現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與水電自動(dòng)化

摘 要：在水電自動(dòng)化中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，能夠真正全分散、全分布監(jiān)控系統(tǒng)，將水電站自動(dòng)化中所存在的問題進(jìn)行徹底解決，促進(jìn)水電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠變得更加先進(jìn)。文章首先闡述了現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)及水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀，其次，就現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在水電自動(dòng)化中的應(yīng)用進(jìn)行了深入的探討，具有一定的參考價(jià)值。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；水電自動(dòng)化；控制系統(tǒng)

前言

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)最早是出現(xiàn)在化學(xué)工業(yè)、石油工業(yè)中，而后再開始逐步傳播到其他工業(yè)。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有軟件技術(shù)、微處理器技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等多專業(yè)的特點(diǎn)，能夠解決設(shè)備與更上一級(jí)控制系統(tǒng)之間的通訊，以及設(shè)備與設(shè)備之間的通訊，還能夠?qū)崿F(xiàn)設(shè)備之間的智能化。工業(yè)傳統(tǒng)采用的分散式控制系統(tǒng)能夠被現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)所代替。在水電自動(dòng)化中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，能夠真正全分散、全分布監(jiān)控系統(tǒng)，將水電站自動(dòng)化中所存在的問題進(jìn)行徹底解決，促進(jìn)水電計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)能夠變得更加先進(jìn)。

1 現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)點(diǎn)

1.1 提高了系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性

由于現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備具有數(shù)字化、智能化的特點(diǎn)，能夠使得控制與測(cè)量的準(zhǔn)確度能夠在根本上得以提高；同時(shí)，由于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化，有效地降低了信號(hào)的往返運(yùn)輸量，加強(qiáng)了現(xiàn)場(chǎng)儀表內(nèi)部功能，減少了連線與設(shè)備，大大地提高了系統(tǒng)的可靠性。

1.2 高度分散性

智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中置入各輸入輸出模塊、控制模塊，并且現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也具有較強(qiáng)的通信功能，現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠與測(cè)量變換儀表一起對(duì)信號(hào)進(jìn)行直接傳送。所以，控制系統(tǒng)功能能夠在現(xiàn)場(chǎng)直接完成，可以完全不依賴控制室的控制儀表或者計(jì)算機(jī)，從而分散控制能夠徹底實(shí)現(xiàn)。

1.3 節(jié)省安裝費(fèi)用與投資

由于智能設(shè)備可對(duì)許多功能進(jìn)行直接執(zhí)行，且分散在現(xiàn)場(chǎng)，能夠使得DCS中的功能單元和變送器的數(shù)量減少，使得硬件投資能夠得到較大程度的節(jié)約。另外，由于現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的接線較為簡(jiǎn)便，只需要一條電纜，或者一對(duì)雙絞線即可將多個(gè)設(shè)備進(jìn)行掛接，大大降低了接頭校對(duì)和連線設(shè)計(jì)的工作量，使得安裝費(fèi)用也得以降低。

1.4 互操作性和開放性

互操作性包括兩層含義，分別是可互操作性和可互換性，可互操作性是指能夠在多廠家的環(huán)境中完成設(shè)備功能的測(cè)試，也能夠讓不同廠家設(shè)備相互通訊；可互換性是指同一功能的同類設(shè)備能夠與不同廠家的設(shè)備在功能上進(jìn)行互換。

2 水電廠自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀

2.1 集中式監(jiān)控系統(tǒng)

集中式監(jiān)控系統(tǒng)目前仍然還在一些機(jī)組臺(tái)數(shù)較少的中型水電廠和小型水電廠中應(yīng)用，系統(tǒng)功能過于集中是其缺點(diǎn)，節(jié)省投資是其優(yōu)點(diǎn)，若某個(gè)單功能計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，那么整個(gè)集中式監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)癱瘓。

2.2 分散式監(jiān)控系統(tǒng)

分散式監(jiān)控系統(tǒng)的主要特征就是功能分散，雖然比集中式監(jiān)控系統(tǒng)更先進(jìn)點(diǎn)，但是仍然沒有對(duì)系統(tǒng)功能過于集中進(jìn)行根本性解決。若某個(gè)單功能計(jì)算機(jī)出現(xiàn)故障，那么整個(gè)集中式監(jiān)控系統(tǒng)就會(huì)出現(xiàn)癱瘓。

