基于現(xiàn)場總線技術(shù)的智能化電廠設(shè)計(jì)

趙 婧

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

火力發(fā)電是我國主要的一種發(fā)電模式，隨著用電需求的增加，火力發(fā)電廠的規(guī)模也在不斷的增長，應(yīng)用的技術(shù)設(shè)備也是越來越先進(jìn)，自動化、智能化程度也越來越高，這些都在影響著電廠的生產(chǎn)運(yùn)行模式，要求管理水平和自動化的程度也要隨之改變。如今的電廠，特別是大型的火力電廠都在積極地建立智能化電廠管理信息系統(tǒng)，提高電廠的信息化程度，為電廠的控制和管理帶來了極大的便利。

1 智能化電廠的概念介紹

智能電廠是指在廣泛采用現(xiàn)代數(shù)字信息處理技術(shù)和通信技術(shù)基礎(chǔ)上，集成智能的傳感與執(zhí)行、控制和管理等技術(shù)，達(dá)到更安全、高效、環(huán)保運(yùn)行，與智能電網(wǎng)及需求側(cè)相互協(xié)調(diào)，與社會資源和環(huán)境相互融合的發(fā)電廠。智能化電廠融入了非常多的高新科技，包括自動控制技術(shù)、信息通信技術(shù)以及傳感測量技術(shù)等。結(jié)合傳統(tǒng)的分析決策技術(shù)和發(fā)電技術(shù)，以電廠硬件設(shè)施為基礎(chǔ)建立起來的現(xiàn)代化的電廠。

2 智能化電廠的基本特征

只有具備以下這些技術(shù)與設(shè)備，才能稱之為智能化電廠，比如與傳感與測量相關(guān)的煤質(zhì)在線測量技術(shù)和智能檢測設(shè)備等；與信息通信相關(guān)的如物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)、云計(jì)算、信息安全技術(shù)、信息智能處理、無線通信技術(shù)以及現(xiàn)場總線技術(shù)等；自動控制技術(shù)則包括環(huán)境因素控制技術(shù)、人機(jī)界面控制技術(shù)、優(yōu)化控制策略、APS以及源網(wǎng)協(xié)調(diào)控制技術(shù)等；分析決策技術(shù)則需要有決策支持、遠(yuǎn)程診斷、ERP、SIS 以及仿真技術(shù)的支持。只有具備了這些技術(shù)，才能是一個(gè)比較完善的智能化電廠系統(tǒng)。智能化電廠管理系統(tǒng)的主要的特征表現(xiàn)在：工程、生產(chǎn)過程、人員行為管理、物流流轉(zhuǎn)以及管理的智能化。

3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點(diǎn)及在智能化電廠的應(yīng)用策略

3.1 現(xiàn)場總線三大特征

（1）系統(tǒng)的開放性。目前，火力電廠基本上都是通過分散控制系統(tǒng)來對單元機(jī)組進(jìn)行控制，也就是DCS。這是一種封閉是的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，如果要接入其它常見的智能設(shè)備是非常困難的。現(xiàn)場總線系統(tǒng)則是一種開放式的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，每個(gè)控制器節(jié)點(diǎn)都在各個(gè)現(xiàn)場，現(xiàn)場的智能設(shè)備也都設(shè)置有監(jiān)控裝置，這種分布式的控制結(jié)構(gòu)，可以選擇各種形式的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對于通信介質(zhì)的要求也比較少，很多的傳輸介質(zhì)都可以使用，并且采用這種控制系統(tǒng)，很多功能都分散開來，不用全部通過主機(jī)。

（2）系統(tǒng)的分散性。現(xiàn)場總線系統(tǒng)有著顯著的分散性，容錯(cuò)能力更強(qiáng)，系統(tǒng)的建設(shè)也更加的靈活，擴(kuò)建或者重組都不會有太大的難度。總線系統(tǒng)可以集成很多的功能，完成調(diào)試、校驗(yàn)之類的工作，一些簡單卻經(jīng)常出現(xiàn)的問題可以由系統(tǒng)自行解決，大大的減少了維修人員的工作量。

（3）系統(tǒng)的低成本。系統(tǒng)的成本不單單來自于造價(jià)，還應(yīng)該包括其運(yùn)行的費(fèi)用，比如維護(hù)費(fèi)用。現(xiàn)場總線系統(tǒng)的開發(fā)周期更短，分散式的結(jié)構(gòu)其信號的傳輸方式也變成了1對N，不需要重復(fù)的進(jìn)行多次的A/D、D/A 轉(zhuǎn)換，相關(guān)的裝置也減少了很多，不需要專門的布線或者維護(hù)。所以說現(xiàn)場總線系統(tǒng)的成本會比DCS低。

