現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠的應(yīng)用思考
加入技術(shù)交流群
還必須意識(shí)到，現(xiàn)在許多的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備之間的連接已采用了接插件的方式，如果設(shè)計(jì)院還抱著只做DCS機(jī)柜外部端子排接線圖的思維模式和工作態(tài)度，控制策略和邏輯圖的工作以及將預(yù)制電纜和連接推到集成商的工作范圍，那么當(dāng)控制系統(tǒng)發(fā)展到絕大部分系統(tǒng)設(shè)備之間的連接采用預(yù)制電纜和接插件模式的時(shí)候，設(shè)計(jì)院自動(dòng)化專業(yè)還有什么生存的手段？但如果我們今天迅速邁出一步，改變現(xiàn)今的設(shè)計(jì)思維，設(shè)計(jì)院還會(huì)面臨新的機(jī)遇。筆者以為在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，將來采用3D的網(wǎng)絡(luò)布線設(shè)計(jì)技術(shù)是設(shè)計(jì)院的一個(gè)優(yōu)勢(shì)，也是一般的控制系統(tǒng)集成商難以替代的角色。
（６）大家憂慮的現(xiàn)場(chǎng)總線的冗余問題，如FFH1和Profibus-PA不支持冗余網(wǎng)絡(luò)，不應(yīng)制約現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用。我們?cè)谏钊敕治隽?a class="contentlabel" href="http://www.ex-cimer.com/news/listbylabel/label/電廠">電廠工藝流程的特性之后，應(yīng)大膽在設(shè)計(jì)中采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。在工藝過程中雙路熱備或多路配置的設(shè)備和系統(tǒng)，即使總線短時(shí)間的中斷也不會(huì)影響系統(tǒng)的安全運(yùn)行，因?yàn)橄到y(tǒng)本身已采取了冗余設(shè)置，而且像輸煤、化學(xué)水處理等系統(tǒng)，一般均設(shè)有中間的緩沖環(huán)節(jié)，如貯存水箱或煤斗等。因此，只要對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)合理規(guī)劃，就像在DCSI/O分配時(shí)不能將互為備用或冗余的點(diǎn)集中在同一卡件的原則一樣，現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)上掛結(jié)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也需避免同樣的問題。在萊城發(fā)電廠使用3UF5SIMOCOD-DP時(shí)最初發(fā)生的問題就屬于這一類，據(jù)資料介紹最初的設(shè)計(jì)將數(shù)臺(tái)磨煤機(jī)、風(fēng)機(jī)的A/B潤(rùn)滑油泵馬達(dá)的智能控制器掛結(jié)在同一根總線上，且采用的是雛菊鏈的連接方式。像這樣的設(shè)計(jì)，即使采用冗余網(wǎng)絡(luò)，也不能解決設(shè)備檢修和可靠性的問題。這更有力地說明了設(shè)計(jì)院在使用現(xiàn)場(chǎng)總線時(shí)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)規(guī)劃的重要性，以及設(shè)計(jì)人員必須熟悉工藝系統(tǒng)和運(yùn)行方式的必要性。
（７）電廠現(xiàn)場(chǎng)總線的選擇。
前面已經(jīng)講述了不可能采用一種總線解決所有的工業(yè)控制和過程控制。電廠輔助系統(tǒng)如煤、灰、水系統(tǒng)本質(zhì)上屬工業(yè)自動(dòng)化的范疇，在這些領(lǐng)域如石化行業(yè)和制造業(yè)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的控制系統(tǒng)均具有成熟的經(jīng)驗(yàn)。且PLC在這些場(chǎng)合依舊發(fā)揮主要作用，因此選用支持Profibus-DP、ControlNet等總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品均是合適的選項(xiàng)。筆者以為在輸煤出灰系統(tǒng)應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)最能體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)。
在主廠房熱力系統(tǒng)的控制中，F(xiàn)F當(dāng)是最佳的選項(xiàng)，單回路控制分散到現(xiàn)場(chǎng)，就如早期的基地式調(diào)節(jié)器回路，但在性能方面已不可同日而言。但FF同Profibus相比，不足之處在于產(chǎn)品系列不全，給構(gòu)建完整統(tǒng)一的總線網(wǎng)絡(luò)造成困難。據(jù)最新的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)資料顯示，目前已有一些智能設(shè)備和控制系統(tǒng)的供應(yīng)商已開發(fā)了支持多種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的產(chǎn)品，這給現(xiàn)場(chǎng)級(jí)總線設(shè)備的選用帶來了方便。且支持現(xiàn)場(chǎng)多種總線標(biāo)準(zhǔn)的通訊模件也已問世，這樣可通過通訊接口模件將不同標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場(chǎng)級(jí)設(shè)備集成到一個(gè)DCS或PLC控制系統(tǒng)中。當(dāng)然，主廠房?jī)?nèi)Profibus、WorldFIP也是較好的選項(xiàng)。德國(guó)尼德豪申電廠是迄今現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用Profibus范圍最廣的一個(gè)實(shí)例，西門子公司將其作為推廣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的示范電廠，國(guó)內(nèi)許多建設(shè)單位和設(shè)計(jì)院在參觀回國(guó)后均將此電廠作為應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的參考；華能珞璜電廠二期工程除現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備采用常規(guī)儀表和裝置外，整個(gè)控制系統(tǒng)均遵循WorldFIP總線協(xié)議。
