火电厂的DCS,全称是分散控制系统。名字里的分散,指的是控制功能分散到各个控制单元里,而监视和操作集中在操作员站。这样一台控制器出问题,不影响其他区域,比早先一台大计算机管全厂可靠得多。
整条链路从现场开始。锅炉的测温热电偶、压力变送器、流量计、电动执行器、风机水泵的启停信号,全都接到现场I/O柜。I/O柜里是各种卡件,模拟量输入输出、数字量输入输出、热电阻热电偶专用卡,信号在这里完成隔离、滤波和转换。
控制单元是DCS的核心,负责跑组态逻辑。模拟量调节做PID,开关量做联锁,顺序控制做启停步序。火电厂里给水调节、送风引风调节、主汽温度控制、磨煤机启停,都是靠这些控制单元算出来的。控制单元一般做冗余配置,主控卡故障自动切换到备用卡,切换过程不能中断输出。
网络分两层。底层是控制网络,连接控制单元和I/O;上层是监控网络,连接操作员站、工程师站、历史站。网络通常也是冗余的,A网B网同时在线,一根线断了另一根顶上。前些年有些厂用商用以太网,现在多数用专用工业协议,实时性和确定性更好。
操作员站是人机界面,画面上是流程图、参数、报警列表和趋势曲线。值班员盯着这些画面调整负荷、处理报警。工程师站负责组态修改、下装、备份,权限管得很严,改动要审批,改完还要做传动试验。历史站存几年的运行数据,事故分析全靠它。
安全上还有一层,叫SIS或者ETS,专门管锅炉跳闸、汽机跳闸这类保护。它独立于DCS,逻辑简单、可靠性高,不能跟DCS混在一起。DCS负责正常调节,SIS负责最后一道保护,两者分开是电力行业的基本要求。
日常维护说白了就几件事:定期备份组态和数据库,检查卡件和电源状态,清理柜内灰尘,核对冗余切换是否正常。DCS平时不出事,一出事就是大问题,所以预防性维护比故障处理重要得多。