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摘 要：自动化技术的应用使得热工设备安全得到了有效的保障，并使得机组的经济性得到大幅度增长，同时提高了电厂的运作效率，促进了电厂生产力水平的提高。本文主要阐述了电厂热工自动化的发展概况，从而针对电厂热工自动化技术的发展方面进行了详细地分析，并提出了自动化系统应用中存在的问题及应采取的对策。
关键词：电厂热工自动；控制系统；发展过程
所谓电厂热工自动化是指参数在应用于电厂热力过程中的测量、信息的处理、自动的控制、系统的自动报警和装置的自动保护等操作时是在没有人为参与的情况下，仅仅依靠自动化仪表本身和自动控制装置来进行完成。热工的自动化让热工设备安全得到有效保障，使得机组经济性得到大幅度提高、工作人员的劳动强度被大大减轻，还改善了劳动条件。它主要包括自动检测、自动控制、自动报警、和自动保护4方面内容。
DCS分散控制系统）已被国内300MW及以上火电机组普遍采用，大大提高了电厂设备运行的安全性和经济性。PC和DCS结合基于WINDOWS平台的可视化软件，让运行人员的操作得到了极大的便利，且DCS和PLC（可编程逻辑控制器）二者的界限逐渐模糊，通讯接口在大多数的PLC中都带有，这就便于DCS的连入。为此，可将送入在全厂MIS（管理信息系统）中输入DCS里运行参数的实时数据和历史数据，让数据共享和二次加工得以实现，从而就实现了电厂信息化管理。
1 电厂热工自动化的发展概况
自从1975 年美国Honeywell 公司推出第一个分散控制系统TDC2000 以来，目前已经历了三个发展时代，这三个时代的DCS 分别具有以下特征：
第一代采用比较简单的8位微处理机来构成基本控制单元，人机接口是一般的CRT 图形显示装置，通信系统自成体系，没有充分考虑不同系统之间的互连问题。
第二代一般采用16位微处理机构成所谓多功能控制器，可以在一个多功能控制器中同时实现连续控制和顺序控制功能。人机接口为增强型运行员操作站，其主CPU一般为32位。通信系统逐步采用光纤，并可通过网间连接器（ Gateway） 将不同厂家的系统连接起来。
第三代普遍采用32位微处理机构成多功能控制器。人机接口采用高性能的32位微处理机，其通信系统逐步靠近国际标准化组织提出的开放系统互连参考模型和制造自动化协议MAP，使得不同厂家的产品可以很方便地连接在一起。
2 电厂热工自动化系统的发展方向
2.1 分布控制系统
（1）采用自律分布式的系统结构。自律分布控制系统是现代电厂热工发展中的一项重要控制系统。该系统可以同时满足自律可控性和自律可协调性的系统。自律DCS 与现有DCS 有以下差别： 现有的DCS 主要有两种类型，即层次分布型系统与水平分布型系统。当前者的上位子系统出现问题时，下位子系统无法实施调节，但下位子系统可以在一定范围内进行局部控制，具有自律控制性，但缺乏协调性； 后者的部分子系统停止工作时，其余的系统可以继续工作，子系统的问题并不影响其余系统的工作状态，但在这种情况下，系统彼此之间无法交换信息，无法实现彼此控制，所以，它具备协调性，缺乏控制性；而在传统的集中式系统中，由于只有一个控制器，因此它既无自律可控性，也无自律可协调性。
（2）人机接口技术。DCS 的人机接口技术也在不断发展。工业图形显示系统IGS 是最常用的人机接口设备之一，IGS 正向大屏幕、高速度、高密度、多画面、多窗口和多媒体方向发展。这些大屏幕显示装置主要用在中央控制室内，显示大量运行人员需要同时了解的信息。它可以取代BTG 盘上的显示和记录仪表，放大来自工作站或个人计算机的文件、图象或传达会议消息。新型的IGS 可以定义超过CRT 尺寸的大画面，采用滚动方式将一个逻辑上的大画面在有限的CRT 屏幕上显示出来。这种滚动方式是连续的、任意方向的，可采用鼠标、球标或专用滚动键操作。还可以在保持原画面输入输出功能的前提下，将画面放大或缩小，在一台CRT 上显示多个画面。
