控制功能都在该控制器的 FCS 位于 1
6、 双向传输信号，数字信号的准确性，可靠性，设备是始终在运营商的遥控器状态监测和控制，用户可以自由选择不同品牌的设备需要被分配到各种智能仪器仪表，通讯工具，控制和计算能力的智能互动，表面和控制功能的类型。 日本三菱，法国施耐德的 MODBUS 和全民教育发展的支持，以及巴士国际组织，正在做的研究和开发的现场总线，以太网（Ethernet） 。每个现场总线通讯连接设备的价格会很低，不支持现有的非智能电表。更换是一个巨大的成本，工厂的现有非智能电表。 现场总线过程将使用户能够从中受益，但它毕竟在企业网络的底部，虽然成效的地方，但有时它不能是企业的整体效益。还必须包括在综合管理和企业管理系统，现场总线
7、控制。 4、工业以太网技术 工业以太网技术主体是为适应工业环境而进行的全面改造，包括对实时性通信、传输确定性的科学改进，并增添了较多应用控制功能，通过适应性流量控制、通信技术、交换技术、容错技术、信息优先级、冗余结构改进合理解决确定性问题;基于提升通信效率、软件协议解决实时性问题;基于改进结构工艺、升级元器件解决网络供电及工业生产使用环境等问题。由此可见工业以太网构建成本低廉、结构简单、便于安装、功耗较低、传输速度快、冗余能力较强、兼容性良好、资源丰富、易于集成、灵活性高，对各类丰富种类的流行网络协议均普遍支持，体现了上述 DCS、PLC、FCS 控制系统无可匹敌的综合优势，因此我们应将其作为
8、理想的自动化电厂控制平台，创建一网到底的自动化生产模式。 5、工业控制网络的发展趋势 5.1、PLC 和自动化控制技术的高速发展，技术于科学，微电子技术以及计算机技术，因此 PLC 的发展非常迅速的发展；另一方面则是，大规模的一个简单的，低的成本，智能化、标准化、系列化、多功能以及超小型产品的发展。PLC 模糊控制，遗传算法，控制，神经网络，通信以及其他功能的先进技术，也得到了大大的提高了。 5.2、现场总线技术的发展，主要是体现在低速总线发展与改进后的高速现场总线技术，并且最终实现低速现场总线桥连接，这就是全方位的实现高速现场总线控制网络，采用分布式控制系统也是一个必然的趋势。 5.3、嵌入
9、式技术成为控制技术的重要支撑，嵌入式系统实际上是一个综合的计算机系统，并逐步应用到网络。其核心是基于微处理器的系统集成，数据处理和系统管理功能，网络功能。 5.4、共存的工业以太网现场总线技术的主要发展方向自动化技术被划分成许多地区的不同要求，在不相同的总线上，确定的任务不能完成的时间，以满足所有的需求。从信息层，控制层和设备层，渗透到工业以太网作为一项基本的网络，逐步深化和发展在外地一级。 5.5、综合控制技术发展的主题领域整合主要体现在现场通信协议的兼容性，数据交换，以及系统配置，监控，统一的用户接口。完全集成的现场综合防治技术，建立了一个更为广阔的平台。 总之，直接到现场控制信息实现无缝
10、集成，工厂管理和生产现场的以太网技术，现场总线技术，工业现场总线和以太网控制系统的建立，就这么结束了工厂的高级管理人员最新的工业控制技术的发展趋势。 总之，电厂生产涵盖燃料系统、汽轮机发电、锅炉、热力系统、出灰除渣、水处理、脱硫系统、配电发电系统等主体工艺过程，具有一定的复杂性，包含了过程与工厂自动化相关内容。在以往传统电厂系统控制模式中，厂房主区热力生产通常将 DCS 作为控制主体系统，并将 PLC作为其他辅助系统的核心控制模式。随着自动化科学技术的迅猛发展现场总线控制技术 FCS 得到了广泛应用，并逐步成为自动化控制技术的主要发展趋势。伴随电厂建设逐步走向信息化、数字化，倘若欠缺实时、可靠、准确、科学自动化平台的有效支撑，现代化电厂生产建设便无从谈起。因此本文基于对 DCS、PLC、FCS 等控制系统分析探讨了如何基于工业以太网创建自动化电厂模型，真正实现电厂的自动化发展。 参考文献 1杨荣光.电厂自动化控制技术的应用和发展J.科技信息，2011，18:631. 2王志薇.电厂自动化控制技术浅析J.科技资讯，2012，05:28. 3武辉.电厂自动化控制技术的应用和发展J.商业文化(上半月)，2012，03:316. 4王江权.火力发电厂自动控制技术探讨J.电子技术与软件工程，2013，01:50-52.
