數字化電廠現場總線技術應用研究

趙婧

（秦能齊源電力工程設計有限公司濟南分公司，山東 濟南 250101）

1 現場總線系統特點

現場總線是用于過程自動化和制造自動化最底層的現場設備或現場儀表互連的通信網絡，是現場通信網絡與控制系統的集成。在電廠進行建設和安裝生產設備過程中，利用數字化技術，從而將多種信息和數據進行處理，并使不同的操作流程有效地實現。在電廠進行建設過程中，通過現場總線技術的應用，能夠有效降低安裝成本，增加各個連線間的作用，減少電廠的電線總數，使電廠整體更加整潔。由于實施現場總線，在電廠線路設計和安裝過程中，能夠減少安裝時間，同時也為電廠后續的維修和保養提供更多的便利。

2 現場總線控制系統概念及優勢

隨著現場總線技術的發展，已經形成整體的控制系統，并用FCS 作為名稱的代替。利用現場總線，使智能設備與總線形成聯系，從而將多種信息和數據進行傳輸，并通過電廠的控制管理系統，將數據進行整理，并建立完善的信息系統，實現整體系統協調和統一。通過FCS 與DCS 系統進行比較，FCS 具有以下優勢。

（1）在進行數據和信息收集和傳輸過程中，能夠實現具有開放性的特點，從而能夠使整體系統逐步完善。通過將不同通信信息進行連接，對各個總線設備，實現現場管理和調度。

（2）在電廠建設和發展過程中，不同設備及系統的融入，能夠實現不同系統的互操作性。按照各自系統具備的執行標準和方式，使現場總線完成對不同系統的測試和使用。

（3）通過不同數據和信息的傳輸，利用現場總線能夠實現通信全數字化，也能增加自身抗干擾能力，降低由于產生的誤差而出現問題，并為系統的穩定提供更多的支持。

（4）利用現場總線的優勢，在不同設備間能夠實現現場設備的智能化，增加多種測量和補充方式，并減少控制所需時間。

（5）通過長時間對現場總線效果分析，具有較高的可靠性和穩定性，并能夠充分發揮自身特點，實現現場總線的有效利用。

（6）由于傳統電廠需要大量的電纜作為基礎，使用現場總線技術后，能夠提高控制系統的利用率，同時也能有效地減少工程建設成本。

3 現場總線技術在燃機控制中的應用

在進行電廠建設過程中，首先要成立集控室，使現場總線技術得到支持，通過對現場設備進行調試，使產生的數據和信息轉換成數字化信息輸送到集控室。這樣就能使現場總線的控制過程中，出現數字化和網絡化狀態。所以在對燃機控制中，應用現場總線技術，不僅能夠對設備出現的問題及時報警，同時也能建立完善的數據信息平臺，并為后續的控制和維修處理提供更多的支持。所以應用現場總線技術，能夠使電廠燃氣輪機控制系統產生更多的效益，并通過以下幾點得到充分的證明。

（1）根據燃氣電廠的控制系統特點，在進行控制和操作過程中，利用現場總線能夠實現流程簡單化，并降低燃機工作成本，使整體系統獲得理想的工作狀態。

（2）在現場總線運行過程中，通過具有的數字化能力，將整個現場設備進行自動修復和調整，并將燃氣輪機的各個結構分別控制，實現整體運行穩定高效的效果。

（3）由于現場總線具有數字化控制能力，能夠將產生的數據和信息進行數字化的控制，增強自身的抵抗外界干擾能力，在進行信息和數據傳輸時，使傳輸過程更加穩定和安全。

（4）將燃氣輪機系統與現場總線聯系，能夠實現燃氣輪機系統局域數字化控制能力，并通過與網絡進行數據和信息的傳輸，實現電廠整體控制的目的，增加電廠整體管理作用。

（5）將現場總線技術運用到控制系統中，將充分提高燃氣輪機系統的使用效率，同時也能實現不同設備和結構的安裝，通過這樣的方式，能夠實現多種系統和運行方式的融合。

下面通過實際案例，對現場總線技術進行分析，并為更多的電廠建設提供參考價值。在某燃氣電廠建設過程中，使用一體化控制系統，并將現場總線技術作為核心基礎，將多個生產設備組織在控制網絡中。在這個控制網絡系統中，主要通過操作和監控系統形成聯系，并完成電廠的生產和運行。然后在不同設備間，實現不同系統的相互融合，從而利用現場總線技術，不僅將多種生產設備納入統一的控制網絡中，同時也能對電廠的生產起到積極的作用。

