現場總線控制系統(tǒng)在火電廠的應用和前景

控制系統(tǒng)是法國CEGELCE公司提供的、20世紀90年代中期開發(fā)推出的ALSPA P320控制系統(tǒng)。實現了機組的數據采集系統(tǒng)（DAS）、閉環(huán)控制系統(tǒng)（MCS）、順序控制系統(tǒng)（SCS）與燃燒器管理系統(tǒng)（BMS）等主要功能。汽輪機數字電液控制系統(tǒng)（DEH）采用法國GEC ALSTOM STG公司提供的MICROREC控制系統(tǒng)?！?BR>
ALSPA P320控制系統(tǒng)各部分通過標準網絡來相互通信，與其他控制部件可以方便地進行通信。ALSPA P320有三大網絡:
LOCAFIP現場總線網絡（WorldIP），采用FIP標準（UTEC64＋601607），用于鏈接輸入輸出模板到P320的C370控制器。
F900數據總線（WordlFIP），用于C370控制器之間的數據交換和C370控制器與CENTRALOG通信。F900是一種快速的數據傳輸網絡，基于IEEE的FIP標準（UTEC64＋601607）的工業(yè)局域網。
CONTRONET控制網使用以太網技術，用于集中控制層CENTRALOG數據庫與操作員工作站之間的數據交換。CONTRONET遵照IEEE803.3局域網標準
通過INTERENT標準協議，P320可進行長距離通信，進行遠程維護和大型電網控制。
例2：陜西省楊凌燃機熱電廠位于陜西省楊凌農業(yè)高新技術開發(fā)區(qū)內，采用德國Siemens公司生產的遵循Profibus現場總線協議的Simatic PCS7控制系統(tǒng)作為機、爐、電的集中控制系統(tǒng)。
系統(tǒng)配置圖如圖2所示。


該系統(tǒng)共配置3對冗余CPU－41H控制器。每一對冗余控制器均通過冗余的現場總線Profibus－DP（最新數據傳輸速率可達12Mbit/s）帶一定數量的遠程I/O擴展機架ET200M及I/O模件。由遠程I/O擴展機架和模件組成的遠程I/O站均放置于現場附近，通過Profibus－DP總線與放置在主控樓的冗余控制器通信。
該系統(tǒng)共配置32個ET200M遠程機架，按工藝流程分成8個遠程I/O站，放置在全廠8個不同位置，最遠的一個遠程I/O站——深井泵房遠程I/O站距主廠區(qū)3.4?km左右，其他的遠程I/O站間距離在200?m以內?？刂破髋c各遠程I/O站間的通信是通過Profibus-DP現場總線完成的，主廠區(qū)內Profibus-DP現場總線傳輸介質為雙絞線，深井泵房遠程I/O站與主廠區(qū)間的?數據通信采用光纖作為傳輸介質，兩端?通過光電轉?換接口，與Profibus-DP現場總線相接?！?BR>由于使用了Profibus-DP現場總線技術，現場布置I/O機柜，實現了對燃機外圍設備、余熱鍋爐、汽機輔機、循環(huán)水泵房、綜合水泵房、深井泵房、廠用電氣系統(tǒng)、110?kV升壓站等系統(tǒng)與主控環(huán)的服務器進行雙向數據交換，實現了全廠各系統(tǒng)的集中監(jiān)控。自動系統(tǒng)投入率達到100％，2001年8月系統(tǒng)投入商業(yè)運營。
例3：四川廣安電廠，采用遵循Profibus現場總線協議的L2-DP網絡技術，成功地將鍋爐補給水控制系統(tǒng)與凝結水精處理控制系統(tǒng)控制等輔助車間控制系統(tǒng)聯網，提高了火電廠輔助車間控制的勞動生產率及系統(tǒng)可靠性。
3　FCS在火電廠局部應用效果
首先明確FCS的3個關鍵要點：
（1） 核心：FCS系統(tǒng)的核心是總線協議，即總線標準。也就是說，只有遵循現場總線協議的控制系統(tǒng)，才能稱為現場總線控制系統(tǒng)。
（2） 基礎：FCS系統(tǒng)的基礎是數字智能現場裝置。數字智能現場裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐。
（3） 本質：FCS系統(tǒng)的本質是信息處理現場化。這是FCS系統(tǒng)效能的體現。
再來分析前面提到的火電廠應用FCS的幾個例子。
在例1中，華能珞璜電廠的ALSPA 320控制系統(tǒng)，它的Loca Fip網絡與F900網絡均遵循WorldFip現場總線的總線協議，CONTRONET控制網采用以太網技術。這是一個非常典型的現場總線體系結構。
在例2中，楊凌燃機熱電廠的Simaeic PCS7控制系統(tǒng)，控制器與各遠程I/O間的通信是通過Profibus-DP現場總線來完成。控制器與控制器之間、控制器與服務器之間的數據通信是通過冗余的環(huán)型工業(yè)以太網來完成。
上述兩例子中，在通信網絡方面均遵循現場總線協議，即都含有做為現場總線控制系統(tǒng)的核心部分，但另一個共同特點是都沒有采用數字智能現場裝置，仍采用模擬量的測量元件和執(zhí)行機構，不具備現場控制功能。失去了現場總線控制系統(tǒng)的硬件支撐，信息處理現場化就不能實現，也就是說現場總線的突出特點——降低系統(tǒng)投資成本、減少運行費用和提高運行和管理水平等，未能充分發(fā)揮出來。?
例3則是目前現場總線在火電廠局部應用中的一個成功典型。
4　FCS在火電廠的應用前景
（1） 現場總線控制系統(tǒng)是目前最新型的控制系統(tǒng)，它是一種全計算機、全數字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)。現場總線技術給自動化領域帶來了一場革命，代表了自動化的發(fā)展方向。數字通信是一種趨勢，也是技術發(fā)展的必然。從理論上講，雙向數字通信現場總線信號制技術必將會給火電廠安全經濟運行及提高管理水平帶來實實在在的效益。這是過去在電站中使用過的任何控制系統(tǒng)所無法與之相比擬的。
（2） 作為現場總線控制系統(tǒng)的核心部分——總線協議，已經在火電廠控制系統(tǒng)的通信網絡中成功運行，這不僅消除了人們以前存有的許多疑團，也為現場總線控制系統(tǒng)在火電廠推廣應用打下了良好的基礎。
（3） 現場總線控制系統(tǒng)，在以順序控制為主，以PLC（可編程邏輯控制器）為硬件的火電廠輔助車間控制系統(tǒng)聯網控制中，可以發(fā)揮最大效益（見例3）。PLC作為一個站掛在高速總線上，充分發(fā)揮PLC在處理開關量方向的優(yōu)勢?，F場總線在該領域的應用已經取得成功，這將是今后一段時間內火電廠輔助車間適度集中控制方針得以實現的一種優(yōu)選方案。

（4） 由于目前能滿足火電廠控制要求的數字式智能現場裝置的品種還很少，理論上的現場總線效益還不能充分發(fā)揮。因此，在大型機組上全面采用典型的現場總線控制系統(tǒng)的時機尚未成熟。
（5） 目前，像例1、例2的控制系統(tǒng)不失是一種向FCS過渡性的控制系統(tǒng)，它既保留了DCS系統(tǒng)中功能很強的控制器及I/O模件，同時在通信網絡又遵循現場總線協議。我們將該系統(tǒng)稱之為在通信和數據傳輸方向遵循現場總線協議的數字式分散控制系統(tǒng)，暫稱該系統(tǒng)為FDCS。
5　參考文獻?
[1]　周明.現場總線控制. 北京：中國電力出版社，2002.