近20年來,隨著全球經(jīng)濟發(fā)展,特別是流程工業(yè)的經(jīng)濟總量在迅速增長,對流程工業(yè)的需求也相應迅速增長。自動化儀表和系統(tǒng)逐步向數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡化、集成化過渡,現(xiàn)場儀表目前處于4~20mADC常規(guī)儀表:HART標準儀表:現(xiàn)場總線儀表產(chǎn)量比為5:4:1的階段,而自動化系統(tǒng)處于DCS:PLC:IPC:SLP(含單回路調(diào)節(jié)器、無紙記錄儀、數(shù)顯式儀表)比為5:3:1.5:0.5的階段,實際上在大中型流程工業(yè)中HART、FF、PROFUBUS-PA現(xiàn)場儀表和DCS的應用比例更大些。本文重點研究大型火電廠用DCS,所以總的發(fā)展趨勢也側重于和自動化系統(tǒng)相關的技術和一些理念來進行闡述。 火電廠自動化的發(fā)展趨勢
■現(xiàn)場儀表標準之戰(zhàn)結束,進入工程實踐階段,多種總線并存的局面已經(jīng)形成。FF基金會現(xiàn)場總線技術主動融入DCS系統(tǒng)中,或者稱:經(jīng)過互操作性認證的DCS系統(tǒng)是FF的主系統(tǒng)。目前已注冊的有11個公司的20個主控系統(tǒng),涵蓋了世界上大部分DCS系統(tǒng)。這種理念已經(jīng)得到工程實踐的考驗,而且形成共識 ,國內(nèi)外已有在電廠采用現(xiàn)場總線的工程業(yè)績。
■與信息技術(IT)融合。
按照COTS(商業(yè)現(xiàn)貨技術Commercialoff-the-shelfTechnology)的原則,采用快速以太網(wǎng)技術(包括TCP/IP等)作為廠級系統(tǒng)的主要網(wǎng)絡架構。
■系統(tǒng)功能安全技術在實際流程工業(yè)的自控工程中已成為不可或缺的一部分,安全儀表系統(tǒng)(SIS)和流程工業(yè)安全完整性等級(SIL)認證體系正在形成。SIS和DCS融合或兼容的趨勢也逐漸形成。
■EDDL設備描述語言和系統(tǒng)集成技術以及在此基礎上形成的設備管理系統(tǒng)(AMS)已經(jīng)成為基礎自動化不可分割的一部分,而且逐漸擴大資產(chǎn)管理范圍,包括設備信息平臺、智能設備管理系統(tǒng)、機械設備管理系統(tǒng)、性能檢測系統(tǒng)等。目前資產(chǎn)管理系統(tǒng)在世界上已應用了1000多套,全生命周期的企業(yè)資產(chǎn)管理和工程管理的理念正在形成。
■管控一體化和儀控、電控一體化正在統(tǒng)一構架下逐步實施,EPR/MES/PCS三層結構已形成共識,逐步實現(xiàn)基礎自動化與企業(yè)信息管理的無縫集成。馬達控制中心(MCC)及企業(yè)用電的配電系統(tǒng)等在基礎模塊智能化及采用現(xiàn)場總線技術的基礎上逐步納入以溫度、壓力、流量等信號為主的儀控系統(tǒng)中。
火電廠用DCS的特點
大型火電廠用DCS除去上述趨勢共性外,還有它固有的個性:
■汽機、鍋爐等控制及安全要求復雜,燃料、水、灰等相關輔助設施龐大,產(chǎn)生的電能受電網(wǎng)調(diào)度要求高等,造成用于電廠的DCS應具有回路反饋控制、順序控制、混合控制等復雜控制功能 ,具有驅(qū)動多種執(zhí)行機構的要求 ,完成復雜計算能力及先進控制(APC)功能。
■由于FSSS對作為事件順序的操作記錄的要求很高,而且可能是多系統(tǒng)組合來完成該項功能,所以SOE的帶有時間戳的開關量輸入設備及相關功能是必須具備的。在時間同步方面,除了DCS系統(tǒng)內(nèi)時鐘同步方式,還有目前正興起的GPS衛(wèi)星時間同步方式。