現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中的應(yīng)用

2 在電廠應(yīng)用中存在的問題

2.1 適應(yīng)控制技術(shù)發(fā)展的需要

每當采用一種新的控制技術(shù)，人們都要經(jīng)歷一個思想轉(zhuǎn)變過程。當年在電廠采用DCS時，對其可靠性、安全性、適宜性也表示過懷疑，也是經(jīng)過相當長時間的試點應(yīng)用才逐步消除了對DCS的不信任感?，F(xiàn)在DCS已廣泛、成功地應(yīng)用在電廠控制領(lǐng)域中，并且還在不斷改進、提高以適應(yīng)不斷發(fā)展的需要?，F(xiàn)場總線的控制理念與DCS有很大的區(qū)別，很多已經(jīng)習慣了采用看得見、摸得著的DCS控制器完成的PID等控制功能，現(xiàn)在改在現(xiàn)場智能儀表中完成，確實需要一個適應(yīng)過程。

DCS已是一個非常成熟的技術(shù)，而現(xiàn)場總線還處在不斷地應(yīng)用、改進過程中，因此在現(xiàn)階段要全面地用現(xiàn)場總線代替DCS也是不客觀的?，F(xiàn)場總線是對DCS控制功能的拓展、提高，是控制技術(shù)的發(fā)展方向，所以我們既不要盲目采用，也不要輕易拒絕，應(yīng)積極、主動地了解現(xiàn)場總線技術(shù)，在合適的工程中試點應(yīng)用，在實際運行中不斷總結(jié)經(jīng)驗，并逐步完善以推廣在電廠中的應(yīng)用。

2.2 標準統(tǒng)一的問題

IEC61158國際標準不是唯一性的，而是8種現(xiàn)場總線標準的集合，這主要是為了保護每個現(xiàn)場總線制造商的利益。由于現(xiàn)在應(yīng)用的現(xiàn)場總線產(chǎn)品基于不同的協(xié)議，所以其開放性并不能得到很好的體現(xiàn)，標準的不統(tǒng)一會影響現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用。為了未來的市場，各制造商在不斷地改進自己的產(chǎn)品，向國際標準靠攏，如西門子公司先開發(fā)了Profibus-DP現(xiàn)場總線（相對于H2層），用于連接PLC、變頻器等設(shè)備，為了市場的需要又開發(fā)了ProfiBus-PA現(xiàn)場總線（相對于H1層），主要與現(xiàn)場智能儀表相連。因此要想應(yīng)用好現(xiàn)場總線技術(shù)，就要認真研究國際標準及各制造商的標準。

2.3 了解、研究每種現(xiàn)場總線的應(yīng)用特點

每種現(xiàn)場總線都是為了完成某一特定的生產(chǎn)過程控制而開發(fā)的，即每種現(xiàn)場總線都有其專用的應(yīng)用領(lǐng)域，如FF適用于流程工業(yè)，Profibus適用于工廠自動化領(lǐng)域，CAN適用于汽車工業(yè)，LON適用于樓宇自動化領(lǐng)域等。到目前為止，還沒有哪家的產(chǎn)品可以適用

所有的控制領(lǐng)域。所以為了在電廠用好現(xiàn)場總線技術(shù)，應(yīng)對不同的現(xiàn)場總線產(chǎn)品進行深入地了解、比較，研究其擅長應(yīng)用的領(lǐng)域、在電廠中應(yīng)用存在的問題和解決的辦法。

2.4 冗余方式的考慮

為了提高DCS的可靠性，采取了操作站冗余、通信總線冗余、電源冗余、控制器冗余及I／O冗余等多種措施。當采用現(xiàn)場總線時，其冗余性自然引起了廣泛的注意。對于現(xiàn)場總線的監(jiān)控級及H2層，操作站冗余、監(jiān)控級網(wǎng)絡(luò)冗余、H2層網(wǎng)絡(luò)冗余及連接在其上的設(shè)備（如控制器等）冗余、電源冗余是很容易做到的。

