電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性探討

電廠DCS控制系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性探討

Summary：計算機技術(shù)、通信技術(shù)、控制技術(shù)及CRT技術(shù)是組成電廠DCS控制系統(tǒng)中的主要技術(shù)。電廠DCS控制系統(tǒng)在電廠整體生產(chǎn)過程中可以進行監(jiān)控、操作及管理，通過對工藝過程各部分進行分散控制，其與常規(guī)儀表控制系統(tǒng)有著不同，同時集中時計算機制系統(tǒng)也不相同，但是將兩者的優(yōu)點進行結(jié)合就可以彌補系統(tǒng)中的不足。電廠DCS控制系統(tǒng)具有較高的可靠性及抗干擾性，同時可以為通信提供便利，保證人機界面的友好性，因此得到了廣泛的應用。在具體應用過程中，電廠DCS控制系統(tǒng)在設(shè)計、安裝、運行、維護等過程中還存在一些缺陷，因此應對缺陷進行優(yōu)化，保證其運行的安全性。Keys：電廠DCS控制系統(tǒng)；可靠性；抗干擾性1DCS控制系統(tǒng)的特點及功能1.1DCS控制系統(tǒng)的特點DCS控制系統(tǒng)在自控行業(yè)中又被成為集散控制系統(tǒng)，從集中式控制系統(tǒng)角度來看，其屬于一種新型計算機控制系統(tǒng)，DCS控制系統(tǒng)通過集中式控制系統(tǒng)演變而來的，其屬于過程控制級、過程監(jiān)控級及通信網(wǎng)絡作為紐帶，屬于多級計算機系統(tǒng)，同時集中了綜合計算機、通信技術(shù)、顯示計算及控制技術(shù)等為一體的4C技術(shù)，其主要是進行分散控制、集中操作、分級管理、靈活配置及組態(tài)方面，DCS控制系統(tǒng)的實質(zhì)為分布式操作系統(tǒng)。1.2DCS控制系統(tǒng)的功能DCS控制系統(tǒng)的主要功能包括實時監(jiān)控功能、自動控制功能、實時報警功能、以往記錄功能。實時監(jiān)控功能是DCS控制系統(tǒng)可以對現(xiàn)階段生產(chǎn)過程中的各個環(huán)節(jié)進行實時記錄，與直播相似，當數(shù)據(jù)出來時可以對數(shù)據(jù)進行實時采集，然后將采集到的數(shù)據(jù)作為依據(jù)進行討論與處理，計算機系統(tǒng)中可以對生產(chǎn)情況進行實時顯示，從而可以對生產(chǎn)過程進行合理控制，構(gòu)建安全的生產(chǎn)環(huán)境。自動控制功能可以對電廠生產(chǎn)過程中自動控制PID參數(shù)進行調(diào)整與優(yōu)化，這樣的情況下DCS控制系統(tǒng)可以確保電廠生產(chǎn)過程的準確性，同時可以保證企業(yè)生產(chǎn)效率，同時可以有效避免因生產(chǎn)給電廠周邊環(huán)境帶來污染，從而提升電廠經(jīng)濟效益。實時報警功能是在整體生產(chǎn)過程中可以利用DCS控制系統(tǒng)對生產(chǎn)時的運行情況進行及時報警，相關(guān)管理人員可以設(shè)定報警值，通過對報警值的設(shè)定DCS控制系統(tǒng)可以及時發(fā)現(xiàn)故障，并通過報警對故障進行處理。還可以通過報警系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)其他問題，并對PID參數(shù)進行調(diào)整與優(yōu)化。以往記錄功能，利用此種功能可以對生產(chǎn)過程進行記錄與統(tǒng)計，利用此功能可以為后期維修、養(yǎng)護等工作提供數(shù)據(jù)支持。2DCS電源系統(tǒng)可靠性分析2.1電源系統(tǒng)可靠性分析網(wǎng)絡模型的連接關(guān)系可能會與實際模型的連接存在很大區(qū)別。約定條件有以下5條。①分析對象為圖1虛線框內(nèi)除PS03外的電源模塊及UPS。②可靠度函數(shù)R(t)的計算是以電源模塊故障相互獨立為前提。③不考慮空氣開關(guān)及線路。④主要考查可靠度函數(shù)R(t)。⑤計算主要取模塊的固有可靠度，取值都為0.95。2.1.1串聯(lián)系統(tǒng)可靠度對裝置的影響就構(gòu)成了一個串聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)絡模型，如圖1所示。圖1串聯(lián)系統(tǒng)網(wǎng)絡模型在串聯(lián)系統(tǒng)中，只要有一個模塊發(fā)生故障，系統(tǒng)就會發(fā)生故障。串聯(lián)系統(tǒng)可靠度RS是各子系統(tǒng)可靠度的乘積，可用式(1)表示:式中:R1、R2、R3、Rn為各子系統(tǒng)的可靠度。圖1串聯(lián)系統(tǒng)的可靠度RS=(0．95)7=0．698，即7個模塊組成的串聯(lián)系統(tǒng)固有可靠度比單個模塊的固有可靠度小25．2%。2.1.2使用可靠度根據(jù)可靠性定義可知0≤R(t)≤1。當t=0時，R(0)=1;當t=∞時，R(∞)=0。