DCS系统在洗煤厂集控中的应用

近几年，选煤厂新建、扩建项目较多。在选煤厂的控制方面，大多数采用PLC(可编程控制器)进行监控。与继电保护相比，使用PLC进行监控，具有性能稳定、故障率低、检修方便等特点，能够提高生产效率、提高自动化水平，达到减员增效目的。但DCS系统(分散控制系统)很少在选煤厂使用，文章对选煤厂采用DCS系统进行控制谈些看法。

1 PLC系统的简介

PLC可编程控制器 (Programmable Logic Controller)，在煤炭、电力等行业中运用广泛，在我国已有40多年的历史。PLC一般由微处理器(CPU)、储存器、I／0接口电路、电源、扩展接口、外设接口、编程器组成。初始阶段，主要用于逻辑监测与控制，即开关量的处理；随着技术的发展，现今PLC对模拟量的监测控制也有大的发展，有了专用模块，例如4mA～20mA(电流)、RTu(热电阻)、TC(热电偶)、脉冲信号等模块。

PLC的网络结构根据实际监控规模可有多种方式，例如：一台PC机为主站，多台同型PLC为从站；也可一台PLC为主站，多台同型PLC为从站。PLC可以自成系统，自成一个网络，例如工业以太环网，或星形拓扑网络，组网方式比较灵活；PLC网络，也可作为DCS的子系统，接人DCS系统。

2 DCS系统的简介

DCS分散控制系统(Distributed ControlSystem)，同PLC控制系统一样，在20世纪70年代就开始使用，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的；一种计算机控制系统，它是一个由过程控制站和过程监控站组成的，以通信网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通信、显示、控制等4c技术，其特点是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活、组态方便。

工程中，DCS系统一般由控制站、通信网络、操作站、工程师站等组成。其控制站由中央处理器CPU、电源模块、通信模块、I／O模块、扩展接口等组成，形成对工艺过程监控的相对独立单元。

DCS系统有较好的扩容型。以新华的DCS为例，扩容有两种方式：既可在同一个DPU(过程控制站)下扩展从站，也可再加新的DPU机柜，用交换机相联，网络设置好之后，将需要的点加进全局数据库，由软件组态。

DCS系统有较好的开发性。DCS有许多I／0驱动器，可与多个智能装置进行通讯(如PLC)，新华的虚拟DPU就有这种功能，它与不同的智能设备通讯需有不同的驱动器，配置好相应的驱动器之后，智能设备就成了DCS的一个子站，可实现无缝连接。

DCS系统有很高可靠性及数据处理能力。DCS系统的通信、CPU(中央处理单元)、电源都能冗余配置，已在电力等可靠性要求很高行业中广泛运行，例如，新建、扩建电厂的监控，特别是大型电厂的监控采用DCS系统。大型电厂中的重要的参数，例如汽包水位采用三冗余设置，满足其可靠性很高要求。

3 DCS与PLC的性能比较

选煤厂监控的特点是：监控点位多为开关量，模拟量较少；其控制主要为逻辑控制，仅有少量的模拟量自动控制，控制点位在800点～1500点。DCS与PLC在工业中都在广泛使用，结合选煤厂的特点，现从下列方面进行对比分析。

 (1)可靠性：计算机控制中，电源模块、通讯模块、过程处理器是主要设备，任一部件故障，均导致系统停运。在DCS系统，电源模块、通讯模块、过程处理器(CPU)均采用冗余配置，有极高的可靠性，已在电力行业中已广泛使用，例如单机容量为600MW、1000 MW的发电机组上采用DCS进行监控。对PLC控制，一般情况的电源模块、通讯模块、过程处理器为单配，其可靠性低于DCS系统(因为上述任一模块故障，均使PLC停运)。现今，PLC也出现一些高端产品，其电源模块、通讯模块、过程处理器也可冗余配置，采用此类高端PLC其性能可与DCS相匹配。

(2)处理能力：系统的处理能力主要体现在监控点位的数量和速度两方面。PLC的工作方式是循环扫描，运行速度根据PLC的性能及监控点位确定；对于选煤厂可满足要求，实际使用中已验证。DCS系统的监控点位在上百点至数万点问，其工作方式是多进程的实时系统，主要用于模拟量及开关量的处理，模拟量的输入、存储、运算、输出的处理能力远高于同等数量的开关量，对选煤厂处理同样数量的输人／输出量，速度应快于PLC(选煤厂主要是开关量的处理)。故DCS系统的处理能力强于PLC，可满足选煤厂的使用要求。