4 影響現場總線技術推廣應用的因素

4.1 統一總線標準困難

在我國目前總線技術發展過程中，根據電廠建設實際情況，將設備和生產技術進行比較和分析，對總線技術的標準制定產生諸多阻礙。同時，根據國際現場總線制定標準，無法將現有的現場總線技術融入其中。所以在進行現場總線推廣過程中，由于不具備統一的總線制定標準，使許多生產方式和設備都無法進行整體的控制。

4.2 實時數據的管理和分析缺少有效利用

通過已有的電廠現場總線技術應用發現，由于信息和數據不斷的增加，造成系統管理和控制的壓力不斷提升。這樣對實時數據進行管理和分析時，沒有利用此數字化優勢，實現電廠整體控制系統的融合，進而阻礙電廠的發展。另外，在應用現場總線技術時，對系統的管理和控制也無法進行有效的監管，出現的許多問題得不到及時的解決。

4.3 快速性與安全性需進一步驗證

根據現場總線具有的特點和優勢，在電廠實際應用中能夠獲得理想的效果。但是通過對實際效果進行分析時發現，由于在對電廠控制和管理系統進行操作時，數據和信息發生傳輸和收集過程中，需要較高能力的控制回路作為基礎，這樣就使整體運行效果受到了影響。另外，控制回路的能力和處理數據的時間，都會隨著數據和信息量的增加而產生巨大的壓力，所以就無法實現現場總線技術具有的快速性和安全性。根據出現的問題，需要技術人員進行不斷的研究和分析，并為具體的效果進行驗證，從而確保控制系統整體運行效果。

4.4 現場總線型設備的選擇范圍相對較小

在進行現場的總線操作時，應當在發電廠的主系統中將其廣泛應用，與此同時，還需要相關保護系統以及較高程度的控制有準確保證，同時還要對相關控制回路進行實時性的高控制，在此時并不適用現場總線技術。而機組的安全運行以及主要輔機保護，都會對現場總線的納入產生一定的影響。在進行電廠正常施工時，會對兩類現場總線進行采用。通過實驗證明，兩類總線都可以對電廠正常施工有所滿足，但是對電廠周期也有所要求。在實際應用過程中，應該按照常規以及實際情況進行總線應用的選擇，與此同時，還要保證總線的應用能夠對其他過程控制要求有所滿足。另外，控制回路的能力和處理數據的時間，都會隨著數據和信息量的增加而產生巨大的壓力，所以就無法實現現場總線技術具有的快速性和安全性。根據出現的問題，需要技術人員進行不斷的研究和分析，并為具體的效果進行驗證，從而確保控制系統整體運行的效果。

5 就本文現場總線控制系統進行相關配置方案的提出

在電廠建設過程中，需要不斷進行系統方案的配置和計劃。由于我國目前的現場總線技術處在不斷研究過程中，需要電廠按照《火力發電廠設計技術規程》規定，同時確保不同系統能夠相互融合，并最終確定電廠控制系統的運行方式。

5.1 機組主控系統

在電廠控制系統中，需要對機組主控系統進行合理的配置，并確保整體運行具有穩定的效果。在機組主控系統中，需要對主機和輔助方式合理的配置，同時在現場總線控制中，需要加入多種控制系統的使用，并主要圍繞以下幾種系統進行配置：（1）鍋爐安全監視系統；（2）汽機數字電液控制系統；（3）汽輪機緊急跳閘系統；（4）旁路控制系統；（5）事故順序記錄。按照DCS 系統控制方式，能夠將多種利于電廠建設的設備進行配置，同時也要注意不同設備間的控制效果。在電廠控制系統配置中，將現場總線與電廠系統進行聯系，使控制和操作系統操作更加方便快捷。特別是在聯動保護設備中，增加多種防護措施，能夠為電廠操作系統實現數字化起到關鍵的作用。在不同設備相互產生作用的同時，需要更多的智能操作方式進行融合，并將整體運行效果不斷增加。

5.2 全廠輔助車間控制系統

在電廠控制系統中，由于全廠輔助車間控制系統需要不斷地完善和優化，需要整體具備較高的安全性能，并根據運行時間的長短，確保在每個系統運行環節中，將多種輔助措施運用到控制系統中，從而使PLC 技術能夠發揮自身的優勢。

6 結語

綜上所述，在目前電廠建設過程中，利用現場總線技術的特點和優勢，能夠使燃機電廠獲得更多的效果。找出相應的影響因素和管理措施，這樣一來，增加了現場總線的使用效果。在今后的電廠建設發展中，將現場總線具有的特點和優勢能夠創造更大的發展空間。