對于H1層網(wǎng)絡(luò)，原DCS冗余控制器的所有功能都分散到各個現(xiàn)場智能儀表中，危險已經(jīng)完全分散，一個現(xiàn)場智能儀表的故障只影響到本身或相關(guān)的少量智能設(shè)備，其影響范圍遠低于DCS冗余控制器故障的涉及面，就地智能儀表的功能塊設(shè)計可保證故障時相關(guān)智能設(shè)備置于安全位，因此每個現(xiàn)場智能儀表是不需要CPU冗余的。況且采用現(xiàn)場總線后取消了大量的控制電纜，現(xiàn)場總線的保護措施可以提高，降低了H1的故障率，所以H1層網(wǎng)絡(luò)不采用冗余方式是可以接受的。鑒于電廠對安全性的要求，在現(xiàn)階段對于重要的回路控制還是應(yīng)該采用安全的措施以提高安全性、可靠性，同時通過在電廠的逐步應(yīng)用和總結(jié)經(jīng)驗，找出適合電廠安全要求的冗余方案。

2.5 現(xiàn)場智能儀表的功能設(shè)計

采用現(xiàn)場總線所面臨的一個較大工作是現(xiàn)場智能儀表的功能設(shè)計。采用DCS時，當輸入／輸出信號制、I／O點數(shù)確定以后，DCS的選擇、功能設(shè)計就與現(xiàn)場儀表沒有多大關(guān)系了。當采用現(xiàn)場總線時情況就不同了，原在DCS中完成的許多控制功能轉(zhuǎn)移到現(xiàn)場智能儀表中完成，因此現(xiàn)場總線的選型、功能的設(shè)計與現(xiàn)場智能儀表緊密地聯(lián)系在一起。在設(shè)計時，首先要確定一個統(tǒng)一的協(xié)議標準，現(xiàn)場總線及現(xiàn)場智能義表都要遵守此協(xié)議標準；然后根據(jù)現(xiàn)場智能儀表的工藝分布情況、防爆等級要求、測量參數(shù)范圍及完成的功能等確定一個初步的現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)，計算采用H1、H2網(wǎng)絡(luò)段的個數(shù)，確定每段所帶現(xiàn)場智能儀表和設(shè)備的數(shù)量及每段的通信速率；最后根據(jù)工藝運行要求定義每個現(xiàn)場智能儀表的控制功能，通過工程師站對整個控制系統(tǒng)進行功能塊組態(tài)設(shè)計。上述工作已打破原控制功能的設(shè)計界限，把控制室設(shè)備及現(xiàn)場智能儀表作為一個整體來考慮，合理的現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)和控制方案可能需
要經(jīng)過多次的重復計算、比較才能確定。

3 現(xiàn)狀及發(fā)展前景

DCS技術(shù)已經(jīng)被大家掌握且價格已經(jīng)很低，所以現(xiàn)在乃至今后的一段時間內(nèi)DCS還會存在下去，還將是電廠控制系統(tǒng)的首選方案。大部分DCS廠家已經(jīng)意識到現(xiàn)場總線將是電廠控制技術(shù)的發(fā)展方向，為此在改進、提高現(xiàn)有DCS功能、性能及可靠性的同時也在積極地開發(fā)現(xiàn)場總線接口技術(shù)及產(chǎn)品。很多用戶看到了現(xiàn)場總線的諸多優(yōu)點，也在做一些應(yīng)用嘗試。目前現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠局部生產(chǎn)過程中已試點應(yīng)用，例如國內(nèi)電廠已有在電除塵的控制上采用現(xiàn)場總線的成功應(yīng)用，為今后大范圍應(yīng)用打下良好的基礎(chǔ)。綜合現(xiàn)狀，在未來的一段時間內(nèi)，控制系統(tǒng)將出現(xiàn)DCS與現(xiàn)場總線共存的局面。

現(xiàn)場總線技術(shù)是一項發(fā)展很快的新技術(shù)。隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷完善，通信協(xié)議逐步統(tǒng)一規(guī)范，真正實現(xiàn)了開放性及互操作性，并通過在電廠應(yīng)用中取得充分的應(yīng)用經(jīng)驗，用戶對現(xiàn)場總線應(yīng)用技術(shù)掌握到一定的深度，對其優(yōu)越性建立足夠的信心，預計在不久的將來，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，這是自動化控制技術(shù)發(fā)展的方向。

參考文獻

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