數(shù)字化電廠現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用研究

趙婧

（秦能齊源電力工程設(shè)計(jì)有限公司濟(jì)南分公司，山東 濟(jì)南 250101）

1 現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)特點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線是用于過(guò)程自動(dòng)化和制造自動(dòng)化最底層的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備或現(xiàn)場(chǎng)儀表互連的通信網(wǎng)絡(luò)，是現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)與控制系統(tǒng)的集成。在電廠進(jìn)行建設(shè)和安裝生產(chǎn)設(shè)備過(guò)程中，利用數(shù)字化技術(shù)，從而將多種信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，并使不同的操作流程有效地實(shí)現(xiàn)。在電廠進(jìn)行建設(shè)過(guò)程中，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用，能夠有效降低安裝成本，增加各個(gè)連線間的作用，減少電廠的電線總數(shù)，使電廠整體更加整潔。由于實(shí)施現(xiàn)場(chǎng)總線，在電廠線路設(shè)計(jì)和安裝過(guò)程中，能夠減少安裝時(shí)間，同時(shí)也為電廠后續(xù)的維修和保養(yǎng)提供更多的便利。

2 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)概念及優(yōu)勢(shì)

隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)形成整體的控制系統(tǒng)，并用FCS 作為名稱的代替。利用現(xiàn)場(chǎng)總線，使智能設(shè)備與總線形成聯(lián)系，從而將多種信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸，并通過(guò)電廠的控制管理系統(tǒng)，將數(shù)據(jù)進(jìn)行整理，并建立完善的信息系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)整體系統(tǒng)協(xié)調(diào)和統(tǒng)一。通過(guò)FCS 與DCS 系統(tǒng)進(jìn)行比較，F(xiàn)CS 具有以下優(yōu)勢(shì)。

（1）在進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息收集和傳輸過(guò)程中，能夠?qū)崿F(xiàn)具有開(kāi)放性的特點(diǎn)，從而能夠使整體系統(tǒng)逐步完善。通過(guò)將不同通信信息進(jìn)行連接，對(duì)各個(gè)總線設(shè)備，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)管理和調(diào)度。

（2）在電廠建設(shè)和發(fā)展過(guò)程中，不同設(shè)備及系統(tǒng)的融入，能夠?qū)崿F(xiàn)不同系統(tǒng)的互操作性。按照各自系統(tǒng)具備的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)和方式，使現(xiàn)場(chǎng)總線完成對(duì)不同系統(tǒng)的測(cè)試和使用。

（3）通過(guò)不同數(shù)據(jù)和信息的傳輸，利用現(xiàn)場(chǎng)總線能夠?qū)崿F(xiàn)通信全數(shù)字化，也能增加自身抗干擾能力，降低由于產(chǎn)生的誤差而出現(xiàn)問(wèn)題，并為系統(tǒng)的穩(wěn)定提供更多的支持。

（4）利用現(xiàn)場(chǎng)總線的優(yōu)勢(shì)，在不同設(shè)備間能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化，增加多種測(cè)量和補(bǔ)充方式，并減少控制所需時(shí)間。

（5）通過(guò)長(zhǎng)時(shí)間對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線效果分析，具有較高的可靠性和穩(wěn)定性，并能夠充分發(fā)揮自身特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的有效利用。

（6）由于傳統(tǒng)電廠需要大量的電纜作為基礎(chǔ)，使用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)后，能夠提高控制系統(tǒng)的利用率，同時(shí)也能有效地減少工程建設(shè)成本。

3 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在燃機(jī)控制中的應(yīng)用

在進(jìn)行電廠建設(shè)過(guò)程中，首先要成立集控室，使現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)得到支持，通過(guò)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試，使產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息轉(zhuǎn)換成數(shù)字化信息輸送到集控室。這樣就能使現(xiàn)場(chǎng)總線的控制過(guò)程中，出現(xiàn)數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化狀態(tài)。所以在對(duì)燃機(jī)控制中，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，不僅能夠?qū)υO(shè)備出現(xiàn)的問(wèn)題及時(shí)報(bào)警，同時(shí)也能建立完善的數(shù)據(jù)信息平臺(tái)，并為后續(xù)的控制和維修處理提供更多的支持。所以應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，能夠使電廠燃?xì)廨啓C(jī)控制系統(tǒng)產(chǎn)生更多的效益，并通過(guò)以下幾點(diǎn)得到充分的證明。

（1）根據(jù)燃?xì)怆姀S的控制系統(tǒng)特點(diǎn)，在進(jìn)行控制和操作過(guò)程中，利用現(xiàn)場(chǎng)總線能夠?qū)崿F(xiàn)流程簡(jiǎn)單化，并降低燃機(jī)工作成本，使整體系統(tǒng)獲得理想的工作狀態(tài)。

