现场总线技术在电厂的应用思考变压器铁心

现场总线技术在电厂的应用思考

现场总线技术在电厂的应用思考 2011年12月09日 来源： 1． 前言在电厂信息化的建设过程中，越来越多的专家、学者和电力工程设计人员意识到推动现场总线技术在电厂应用的重要性和迫切性，已有许多论文提出了基于现场总线技术的控制系统在电厂的应用设想和建议。但到目前为止，在国内已建和在建电厂中，真正意义上的全面和系统地应用现场总线控制系统的实例还未见报道，见诸于文献的还只是局部的试点应用。大家对现场总线技术代表了未来电厂自动化的发展方向均持肯定和积极的态度，但为什么在工程设计中却又难以进入实质性的应用呢？为了便于下面对这个问题的讨论，尽管关于现场总线和现场总线控制系统的涵义已反复在相关文献中进行了阐述，笔者依然觉得还是有必要先引用国际电工委员会IEC及专家对什么是现场总线及现场总线控制系统作出的定义。根据国际电工委员会IEC61158标准的定义：安装在制造或生产过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、双向、多点通信的数据总线称为现场总线。由现场总线与现场智能设备组成的控制系统称为现场总线控制系统FCS(Fieldbus Control System)。而衡量一个控制系统是否为真正的现场总线控制系统FCS有三个关键要点，即：核心、基础和本质。FCS的核心是总线协议，只有遵循现场总线协议的控制系统，才能称为现场总线控制系统；FCS的基础是数字智能现场仪表，它是FCS的硬件支撑；FCS的本质是信息处理现场化，这是FCS的系统效能体现。从上述定义可以看出，现场总线控制系统是一种全计算机、全数字、双向通信的新型控制系统。它与DCS的本质差异在于现场级设备的数字化、网络化，实现了控制装置与现场装置的双向通信，消除了生产过程监控的信息“盲点”。可以说，现场设备级的数字化、网络化是电厂信息化管理的基础。2． 现场总线技术的特点及现状CPU技术的发展导致了现场仪表和装置的数字化革命，也使得现场仪表和装置之间的数字通讯成为可能。数字化、智能化的现场仪表和装置（如传感器、执行器等）不仅仅是替代了4~20 mA模拟系统，更主要的是可以在现场设备中实现控制功能和设备管理功能，而且有了数字通讯，在控制室可以获得现场设备的诸多信息，如诊断、量程、组态和标识等。现场总线技术的出现，使得原来需要大量电缆进行点到点连接的众多现场设备信号可通过一根网络电缆来传输，可以显著减少电缆的使用量及降低相关的材料和安装费用。现场总线技术开发的出发点就是要为用户提供开放的、具有可互操作性、可互换性和统一标准的测量和控制产品，克服传统DCS和PLC等含有专利性技术的控制系统所带来的封闭性问题，择优选择不同公司的产品，集成最佳的生产过程控制系统，降低工程项目的建造和运营成本，提高企业的竞争力。综合有关资料的论述，同传统DCS和PLC控制系统相比，以现场总线技术为基础的控制系统FCS的优越性概括起来有以下几方面：（１） 互操作性（２） 分散性（３） 可靠性（４） 精确性（５） 开放性（６） 经济性（７） 可维护性。这些特点和优越性在相关的文献中有详细的阐述，在此不再赘述。既然有这么多的好处，我们为什么不积极使用呢？这就又引出了现场总线的标准之争以及现场总线自身的局限性问题。首先，现场总线标准之争的结果就是1999年底IEC TC65（负责工业测量和控制的第65标准化委员会）通过了 8种类型的现场总线作为IEC61158国际标准。2001年8月经过修订制定出10种类型的现场总线标准（第三版），分别为：Type 1 TS61158现场总线Type 2 Control Net 和Ethernet/IP现场总线Type 3 Profibus现场总线Type 4 P-Net现场总线Type 5 FF HSE现场总线Type 6 Swift Net现场总线Type 7 WorldFIP现场总线Type 8 Interbus现场总线Type 9 FF H1 现场总线Type 10 PROFInet现场总线(2003年4月成为正式国际标准)除了上述10种标准之外，还有IEC TC17B通过的现场总线标准SDS（Smart Distributed System）、ASI(Actuator Sensor Interface)和DeviceNet，以及ISO11898的CAN协议，还有一些欧洲标准。这么多的标准给用户应用带来了很大的困惑，也就导致了没有事实上的统一标准，因为不同的现场总线标准协议之间是不能够直接进行互连和通讯的。其次，上述各种现场总线是针对不同的应用领域开发的，现场总线自身存在着应用领域的局限性。在工厂自动化领域，离散逻辑控制处于主导地位，因为工厂自动化含有快速移动的机械，同较慢的过程自动化相比，要有更快的响应。适用于这类场合的现场总线类型有DeviceNet、 ControlNet、Profibus(DP及FMS应用行规)、以及Interbus、ASI(AS-Interface)。在过程自动化领域，连续的调节性控制占支配地位，但也包含离散或开关量控制。适用于这类场合的现场总线类型有Foundation Fieldbus, Profibus-PA、WorldFIP等。3.　电厂生产过程的控制特点电厂的生产包含了以下几个主要工艺过程：燃料系统（煤炭和燃油/气的运输及贮存

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