（3）EIC 综合技术。在以前的发电控制过程中，电气控制装置E（Eleetric）、仪表I（ Instrument） 和计算机控制装置C（ Computer） 都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了EIC 综合技术运用，将这三种装置结合起来，并DCS 进行统一规划和完成，这是DCS 的未来发展方向。
（4）现场总线。采用现场总线FB也是DCS 未来的发展方向。FB 是由DCS 所控制一条通信线路，它能排除干扰和免受不良影响。采用FB 可将现场的所以智能设备，不仅减少了控制电缆的数量，还能减少因长线传输导致的信号不良和信号差异等问题。使用FB 后，整个系统结构实现有有机的系统分散管理和运行，加强现场设备智能化运行，对发电控制设备的运行和维护都起到了积极作用。
2.2 过程控制仪表
随着DCS 的推广应用，常规过程控制仪表的应用范围日益缩小。今后过程控制仪表的主要发展方向是在FB 支持下应用各种智能变送器和智能执行器。随着环境保护要求的不断提高，各种用于分析和监测电厂排放物的分析仪表逐年增加，这些仪表的构造复杂，价格很高，使用和维护亦比较困难。同时，国内介绍这方面仪表的书藉很少。这些因素造成了分析仪表不能发挥应有的作用。这不但造成大量投资浪费，而且对我国的自然环境造成了威胁。相反，国外电厂非常重视这些仪表的使用、运行和维护，它们已经成为整个发电机组中一个不可缺少的重要的组成部分。
2.3 运行支援系统
由于单元机组的容量越来越大，需要监视和操作的项目越来越多，因此给运行人员造成很大压力。为了解决这些问题，出现了各种各样的控制系统。例如SCS、汽机自启停控制系统ATC等。这些系统一方面缓解了运行人员手动进行大量复杂操作的压力，另一方面由于这些系统大量采用了计算机和数字化的自动装置，因此，判断这些装置是否正确工作成为运行人员的重要工作。同时机组本身的安全也非常重要，早期发现和判断被控对象本身的故障是使机组安全经济运行的重要措施。
2.4 人工智能和人工神经网络
在未来的自动控制系统中，将逐渐采用人工智能的研究成果。模式控制系统正在走向实用阶段。在传统的温度、压力控制系统中，是以某点的温度或压力作为测量控制的依据。但在实际的生产过程中，常常并不是只需单纯控制某一点的温度和压力，而是要控制某一温度场中的温度分布或某一压力容器内的压力分布，其控制量也是分布在某一空间上的模式控制。因为技术上的原因，这种控制方案在以前很难实现。现在随着人工神经网络技术的飞速发展，模式识别及模式控制问题可以通过人工神经网络得到较完满的解决。
3 电厂热工自动化系统存在问题及对策
我国在DCS 应用中存在的问题主要表现在五个方面：第一，分布控制系统的应用水平还比较低，许多电厂只用以取代原组件组装或电动单元式仪表的功能，分布控制系统没有充分发挥作用。第二，分布控制系统的应用没有充分考虑与厂级管理信息系统的配合问题，以致于造成一些不必要要的浪费和重复开发。第三，缺少实用的运行支援系统。国内电厂的条件和运行要求与国外电厂有很大差距，必需结合我国的实际情况，设计运行支援系统。第四，分布控制系统的工程设计过于保守，常规仪表和手动控制装置保留过多，造成了一些不必要的浪费。第五，现场总线的控制模式没有充分引起重视，在设计上几乎没有采用这种方案。
针对以上问题，应该把分布控制系统的开发应用逐步引向深入。在系统设计的初期就应充分考虑到管理信息系统的要求。努力开发适合我国国情的運行支援系统。另外还应逐渐在工程设计中采用现场总线的方式，积极开发和研究人工智能技术在控制系统中的应用。
