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摘 要近年来,国内大型火电厂纷纷构建控制系统一体化网络,现场总线控制系统（FCS）在实际应用中得到了更多的普及.探讨控制系统一体化网络的构建,分析现场总线技术在火电厂控制系统中的应用情况和面临的问题,从现场总线技术水平、经济性等多方面去寻求设计方案的优化.
关 键 词火电厂；控制系统；一体化网络；现场总线
中图分类号：TM621文献标识码：A文章编号：1671-7597（2013）19-0105-02
火电厂数字化、信息化是电厂现代化发展的一个趋势,利用现场总线（FCS）技术,构建电厂一体化控制系统网络,然后积极完善和优化控制网络,将现场总线的优势发挥到最大是未来火电厂发展的关键议题.
1火电厂控制系统一体化
1.1数字化技术的发展为火电厂控制系统一体化提供了基础
随着计算机技术和通信技术的不断发展,数字化技术已经越来越广泛地应用于各行各业.对于火电厂来说,利用数字化技术构建控制系统一体化网络,能够加速火电厂信息化的发展,同时有效地促进电厂经济效益的提升.
1.2现场总线技术
现场总线技术是将信号通信、工控计算机、控制技术和现场设备结合起来,实现系统智能化运行的技术总合.现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统,是由DCS和PLC发展而来,它不仅同时具备两者的特点,而且还有了革命性的改变.可以说,开放性、分散性与数字通讯的便捷高效是现场总线系统最显著的特征,一方面,新型全分布式结构的采用改善了原有DCS技术下的系统结构局限,最大程度地把控制功能下放到各个现场；另一方面FCS系统采取基于公开化、标准化设计的解决方案,克服了封闭式系统所造成的难于优化的缺陷.火电厂构建控制系统一体化网络,就是要将现场总线（FCS）完美融入控制系统中,提高控制系统的智能水平,保障系统稳定高效运行.
2现场总线的优势
2.1硬件设备减少,降低了投资成本
现场总线系统的分布式结构使得各子控制系统或者单个的智能化模块都有了多种自主运行、分析、传输、控制的功能,因此就减少了原来单纯为了所有下层信息向上反馈的装置,也不再需要原先功能单一的控制元件等,减少了很多麻烦.除此之外,还可以用工业控制计算机作为中心操作站,从而为火电厂节省了一大笔硬件设备上的投资,同时由于各型控制设备的减少,电厂可利用面积也会相应增大.
2.2现场总线减少了装备开销,集成费用低
利用FCS技术集成系统时由于接线设计十分简单,可以省去很多不必要的装置和连线,这样就使得前期的电气装备比如电缆和端子等的用量随之大大减少,既减少了购买装备的开销,从某种程度上说,又降低了安装难度、工作量和安装时的工本费用.这样一来,系统就达到了“开源节流”的目的,既节省了投资,也减少了设计、安装费用.
2.3智能诊断和故障处理,降低维护成本
智能化现场设备比如传感器、执行器以及相关连接设备的发展和完善,使得现场控制设备大大提高了基本的故障处理、自我诊断的能力,同时当控制系统通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往上一级控制中枢后,电厂电气化网络中枢控制系统就可以在最快时间内了解所有现场设备的运行参数、状态检修信息等,对这些信息进行综合考量,统一协调电厂控制系统下所有设备的运行.而正是因为现场总线控制系统的现场设备具有智能化的优势,火电厂在应用当中通常会选择将智能化现场设备配备到某些测量点和控制点进行单体调节,智能化的处理将控制系统结构简化,各单体测量点、控制点之间的连线简单也大大减少了维护工作量,降低了维护成本.
相对于传统总线技术（DCS）,现场总线的系统更加开放,电厂企业即时自主选择不同品牌的设备来集成整个系统,同样能确保系统稳定运行而不用顾虑集成系统时不同公司生产的设备不兼容的问题,使系统集成过程中的主动权归于火电厂.现场总线设备的数字化和高智能化简化了集成系统的结构,设备与设备之间的连接也大大减少,节省了信号的多余传输,最大限度减少了信号传送误差,提高了系统的可靠性和运行效率.除此之外,由于各设备功能模块化,设计标准化,因此现场总线中的系统网络很容易进行重新构建.
3现场总线技术在火电厂中的应用
经过新时期现场总线技术的不断发展,火电厂中FCS已经逐渐代替DCS成为控制系统的主流.然而在火电厂的实际应用中,FCS也面临着一些问题.
火电厂采用现场总线控制系统可能遇到的问题如下.
1）火电厂现场设备众多且分布广泛.针对这样的问题,应采用智能化、专业化的现场小系统设备结合单体数字化智能现场设备的模式,综合技术和经济因素,合理建立区域化、专业化、小范围内的现场小系统.
2）火电厂控制系统最复杂的环节在于对各个分散控制系统的协调,通常情况下包括系统负荷控制、主蒸汽的压力及温度控制等内容.若按照一般模式,将处理和控制功能移交给下层分散的子控制系统,可能会导致某个节点的智能现场控制设备与主控系统的信息传输量大大增加,这无疑延长了控制系统的正常处理周期.因此,实际情况中采用集成控制发式,将智能程度高的控制系统通过TCP/PI协议联入系统当中.
3）由于火电厂在生产过程中最注重设备及系统的可靠性,有时甚至会基于这样的原因对新技术的采用抱着观望的态度.所以,火电厂在设计现场总线控制系统的方案时,特别要考虑设计的系统和方案的实际应用经验是否得到过验证.
4）智能化设备管理与状态检修也是现场总线系统日常维护的重要部分.智能化设备在运行过程中不仅仅传递了各层级之间的数字化信息,还反应了电厂生产过程中各种参数信息以及设备自身所带的原始信息.对于某些专业设备的状态定期检修是延长智能化设备寿命的良好办法,同时也增加了控制系统运行的可靠性.
4结论
综上,控制系统数字化是大势所趋,对于火电厂来说,由于现场总线简单实用、经济节能、可靠性高等一系列的优点,火电厂控制系统一体化网络的构建过程中现场总线必将占据重要位置.它解决了火电厂现场的智能仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备之间的数字通信问题,以及现场控制系统与主控系统之间的信息传递问题.通过现场总线的应用,火电厂能切实节约运行成本,增加收入,实实在在地提升经济效益.