2.3 集散式監(jiān)控系統(tǒng)DCS（分布式監(jiān)控系統(tǒng)）

控制對(duì)象分散是分布式監(jiān)控系統(tǒng)的主要特征，就水電廠而言，閘門、開關(guān)站、水輪發(fā)電機(jī)組等為主要的控制對(duì)象，集散式監(jiān)控系統(tǒng)DCS（分布式監(jiān)控系統(tǒng)）有效地將分散式監(jiān)控系統(tǒng)的缺點(diǎn)進(jìn)行克服。集散式監(jiān)控系統(tǒng)DCS（分布式監(jiān)控系統(tǒng)）目前正在應(yīng)用在國(guó)內(nèi)的大中型水電廠中。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在水電自動(dòng)化中的應(yīng)用

3.1 現(xiàn)場(chǎng)總線在變電站中應(yīng)用的合理性

目前我國(guó)已經(jīng)有多種變電站綜合自動(dòng)化模式，無論是分布式模式，還是集中式模式，效果都較好。基于通訊方式和網(wǎng)絡(luò)及而言，可分為并口、串口通訊方式和局域網(wǎng)，但是值得注意的是，這兩種方式都存在著一定的不足。若采用串口及并口通訊方式，存在著適時(shí)性差、可靠性低、誤碼率高、傳輸速率低等問題，同時(shí)也存在著一定的電磁干擾；若采用局域網(wǎng)，存在著變電站信息較少、電磁干擾嚴(yán)重的問題，雖然其傳輸速率高，但問題依然較為嚴(yán)重。而變電站如采用現(xiàn)場(chǎng)總線，則效果較佳。一方面，目前已經(jīng)智能化變電站的各電量?jī)x表，完全能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字通訊的要求；另外一方面，通過現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，能夠節(jié)省大量的抗干擾投資和二次電纜投資，可以較方便地來組成各類適時(shí)局域網(wǎng)。由此可見，現(xiàn)場(chǎng)總線在變電站中應(yīng)用效果較佳，能夠真正地實(shí)現(xiàn)分布式開放型監(jiān)控系統(tǒng)。

3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線在泄洪閘門監(jiān)控中應(yīng)用的可行性

絕大多數(shù)大型水電站的泄洪閘門都會(huì)設(shè)置相應(yīng)的LCU來進(jìn)行監(jiān)控。大壩泄洪門的特點(diǎn)是距離長(zhǎng)、數(shù)量多，若采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)分布智能化控制，也能夠?qū)νㄐ烹娎|予以簡(jiǎn)化。閘門過載保護(hù)和開度指標(biāo)儀是最重要的閘門控制自動(dòng)化儀表，目前該類儀表都已經(jīng)全部實(shí)現(xiàn)數(shù)字化，可以對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的要求進(jìn)行適應(yīng)，能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和智能化控制。

3.3 現(xiàn)場(chǎng)總線在輔機(jī)中的應(yīng)用討論

調(diào)速器和勵(lì)磁都能夠較好地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的控制。從目前來看，調(diào)速器和勵(lì)磁已經(jīng)具備適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)總線和數(shù)字化通信的要求，這是由于調(diào)速器和勵(lì)磁基本已經(jīng)完全實(shí)現(xiàn)微機(jī)智能化，目前水電廠很多輔機(jī)自動(dòng)化元件及儀表的核心部件都是CPU，很容易實(shí)現(xiàn)數(shù)字化通信和智能化通信。由此可見，現(xiàn)場(chǎng)總線監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用到輔機(jī)中是切實(shí)可行的。

參考文獻(xiàn)

[1]肖賓，穆青.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)與水電自動(dòng)化[J].水電廠自動(dòng)化，2001（02）：120-123.

[2]李其光，孫保倫，王魯燕.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在區(qū)域防洪調(diào)度中應(yīng)用探討[J].山東水利，2004（10）：110-114.

[3]司紀(jì)剛，蔡維由，葛立福.現(xiàn)場(chǎng)總線及其在水電廠中的應(yīng)用[J].河北水利水電技術(shù)，2001（01）：154-156.

[4]謝創(chuàng)樹.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在水利水電工程中的應(yīng)用[J].人民珠江，2002（03）：100-103.

[5]金黔軍.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在華能玉環(huán)電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].發(fā)電設(shè)備，2004（S1）：120-123.