(3)可维护性：现在PLC及DCS系统的模块都能带电拔插，模块损坏后可在不影响运行的前提下进行更换，都有较好的可维护性。

(4)通信能力：DCS系统的基础在于网络通信，较强的通信能力是其优点，可在10／100／1000Mb／s中选择。PLC的通信大多数品牌采用现场总线，也有采用以太网通信总线。故从通信能力看，DCS系统不次于PLC。

(5)扩展性：DCS系统在软件、硬件上有优势，均为模块化设计，其通信是开放的，可以接入不同品牌的DCS系统，也可接入不同品牌的PLC。而PLC在同一种品牌中，也有较好的扩展性；但着PLC不是一个品牌，品牌之间的通信处理就较困难。例如AB公司与GE公司的PLC就有这样问题，两者之间的微处理器不能直接通信，只能通过硬接线。在选煤厂建设中，同一期工程中有可能采用多种品牌(选煤厂的部分设备自带电控柜，各设备厂家配套系统不一样)，特别是扩建工程，PLC集控系统的主机选择就有局限性。故DCS的扩展性比PLC好些，更适用于选煤厂。

(6)人机联系：DCS与PLC都有很好的人机联系界面。电厂的工艺相对选煤厂更复杂，特别是控制方面，例如给水自动调节、燃烧自动调节、风机、制粉系统联锁，特别是大型发电厂的协调控制，没有很好的人机界面，将会影响运行及维护。

通过两者之间的性能比较，DCS系统的性能可满足选煤厂的使用要求，DCS性能不低于PLC。

4 PLC与DCS系统的经济比较

我国选煤厂集控系统中PLC现使用品牌较多，例如：AB(美)、GE(美)、Omron(日)、Mitsubishi(日)、Siemens(德)等，基本上都是进口产品，很少使用国产品牌，国产品牌的PLC质量还有待提高。DCS系统在电力、化工、水泥等行业中，采用的品牌较多，国内国外都有，例如，美国的FOXBORO，国产的杭州和利时、上海新华、浙大中控等。现在国产品牌的技术已成熟，质量有保证，且有良好售后服务，已在工业中广泛使用，例如在电力行业，特别是中小型电厂。国产品牌质量有了保证，控制系统的可靠性、可维护性完全适用于选煤厂，故可在选煤厂使用。

通过比较电厂DCS系统及选煤厂PI C的设备招标，在监控点位相近、性能要求相同的前提下，即DCS系统、PLC系统的CPU、电源、通信模块均冗余配置，DCS的费用要低的很多(根据《选煤厂安全规程AQIOIO～2oo5}中的17-3．2条的有关规定“计算机集中控制系统的主机应双机热备，互为备用”，选煤厂的PLC控制站的微处理器CPU模块、电源模块、通信模块应配置冗余)。产生这种现状的原因：

一方面是DCS系统的技术发展时间较长，已国产化，技术已很成熟，成本大幅下降，国产DCS系统的性能已不次于国外的产品；一方面是市场要求，在电力系统，虽然DCS系统市场容量大，但竞争非常激烈，利润很低；另一方面，国产PLC产品发展相对较慢，技术水平还不能赢得用户，国内大多数用户使用国外产品。

5 DCS在选煤厂的适用性

选煤厂在原煤系统、产品输送系统、煤仓中存在瓦斯，具有一定爆炸危险，DCS系统本身不具备防爆特性，但DCS系统的控制柜、操作站等设备，与PLC一样(PLC本身也具备防爆功能)，均布置在配电室或综合办公楼(即布置在非爆炸环境)，这样DCS可满足选煤厂的环境要求。DCS系统现在使用广泛，其配套软件有通用性，并不要有很专业的计算机知识，相对于PLC有利于今后的维护。

6 结束语

PLC在选煤厂中已广泛使用，DCS系统与PLC相比，其性能更优、更经济，可适用于选煤厂的工作环境，选煤厂在集控系统的设计使用中今后应大力推广DCS系统。