3.2 DCS 系統(tǒng)的劣勢及現(xiàn)場總線技術(shù)分析

管理系統(tǒng)的信息化是現(xiàn)代電廠企業(yè)發(fā)展的必然趨勢，管理信息系統(tǒng)的應(yīng)用也會越來越廣泛，可以為管理者提供及時(shí)、準(zhǔn)確有效的信息，幫助進(jìn)行管理和決策，管理信息系統(tǒng)有助于實(shí)現(xiàn)對于電廠的優(yōu)化控制和管理，提高各個(gè)環(huán)節(jié)的運(yùn)行效率，以及他們之間的協(xié)調(diào)性。要想實(shí)現(xiàn)對于電廠的信息化管理，就需要有很多獨(dú)立功能的子系統(tǒng)來完成各個(gè)環(huán)節(jié)的工作，只有這些系統(tǒng)集合起來才能完成電廠的生產(chǎn)，而這一過程將會是非常復(fù)雜的。DCS 系統(tǒng)的重要性不言而喻，但是，它只能通過I/O 子系統(tǒng)進(jìn)行生產(chǎn)監(jiān)控，獲得的信息量有限，無法提供充足的系統(tǒng)和設(shè)備的狀態(tài)信息，也就難以對他們進(jìn)行智能化的管理和維護(hù)。

3.3 現(xiàn)場總線技術(shù)在智能化發(fā)電廠的應(yīng)用策略

正是隨著電氣設(shè)備微機(jī)化、智能化的程度不斷提升，發(fā)電廠的電氣監(jiān)控系統(tǒng)才逐步的得以實(shí)現(xiàn)。電氣設(shè)備的聯(lián)鎖、測量以及保護(hù)功能所使用的電氣裝置都是和通信網(wǎng)絡(luò)分開的，所以，通過網(wǎng)絡(luò)通信來對電氣負(fù)荷監(jiān)控其風(fēng)險(xiǎn)要明顯的低于對工藝負(fù)荷進(jìn)行監(jiān)控，并且，市場上的這種監(jiān)控系統(tǒng)也已經(jīng)比較成熟，在很多的監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中都有應(yīng)用。要想提升現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠電氣監(jiān)控系統(tǒng)的中應(yīng)用效果，可以從以下幾方面來入手：一是要做到在信息化系統(tǒng)的建設(shè)過程中一定要盡量的實(shí)現(xiàn)合理化的投資，在建成系統(tǒng)和平臺以后能夠有效的降低電廠的運(yùn)行和管理成本，實(shí)現(xiàn)電廠效益的提升。二是要求設(shè)計(jì)人員應(yīng)該是根據(jù)電廠自身的特點(diǎn)，在現(xiàn)有的自動化產(chǎn)品上進(jìn)行進(jìn)一步的開發(fā)，要求現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)和智能裝備的選擇符合本廠的需求，不要過分追求統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。三是電廠的控制系統(tǒng)應(yīng)該是多元化的，哪種合適就使用哪種，不用一定要使用某一種控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)與電氣控制管理系統(tǒng)相比較有了相對改進(jìn)的地方，首先與DCS 系統(tǒng)之間能夠通過網(wǎng)絡(luò)環(huán)境實(shí)現(xiàn)信息交互。這就能更好地實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)之間的信息交互，減少硬接線的實(shí)際使用，降低投資的費(fèi)用，減少生產(chǎn)的成本。

4 結(jié)束語

現(xiàn)場總線的控制技術(shù)優(yōu)勢在于能夠最大化的提高現(xiàn)場系統(tǒng)的數(shù)據(jù)搜集效率和設(shè)備管理效率，同時(shí)還能夠有效的降低控制系統(tǒng)的成本問題，實(shí)現(xiàn)了大范圍的信息共享與交互，擺脫了以往傳統(tǒng)系統(tǒng)的信息交互不暢通、系統(tǒng)控制過于封閉的問題。利用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)可以全面的提升企業(yè)的內(nèi)控質(zhì)量和市場競爭力。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善，以及相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)與行業(yè)協(xié)議的逐步趨同，該技術(shù)必然會在更大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的交互與遠(yuǎn)程控制，同時(shí)也會在推廣過程中積累足夠多的現(xiàn)場控制經(jīng)驗(yàn)，從而為該技術(shù)今后更深入的改進(jìn)與優(yōu)化提供實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)。預(yù)計(jì)在不久的將來，現(xiàn)場總線的技術(shù)將會逐步在電廠自動控制系統(tǒng)中得到推廣應(yīng)用，為智能化電廠提供豐富的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，這是自動化控制技術(shù)發(fā)展的方向。