浅谈现场总线技术在国内火电厂的应用

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1、浅谈现场总线技术在国内火电厂的应用作者：李国安來源：《城市建设理论研究》2014年笫07期摘要：阐述了现场总线技术的特点及现状。对FCS与DCS进行了对比。描述了FCS技术实施的关键。阐述了FCS在国内电厂的应用及试点方案。关键词：现场总线技术FCS；火电厂；应用屮图分类号：TP336文献标识码：A1、现场总线技术及其特点现场总线是二十世纪九十年代在国际兴起的新一代全分布式控制系统的核心技术。它是工业控制系统的新型通讯标准，是基于现场总线的低成木『I动化系统技术。作为连接牛产现场的仪表、控制器等

2、'

3、动化装置的通讯网络，现场总线技术的采用将带來工业控

4、制系统技术的革命。采用现场总线技术训以促进现场仪表的智能化、控制功能分散化、控制系统开放化，符合工业控制系统领域的技术发展趋势。现场总线控制系统有如下优点：全数字化将企业管理与生产自动化有机结合一直是工业界梦寐以求的理想，但只有在FCS岀现以后这种理想才有可能高效、低成木地实现。在采用FCS的企业中，用于生产管理的局域网能够与用于自动控制的现场总线网络紧密衔接。此外，数字化信号固有的高精度、抗干扰特性也能提高控制系统的可靠性。全分布在FCS屮各现场设备有足够的自主性，它们彼此之间相互通信，完全可以把各种控制功能分散到各种设备中，而不再需要一个中央控制

5、计算机，实现真止的分布式控制，系统结构简单，提高了可靠性。双向传输传统的4〜20mA电流信号，一条线只能传递一路信号。现场总线设备则在一条线上即可以向上传递传感器信号，也町以向下传递控制信息。自诊断现场总线仪表本身具有自诊断功能，而且这种诊断信息可以送到中央控制室，以便于维护，而这在戈I能传递一路信号的传统仪表中是做不到的。节省布线及控制室空间，减少维护费用传统的控制系统每个仪表都需要一条线连到中央控制室，在中央控制室装备一个大配线架。而在FCS系统中多台现场设备可出行连接在一条总线上，这样只需极少的线进入中央控制室，大量节省了布线费用，同时也降低了

6、中央控制室的造价。系统结构和连线简单，维护量较小。同时由于用户可查询所有设备运行、诊断信息，便于早期发现和及时排除故障，实现设备状态检修，减少维护时间。多功能仪农数字、双向传输方式使得现场总线仪表可以摆脱传统仪表功能单一的制约，可以在一个仪表中集成多种功能，做成多变量变送器，甚至集检测、运算、控制与一体的变送控制器。开放性1999年底IEC已对现场总线协议进行了一定范围的统一，从而使现场总线成为一种开放的技术。互操作性现场总线具有的开放性保证不同厂家的产品可以互操作，这样就可以在一个企业中由用户根据产品的性能、价格选用不同厂商的产品，集成在一起，避免

7、了传统控制系统中必须选川同一厂家的产品限制，促进了有效的竞争，降低了控制系统的成本。智能化与自治性现场总线设备能处理各种参数、运行状态信息及故障信息，具有很高的智能，能在部件、甚至网络故障的情况下独立工作，人人提高了整个控制系统的可靠性和容错能力。现场适应性现场总线设备是为在现场环境下工作而设计的，可支持双绞线、同轴电缆、光缆、电力线，还可通过射频和红外线信号进行无线通讯，具有较强的抗干扰能力;能采用两线制实现供电与通信，还可以满足木安防爆等要求，具有很强的现场适应性。2、FCS与DCS的对比DCS系统具有集中监控、分散控制、操作方便的特点。但是，在

8、实际应用中也发现DCS的结构存在一些不足之处，如控制不能做到彻底分散，危险仍然相对集中；由于系统的不开放性，不同厂家的产品不能耳换、互联，限制了用户的选择范围。利用现场总线技术，开发FCS系统的冃标是针对现存的DCS的某些不足，改进控制系统的结构，提高其性能和通用性。简单比较FCS与DCS的不同，主要有以卜儿点：（1）现场设备不同DCS系统中的现场设备一般为传统的输出和接受模拟信号的仪表和设备；而FCS中的现场设备都是带CPU的智能数字式设备。（2）系统结构不同DCS系统中的每一台现场设备都通过各自独立的双芯电缆与控制屮心相连，是一种“点对点“的并联

9、结构；而FCS是通过双绞线或光纤等总线通信介质把现场所有设备“串联“起來与控制器或上位机相连。（3）传输方式不同DCS系统屮，现场设备与控制屮心之间传输的一般是模拟信号；而FCS屮传输的全部是数字信号。（4）包含的信息不同DCS系统中包含的信息主要是一些过程变量、开关量和控制信号，而FCS中包含的信息除上述信息外，还包含丰富的设备管理和诊断信息。例如，传统PIDlHl路只有PV,SP,mV,Kp,Ti,T（l,ALH,ALL8个参数，而FF总线的PID冋路将有一百多个参数可用（其中有丰富的设备诊断和管理信息，如差压变送器取样管堵塞，阀门阀芯磨损、卡涩

10、、回差扩大等信息）。技术经济比较：（1）DCS系统是个大系统，其控制器功能强而且在系统屮的作用十分重耍，数据