（2）在現(xiàn)場(chǎng)總線運(yùn)行過(guò)程中，通過(guò)具有的數(shù)字化能力，將整個(gè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)和調(diào)整，并將燃?xì)廨啓C(jī)的各個(gè)結(jié)構(gòu)分別控制，實(shí)現(xiàn)整體運(yùn)行穩(wěn)定高效的效果。

（3）由于現(xiàn)場(chǎng)總線具有數(shù)字化控制能力，能夠?qū)a(chǎn)生的數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行數(shù)字化的控制，增強(qiáng)自身的抵抗外界干擾能力，在進(jìn)行信息和數(shù)據(jù)傳輸時(shí)，使傳輸過(guò)程更加穩(wěn)定和安全。

（4）將燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)與現(xiàn)場(chǎng)總線聯(lián)系，能夠?qū)崿F(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)局域數(shù)字化控制能力，并通過(guò)與網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)和信息的傳輸，實(shí)現(xiàn)電廠整體控制的目的，增加電廠整體管理作用。

（5）將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)運(yùn)用到控制系統(tǒng)中，將充分提高燃?xì)廨啓C(jī)系統(tǒng)的使用效率，同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備和結(jié)構(gòu)的安裝，通過(guò)這樣的方式，能夠?qū)崿F(xiàn)多種系統(tǒng)和運(yùn)行方式的融合。

下面通過(guò)實(shí)際案例，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)進(jìn)行分析，并為更多的電廠建設(shè)提供參考價(jià)值。在某燃?xì)怆姀S建設(shè)過(guò)程中，使用一體化控制系統(tǒng)，并將現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為核心基礎(chǔ)，將多個(gè)生產(chǎn)設(shè)備組織在控制網(wǎng)絡(luò)中。在這個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中，主要通過(guò)操作和監(jiān)控系統(tǒng)形成聯(lián)系，并完成電廠的生產(chǎn)和運(yùn)行。然后在不同設(shè)備間，實(shí)現(xiàn)不同系統(tǒng)的相互融合，從而利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，不僅將多種生產(chǎn)設(shè)備納入統(tǒng)一的控制網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)也能對(duì)電廠的生產(chǎn)起到積極的作用。

4 影響現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)推廣應(yīng)用的因素

4.1 統(tǒng)一總線標(biāo)準(zhǔn)困難

在我國(guó)目前總線技術(shù)發(fā)展過(guò)程中，根據(jù)電廠建設(shè)實(shí)際情況，將設(shè)備和生產(chǎn)技術(shù)進(jìn)行比較和分析，對(duì)總線技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)制定產(chǎn)生諸多阻礙。同時(shí)，根據(jù)國(guó)際現(xiàn)場(chǎng)總線制定標(biāo)準(zhǔn)，無(wú)法將現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)融入其中。所以在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線推廣過(guò)程中，由于不具備統(tǒng)一的總線制定標(biāo)準(zhǔn)，使許多生產(chǎn)方式和設(shè)備都無(wú)法進(jìn)行整體的控制。

4.2 實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的管理和分析缺少有效利用

通過(guò)已有的電廠現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用發(fā)現(xiàn)，由于信息和數(shù)據(jù)不斷的增加，造成系統(tǒng)管理和控制的壓力不斷提升。這樣對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理和分析時(shí)，沒(méi)有利用此數(shù)字化優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)電廠整體控制系統(tǒng)的融合，進(jìn)而阻礙電廠的發(fā)展。另外，在應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)時(shí)，對(duì)系統(tǒng)的管理和控制也無(wú)法進(jìn)行有效的監(jiān)管，出現(xiàn)的許多問(wèn)題得不到及時(shí)的解決。

4.3 快速性與安全性需進(jìn)一步驗(yàn)證

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，在電廠實(shí)際應(yīng)用中能夠獲得理想的效果。但是通過(guò)對(duì)實(shí)際效果進(jìn)行分析時(shí)發(fā)現(xiàn)，由于在對(duì)電廠控制和管理系統(tǒng)進(jìn)行操作時(shí)，數(shù)據(jù)和信息發(fā)生傳輸和收集過(guò)程中，需要較高能力的控制回路作為基礎(chǔ)，這樣就使整體運(yùn)行效果受到了影響。另外，控制回路的能力和處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，都會(huì)隨著數(shù)據(jù)和信息量的增加而產(chǎn)生巨大的壓力，所以就無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有的快速性和安全性。根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題，需要技術(shù)人員進(jìn)行不斷的研究和分析，并為具體的效果進(jìn)行驗(yàn)證，從而確保控制系統(tǒng)整體運(yùn)行效果。