作者简介：
陈秀丽（1972-01），女，籍贯：吉林省辽源市，学历：专科学历，助理工程师，研究方向：热工保护专业
关键词：电厂热工自动；控制系统；发展过程
所谓电厂热工自动化是指参数在应用于电厂热力过程中的测量、信息的处理、自动的控制、系统的自动报警和装置的自动保护等操作时是在没有人为参与的情况下，仅仅依靠自动化仪表本身和自动控制装置来进行完成。热工的自动化让热工设备安全得到有效保障，使得机组经济性得到大幅度提高、工作人员的劳动强度被大大减轻，还改善了劳动条件。它主要包括自动检测、自动控制、自动报警、和自动保护4方面内容。
DCS分散控制系统）已被国内300MW及以上火电机组普遍采用，大大提高了电厂设备运行的安全性和经济性。PC和DCS结合基于WINDOWS平台的可视化软件，让运行人员的操作得到了极大的便利，且DCS和PLC（可编程逻辑控制器）二者的界限逐渐模糊，通讯接口在大多数的PLC中都带有，这就便于DCS的连入。为此，可将送入在全厂MIS（管理信息系统）中输入DCS里运行参数的实时数据和历史数据，让数据共享和二次加工得以实现，从而就实现了电厂信息化管理。
1 电厂热工自动化的发展概况
自从1975 年美国Honeywell 公司推出第一个分散控制系统TDC2000 以来，目前已经历了三个发展时代，这三个时代的DCS 分别具有以下特征：
第一代采用比较简单的8位微处理机来构成基本控制单元，人机接口是一般的CRT 图形显示装置，通信系统自成体系，没有充分考虑不同系统之间的互连问题。
第二代一般采用16位微处理机构成所谓多功能控制器，可以在一个多功能控制器中同时实现连续控制和顺序控制功能。人机接口为增强型运行员操作站，其主CPU一般为32位。通信系统逐步采用光纤，并可通过网间连接器（ Gateway） 将不同厂家的系统连接起来。
第三代普遍采用32位微处理机构成多功能控制器。人机接口采用高性能的32位微处理机，其通信系统逐步靠近国际标准化组织提出的开放系统互连参考模型和制造自动化协议MAP，使得不同厂家的产品可以很方便地连接在一起。
2 电厂热工自动化系统的发展方向
2.1 分布控制系统
（1）采用自律分布式的系统结构。自律分布控制系统是现代电厂热工发展中的一项重要控制系统。该系统可以同时满足自律可控性和自律可协调性的系统。自律DCS 与现有DCS 有以下差别： 现有的DCS 主要有两种类型，即层次分布型系统与水平分布型系统。当前者的上位子系统出现问题时，下位子系统无法实施调节，但下位子系统可以在一定范围内进行局部控制，具有自律控制性，但缺乏协调性； 后者的部分子系统停止工作时，其余的系统可以继续工作，子系统的问题并不影响其余系统的工作状态，但在这种情况下，系统彼此之间无法交换信息，无法实现彼此控制，所以，它具备协调性，缺乏控制性；而在传统的集中式系统中，由于只有一个控制器，因此它既无自律可控性，也无自律可协调性。
（2）人机接口技术。DCS 的人机接口技术也在不断发展。工业图形显示系统IGS 是最常用的人机接口设备之一，IGS 正向大屏幕、高速度、高密度、多画面、多窗口和多媒体方向发展。这些大屏幕显示装置主要用在中央控制室内，显示大量运行人员需要同时了解的信息。它可以取代BTG 盘上的显示和记录仪表，放大来自工作站或个人计算机的文件、图象或传达会议消息。新型的IGS 可以定义超过CRT 尺寸的大画面，采用滚动方式将一个逻辑上的大画面在有限的CRT 屏幕上显示出来。这种滚动方式是连续的、任意方向的，可采用鼠标、球标或专用滚动键操作。还可以在保持原画面输入输出功能的前提下，将画面放大或缩小，在一台CRT 上显示多个画面。
