淺談基于現場總線的電廠綜合自動控制系統

摘? 要：近年來，電廠承擔著越來越重要的生產任務，為維持生產的高效開展，電廠綜合系統需具備極為強大的控制功能。目前人們越來越傾向于現場總線控制技術，其有效改變了傳統控制系統的局限性，提升了控制的可靠性，同時在諸多環節其自動化特征明顯。基于此，本文詳細探析了以現場總線為基礎的電廠綜合自動控制系統構建。

關鍵詞：現場總線技術;電廠綜合系統;自動控制

中圖分類號：TM621? 文獻標識碼：A? ? 文章編號：2096-6903（2020）09-0000-00

隨著信息時代的發展，傳統控制技術的局限性越發顯著，尤其是在傳統的集散控制方式下，生產系統的故障頻發，控制效率低下。對電廠生產而言，伴隨著生產規模的擴大，電廠生產系統的內在要素越來越多，控制系統需要控制的對象也逐步增多，提升控制的可靠性，需要充分用現場總線技術下的控制系統，來實現數字化、自動化控制，以保持電廠生產系統的高效運轉，降低系統運行時的故障幾率，保持正常的生產作業，從而為電廠贏得更大的利潤空間。

1傳統的集散控制（DCS）方式

在工業化快速發展的過程中，集散控制系統逐步衍生出來并得到了有效推廣，在很長的一段時間內，這一控制方式滿足了工業化的生產需求，可以在生產系統中有效發揮該控制技術的優勢。綜合來看，DCS中集成了計算機技術、系統控制技術和網絡通信等多種技術，再加上系統兼具人機界面和通信功能，可以在生產中實現過程控制、過程管理。從DCS的總體結構來看，其包含了過程級、操作級和管理級，過程級中包含了過程控制站、I/O單元和現場儀表[1]。在當前工業生產規模日漸擴大的過程中，集散控制系統的功能存在著極端的局限性，而現場總線技術恰好可以克服傳統集散控制系統的不足，將控制工作徹底下放到現場，由現場的智能儀表來完成數據采集、處理與控制。因此，由于現場總線技術的功能多樣，具有更強的兼容性，使得其必將取代集控控制技術。

2基于FCS的電廠綜合自動化的網絡結構

電廠綜合自動控制系統中，如果要全面提升其綜合控制水平，就必須要使得現場設備之間、網絡架構層之間保持良好的連接，通過可靠連接來實現數據的共享和集成。在電廠生產改革過程中，現場總線技術的存在，使得控制可以經由現場的智能設備來完成，由于這些智能設備具有非常強大的通信功能，也就使得現場智能設備的測量變送儀表之間、現場儀表和計算機之間的數字通信更為便捷與高效，完全可以達到分散控制、數字化通信的目的，有效解決了傳統集散控制下存在的問題，因此對于電廠自動化控制目標的實現具有重要意義[2]。

2.1監控層

監控層中包含的要素更多，主要包括高速以太網、連接在總線上的工程師站、操作站和服務器。總線接口是連接介質，保障了監控層和現場控制層之間的可靠連接，這些連接功能的實現使得控制系統的組態設計、下裝功能得以實現，也使得在整個控制系統的運行過程中，能夠高效地對控制系統加以全過程、全方位監測，并通過監測來開展趨勢分析、預警、維護和人機交互。電廠綜合系統中，還需要全面實現單元機組內部的協調控制、最優控制等多種目標，在總線網橋下，各種數據和信息均可以在不同的H1總線之間實現傳輸，這一情況下，總線網絡中一個變送器的變量可以傳輸給另外的變送器，當然，兩個變送器可能處于同一總線上，也可能位于不同的總線上。

2.2廠級監控系統

廠級監控SIS在整個網絡架構中的存在，是為了使得電廠內各個機組、全廠生產過程都得到最為有效的管理與控制，其存在實現了生產過程控制系統與MIS之間的緊密聯系。在具體的應用過程中，SIS下，全廠各個單元機組、公共系統中的實時信息，都可以在該系統內實現計算、優化與分析，也就可以為機組的維護、運營和控制提供切實的依據，使得電廠綜合控制系統中，負荷分配更具經濟性。計算機和通信設備設施的存在，使得在SIS的輔助下，電廠內各個部門的生產信息完全可以實現實時共享和顯示。