即電源模塊投運時間越長，其可靠性越低。在實際使用中，系統(tǒng)的使用可靠度可用式(2)表示:式中:RU為使用可靠度;RS為固有可靠度;K為修正系數(shù)，其值取決于不利因素。2.2并聯(lián)系統(tǒng)可靠度一個系統(tǒng)的可靠度除了與構(gòu)成系統(tǒng)的子系統(tǒng)及其元器件的可靠度有關(guān)外，還與系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式有關(guān)。在串聯(lián)系統(tǒng)中只要有一個發(fā)生故障，系統(tǒng)就會發(fā)生故障。而并聯(lián)系統(tǒng)中，只有當全部子系統(tǒng)發(fā)生故障時，系統(tǒng)才發(fā)生故障。并聯(lián)系統(tǒng)模型如圖2所示。圖2并聯(lián)系統(tǒng)模型并聯(lián)系統(tǒng)可靠度RP可用式(3)表示。式中:(1－R1)、(1－R2)、(1－R3)、(1－Rn)為各子系統(tǒng)發(fā)生故障的概率。如果并聯(lián)系統(tǒng)中各子系統(tǒng)的可靠度均為r，則RP=1－(1－r)n。從理論上說，并聯(lián)的單元越多，可靠性越高。但隨著并聯(lián)子系統(tǒng)的增多，系統(tǒng)硬件及投資將增加，結(jié)構(gòu)將變得更加復雜。3抗干擾措施3.1安裝抗干擾系統(tǒng)通常情況下，DCS控制系統(tǒng)都是兩個電源進行供電，保證DCS系統(tǒng)能夠隨時進行工作，而不受電源是否正常通電的影響。此外，要對控制器進行合理分配。雖然DCS系統(tǒng)在功能和構(gòu)成上差距不大，但是控制器的數(shù)量決定著信息交換的速度大小，控制器的分配情況決定著控制器的載荷量。當控制器的數(shù)量越多的時候，需要傳輸?shù)男畔⒃蕉?，那么系統(tǒng)就會越分散，成本就越高；當控制器的數(shù)量越少的時候，其載荷量就需要很多，這個時候就需要系統(tǒng)集中式工作，很大程度上可能會影響工作的安全性。因此，在對控制器進行選擇的時候，應該考慮到它的配置數(shù)量與配置質(zhì)量以及獨立性能，保證其安全性與成本的可控性。DCS系統(tǒng)的安全性考察主要包括接地和電纜線：一、接地是為了提高DCS系統(tǒng)的抗干擾能力。比如，就像之前某家電廠那樣，本來平常時間沒什么故障，工作正常進行，可到了冬季的某一天設(shè)備突然出現(xiàn)問題，不工作了，過來小會兒又恢復故障，原本以為可能是出現(xiàn)了像跳閘等問題，沒想到接下來的幾天又出現(xiàn)了同樣的問題。后來經(jīng)過檢查才發(fā)現(xiàn)是系統(tǒng)按照規(guī)范那樣在冬季進行接地。二、在對電纜線的要求上，需要對其進行合理的分層布置，保證其強弱的走向不同，避開互相干擾的情況。3.2選擇具有優(yōu)良性能的電源,降低電源引入干擾電廠DCS控制系統(tǒng)中應用了較多的電源，若無法保證電源性能就會給使用過程帶來干擾。電廠DCS控制系統(tǒng)電源干擾主要表現(xiàn)在供電電源以及與系統(tǒng)直接連接的儀表等方面，當電源及儀表耦合時就會產(chǎn)生電源干擾。因此在進行電源選擇時可以選擇應用隔離性能較好的電源，并將其作為電源控制系統(tǒng)。目前，較常應用的電源是不間斷供電電源完成系統(tǒng)供電，在保證電源可靠性的基礎(chǔ)上確保電廠DCS控制系統(tǒng)可以正常運行。電源在不間斷運行過程中有較好的抗干擾能力，可見不間斷電源是非常理想的電源方式。在保證合理選擇電源的基礎(chǔ)上避免電源給電廠DCS控制系統(tǒng)所帶來的干擾。3.3對抗干擾系統(tǒng)進行維護要對抗干擾系統(tǒng)進行日常維護與特殊維護。首先，日常維護包括降溫與除灰塵。電子產(chǎn)品的話日常維護都需要進行降溫或者散熱處理；而灰塵是損壞其部件的重要殺手，容易引起短路與高溫。因此，在日常維護方面需要經(jīng)常注意室內(nèi)通風以及預防灰塵的干擾。另外，還需要做好日常檢查的工作，以避免一些可修護部件引起的不必要損失。比如，當發(fā)現(xiàn)某多余的部件引起了故障，如果能及時進行處理，那么就不會因為該故障而引起后續(xù)的問題。就像在對垃圾文件進行及時處理一樣，那么就會提高計算機對文件的處理速度，從而提高工作效率。其次是對抗干擾系統(tǒng)進行特殊處理，這主要是對電廠DCS控制系統(tǒng)所在的機組進行定期的檢查與維修。做好該工作，就能減少其余時間對計算機的維檢工作，從而保證企業(yè)員工正常工作，按時交付工作任務，長期來看有利于企業(yè)的發(fā)展。如果等到大面積的損壞再進行修理時，必然會影響工作的進度以及維護成本，進一步延緩企業(yè)的發(fā)展。4結(jié)語：電廠DCS控制系統(tǒng)的先進性和實用性已為人們所接受，電廠DCS控制系統(tǒng)本身可靠性高，但要防止各類事故的發(fā)生、保障DCS系統(tǒng)的安全性，還要注意系統(tǒng)接地、電源供電、防雷防靜電措施、抗干擾措施、系統(tǒng)維護等方面。Reference：[1]許寧.DCS在電廠