（3）EIC 综合技术。在以前的发电控制过程中，电气控制装置E（Eleetric）、仪表I（ Instrument） 和计算机控制装置C（ Computer） 都是彼此独立的装置，采取分别安装的方式。在现代科技的支持下，国家开展了EIC 综合技术运用，将这三种装置结合起来，并DCS 进行统一规划和完成，这是DCS 的未来发展方向。
（4）现场总线。采用现场总线FB也是DCS 未来的发展方向。FB 是由DCS 所控制一条通信线路，它能排除干扰和免受不良影响。采用FB 可将现场的所以智能设备，不仅减少了控制电缆的数量，还能减少因长线传输导致的信号不良和信号差异等问题。使用FB 后，整个系统结构实现有有机的系统分散管理和运行，加强现场设备智能化运行，对发电控制设备的运行和维护都起到了积极作用。
2.2 过程控制仪表
随着DCS 的推广应用，常规过程控制仪表的应用范围日益缩小。今后过程控制仪表的主要发展方向是在FB 支持下应用各种智能变送器和智能执行器。随着环境保护要求的不断提高，各种用于分析和监测电厂排放物的分析仪表逐年增加，这些仪表的构造复杂，价格很高，使用和维护亦比较困难。同时，国内介绍这方面仪表的书藉很少。这些因素造成了分析仪表不能发挥应有的作用。这不但造成大量投资浪费，而且对我国的自然环境造成了威胁。相反，国外电厂非常重视这些仪表的使用、运行和维护，它们已经成为整个发电机组中一个不可缺少的重要的组成部分。
2.3 运行支援系统
由于单元机组的容量越来越大，需要监视和操作的项目越来越多，因此给运行人员造成很大压力。为了解决这些问题，出现了各种各样的控制系统。例如SCS、汽机自启停控制系统ATC等。这些系统一方面缓解了运行人员手动进行大量复杂操作的压力，另一方面由于这些系统大量采用了计算机和数字化的自动装置，因此，判断这些装置是否正确工作成为运行人员的重要工作。同时机组本身的安全也非常重要，早期发现和判断被控对象本身的故障是使机组安全经济运行的重要措施。
2.4 人工智能和人工神经网络
在未来的自动控制系统中，将逐渐采用人工智能的研究成果。模式控制系统正在走向实用阶段。在传统的温度、压力控制系统中，是以某点的温度或压力作为测量控制的依据。但在实际的生产过程中，常常并不是只需单纯控制某一点的温度和压力，而是要控制某一温度场中的温度分布或某一压力容器内的压力分布，其控制量也是分布在某一空间上的模式控制。因为技术上的原因，这种控制方案在以前很难实现。现在随着人工神经网络技术的飞速发展，模式识别及模式控制问题可以通过人工神经网络得到较完满的解决。
3 电厂热工自动化系统存在问题及对策
我国在DCS 应用中存在的问题主要表现在五个方面：第一，分布控制系统的应用水平还比较低，许多电厂只用以取代原组件组装或电动单元式仪表的功能，分布控制系统没有充分发挥作用。第二，分布控制系统的应用没有充分考虑与厂级管理信息系统的配合问题，以致于造成一些不必要要的浪费和重复开发。第三，缺少实用的运行支援系统。国内电厂的条件和运行要求与国外电厂有很大差距，必需结合我国的实际情况，设计运行支援系统。第四，分布控制系统的工程设计过于保守，常规仪表和手动控制装置保留过多，造成了一些不必要的浪费。第五，现场总线的控制模式没有充分引起重视，在设计上几乎没有采用这种方案。
针对以上问题，应该把分布控制系统的开发应用逐步引向深入。在系统设计的初期就应充分考虑到管理信息系统的要求。努力开发适合我国国情的運行支援系统。另外还应逐渐在工程设计中采用现场总线的方式，积极开发和研究人工智能技术在控制系统中的应用。
作者简介：
陈秀丽（1972-01），女，籍贯：吉林省辽源市，学历：专科学历，助理工程师，研究方向：热工保护专业