3基于現場總線的自動控制系統設計分析

3.1控制系統的網絡結構設計分析

3.1.1現場設備監控層

在電廠綜合自動控制系統架構下，現場設備監控層的設計是為了利用該層來進行控制效果合格性的保障，避免由于數據采集不全面所引起的控制失誤。因此，如果要保障現場設備監控層設計的科學性，在設計時，專業設計人員需與基礎配置的邏輯結構保持一致，從基礎數據采集、數字濾波技術設計、溫度、電流等的補償機制設計、A/D轉換設計的角度，來保障其設計的合理性。當然，為保障設計質量，設計人員還需要在設計時考慮初期控制穩定性的要求、技術兼容性等因素。

3.1.2現場總線監控層的設計

在電廠綜合自動化控制系統中，如果采用的是現場總線控制技術，有關設計人員在總體架構的設計過程中，尤其要注重現場總線監控層的設計，只有保障了其設計的科學性與合理性，方能發揮該層在整個控制系統中的作用。現場總線監控層設計的過程中，需要嚴格按照現場基礎數據監控設計來開展相應的總線監控層設計，以此來發揮總線監控層對基礎設備的控制、監控、預警和數據功能分析。現場總線監控層設計過程中，專業設計人員需結合網絡節點、數據通信、轉換器方式等的具體特征，來保障設計的科學性。

3.2控制實現方式的設計

從電廠生產中控制系統的結構來看，其主要包含了控制和數據采集子系統，數據采集系統需具備較強的功能，方能夠滿足需求，為后續的控制指令執行和實施提供參考。控制系統功能的多樣性可以使得電廠運行的安全性與可靠性大大提升。在現場總線控制技術下，各個單一機組的控制都保持著相對的獨立性，獨立數字智能設備下，完全可以滿足單一設備的獨立控制需求，使得分散控制的目標得以實現。機組單一設立的微型處理器，發揮著重要的作用，使得整個的控制得以優化。

3.3 FCS控制系統與DCS控制系統對比分析

3.3.1系統的開放性優勢

在傳統的集散控制系統下，其系統相對封閉，其控制過程中往往只能夠通過本地連接的方式來完成信息的傳輸，相關控制指令的發送和執行都存在著較大的限制，再加上其智能化水平較低，使得在電廠中的應用效率非常低。而現場控制技術下，由于控制系統的開放性功能突出，使得在控制指令的執行過程中可以實現信息的共享和交互，也就保障了該控制系統的應用效率。

3.3.2可操作性和互操作性的優勢

與傳統的集散控制系統相比，現場總線控制系統的可操作性和互操作性非常突出，這些優勢使得其在控制系統中的應用能夠體現出極大的價值。可操作性和互操作性下，系統內相關信息、數據的傳輸更為穩定與安全。

3.3.3系統結構的高分散性

現場總線存在極高的分散性，這一特征使得其在電廠綜合控制系統中，可以有效完成基礎設備的數據采集，借助于獨立的數字智能控制裝置，有效保障了整個系統中各個機組的高度分散性。

4結語

綜上，隨著當前DCS控制系統的劣勢逐步暴露，在各個電廠的生產控制過程中，人們越來越傾向于采用現場總線技術，通過現場總線控制系統的建設，有效保障了電廠生產中控制水平的提升，對電廠的長遠發展具有重要的意義。

參考文獻

[1]肖勝.三種現場總線控制系統在火電廠組態應用的比較與分析[J].自動化技術與應用，2018，37（11）：134-136.

[2]荊鴻儒.現場總線技術在電廠電氣控制系統中的應用[J].中國科技投資，2016（19）：161.

收稿日期：2020-08-09

作者簡介：徐磊（1986—），男，安徽淮北人，本科，工程師，研究方向：電廠自動控制。