4.4 現(xiàn)場(chǎng)總線型設(shè)備的選擇范圍相對(duì)較小

在進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)的總線操作時(shí)，應(yīng)當(dāng)在發(fā)電廠的主系統(tǒng)中將其廣泛應(yīng)用，與此同時(shí)，還需要相關(guān)保護(hù)系統(tǒng)以及較高程度的控制有準(zhǔn)確保證，同時(shí)還要對(duì)相關(guān)控制回路進(jìn)行實(shí)時(shí)性的高控制，在此時(shí)并不適用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。而機(jī)組的安全運(yùn)行以及主要輔機(jī)保護(hù)，都會(huì)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的納入產(chǎn)生一定的影響。在進(jìn)行電廠正常施工時(shí)，會(huì)對(duì)兩類現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行采用。通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明，兩類總線都可以對(duì)電廠正常施工有所滿足，但是對(duì)電廠周期也有所要求。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，應(yīng)該按照常規(guī)以及實(shí)際情況進(jìn)行總線應(yīng)用的選擇，與此同時(shí)，還要保證總線的應(yīng)用能夠?qū)ζ渌^(guò)程控制要求有所滿足。另外，控制回路的能力和處理數(shù)據(jù)的時(shí)間，都會(huì)隨著數(shù)據(jù)和信息量的增加而產(chǎn)生巨大的壓力，所以就無(wú)法實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)具有的快速性和安全性。根據(jù)出現(xiàn)的問(wèn)題，需要技術(shù)人員進(jìn)行不斷的研究和分析，并為具體的效果進(jìn)行驗(yàn)證，從而確保控制系統(tǒng)整體運(yùn)行的效果。

5 就本文現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)配置方案的提出

在電廠建設(shè)過(guò)程中，需要不斷進(jìn)行系統(tǒng)方案的配置和計(jì)劃。由于我國(guó)目前的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)處在不斷研究過(guò)程中，需要電廠按照《火力發(fā)電廠設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)程》規(guī)定，同時(shí)確保不同系統(tǒng)能夠相互融合，并最終確定電廠控制系統(tǒng)的運(yùn)行方式。

5.1 機(jī)組主控系統(tǒng)

在電廠控制系統(tǒng)中，需要對(duì)機(jī)組主控系統(tǒng)進(jìn)行合理的配置，并確保整體運(yùn)行具有穩(wěn)定的效果。在機(jī)組主控系統(tǒng)中，需要對(duì)主機(jī)和輔助方式合理的配置，同時(shí)在現(xiàn)場(chǎng)總線控制中，需要加入多種控制系統(tǒng)的使用，并主要圍繞以下幾種系統(tǒng)進(jìn)行配置：（1）鍋爐安全監(jiān)視系統(tǒng)；（2）汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)；（3）汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)；（4）旁路控制系統(tǒng)；（5）事故順序記錄。按照DCS 系統(tǒng)控制方式，能夠?qū)⒍喾N利于電廠建設(shè)的設(shè)備進(jìn)行配置，同時(shí)也要注意不同設(shè)備間的控制效果。在電廠控制系統(tǒng)配置中，將現(xiàn)場(chǎng)總線與電廠系統(tǒng)進(jìn)行聯(lián)系，使控制和操作系統(tǒng)操作更加方便快捷。特別是在聯(lián)動(dòng)保護(hù)設(shè)備中，增加多種防護(hù)措施，能夠?yàn)殡姀S操作系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)字化起到關(guān)鍵的作用。在不同設(shè)備相互產(chǎn)生作用的同時(shí)，需要更多的智能操作方式進(jìn)行融合，并將整體運(yùn)行效果不斷增加。

5.2 全廠輔助車間控制系統(tǒng)

在電廠控制系統(tǒng)中，由于全廠輔助車間控制系統(tǒng)需要不斷地完善和優(yōu)化，需要整體具備較高的安全性能，并根據(jù)運(yùn)行時(shí)間的長(zhǎng)短，確保在每個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)節(jié)中，將多種輔助措施運(yùn)用到控制系統(tǒng)中，從而使PLC 技術(shù)能夠發(fā)揮自身的優(yōu)勢(shì)。

6 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在目前電廠建設(shè)過(guò)程中，利用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，能夠使燃機(jī)電廠獲得更多的效果。找出相應(yīng)的影響因素和管理措施，這樣一來(lái)，增加了現(xiàn)場(chǎng)總線的使用效果。在今后的電廠建設(shè)發(fā)展中，將現(xiàn)場(chǎng)總線具有的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)能夠創(chuàng)造更大的發(fā)展空間。