需要說明的是，在現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)中，支持現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的遠(yuǎn)程I/O的應(yīng)用依然是一個(gè)十分現(xiàn)實(shí)和具有吸引力的設(shè)計(jì)方案。而我們?cè)趥鹘y(tǒng)DCS的設(shè)計(jì)中，遠(yuǎn)程I/O還遠(yuǎn)未發(fā)揮它應(yīng)有的作用，不能不說是一個(gè)遺憾。
（８）對(duì)控制電廠SIS投資的一些不成熟的看法。工程建設(shè)不同于科研，最本質(zhì)的差異就是工程要講求投資效益比。筆者以為目前我國(guó)電力建設(shè)中，SIS的投資過于龐大，而其效益至今并未如設(shè)想的那樣發(fā)揮出來。據(jù)了解SIS所設(shè)想的一些先進(jìn)優(yōu)化控制、設(shè)備維護(hù)、壽命管理等功能模塊基本無驗(yàn)收規(guī)定、也無考核標(biāo)準(zhǔn)，可以說仍處于探索階段。一些項(xiàng)目的優(yōu)化控制功能已不列入SIS的范疇，或通過TCP/IP采用單獨(dú)的PC機(jī)接入控制系統(tǒng)。而在SIS系統(tǒng)的配置和規(guī)劃上，從交換機(jī)、服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)及接口機(jī)等幾乎保留了全部實(shí)時(shí)控制所要求的設(shè)置。一些通用的軟件和設(shè)備與MIS還存在重復(fù)配置的情況。須知IT產(chǎn)品升級(jí)換代的周期愈來愈短，如果在今天化大筆資金建設(shè)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，如果設(shè)想的軟件功能不能迅速發(fā)揮效益，幾年之后硬件設(shè)備就有可能過時(shí)或性能下降，那將造成極大的浪費(fèi)。在前面筆者已經(jīng)指出，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)不實(shí)現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，對(duì)于SIS設(shè)想的設(shè)備和系統(tǒng)的預(yù)測(cè)性維護(hù)和狀態(tài)檢修、設(shè)備管理功能是“無源之水”。在采用了現(xiàn)場(chǎng)總線之后，部分設(shè)備管理功能完全可以在控制系統(tǒng)自身內(nèi)部實(shí)現(xiàn)，當(dāng)然管理信息也可以傳遞到管理信息層。因此，在SIS未參與實(shí)時(shí)和優(yōu)化先進(jìn)控制方式下以及與機(jī)組控制系統(tǒng)未實(shí)施雙向通訊的情況下，目前SIS系統(tǒng)中心交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器等采用的冗余配置均可以簡(jiǎn)化，甚至可以在充分考慮和設(shè)置了網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)后和MIS合網(wǎng)，這樣只需在MIS設(shè)置實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，即可達(dá)到管理層對(duì)過程數(shù)據(jù)的采集、處理和監(jiān)視的目的。從SIS部分節(jié)省下來的投資可以投入現(xiàn)場(chǎng)級(jí)智能設(shè)備的購(gòu)置和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)。
6．結(jié)論
合理規(guī)劃電廠的自動(dòng)化和信息化架構(gòu)，降低工程造價(jià)、提高電廠自動(dòng)化和信息管理水平，以實(shí)事求是和積極的科學(xué)態(tài)度應(yīng)對(duì)新技術(shù)帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)應(yīng)該是從事電廠自動(dòng)化設(shè)計(jì)人員需具備的良好職業(yè)素質(zhì)和技術(shù)素養(yǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)已基本成熟，應(yīng)抓住當(dāng)前大好的電力建設(shè)機(jī)遇，認(rèn)真學(xué)習(xí)、努力掌握現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、積極穩(wěn)妥地解決工程應(yīng)用中存在的問題，投資方、建設(shè)方以及設(shè)計(jì)院均要轉(zhuǎn)變觀念，同設(shè)備供應(yīng)商一道推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠的應(yīng)用，享受新技術(shù)革命帶來的效益和成果。
作者簡(jiǎn)歷：
趙瑞陽（1964-），男，PMP，江蘇江都人，高級(jí)工程師，華東電力設(shè)計(jì)院自動(dòng)化處副處長(zhǎng),長(zhǎng)期從事電廠熱工自動(dòng)化設(shè)計(jì)。
參考文獻(xiàn)：
1．JonasBerge過程控制現(xiàn)場(chǎng)總線－工程、運(yùn)行與維護(hù) 清華大學(xué)出版社2003.7
2．周 明 現(xiàn)場(chǎng)總線控制 中國(guó)電力出版社2002.1
3．現(xiàn)場(chǎng)總線基金會(huì) 信息集成開放性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)－FF現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)總貌 2001.8
4．李子連 現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火電廠自動(dòng)化系統(tǒng)的應(yīng)用意見 中國(guó)電力 2003年
5．白 焰 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用動(dòng)力與障礙 電廠自動(dòng)化 2003年
6．夏德?！?yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線需注意的若干問題 電廠自動(dòng)化 2003年
7．ABB CONTROLIT真正開放的工業(yè)控制系統(tǒng) 2003
8．西門子SIMATICPCS7過程控制系統(tǒng) 2002年
9．畢玉昕 3UF5SIMOCODE-DP系統(tǒng)隱患的分析及處理 熱工自動(dòng)化信息2005年
10．鄒金昌對(duì)廠級(jí)監(jiān)控信息系統(tǒng)的幾點(diǎn)看法電力勘測(cè)設(shè)計(jì)2004年
評(píng)論