現(xiàn)場總線技術(shù)在國內(nèi)電廠的應(yīng)用

摘 要：該文對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS（Field bus Control System）的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行了分析，并對其目前在國內(nèi)電廠的應(yīng)用情況進(jìn)行了介紹。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線 電廠應(yīng)用 分散控制系統(tǒng)

中圖分類號：TM621文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1674-098X（2013）05（b）-0117-01

現(xiàn)場總線（field bus），按其國際電工委員會IEC61158的定義：安裝在制造或生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。由現(xiàn)場總線和現(xiàn)場智能設(shè)備組成的控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，通稱為FCS（Field bus Control System）。

1 現(xiàn)場總線技術(shù)特點(diǎn)分析

1.1 現(xiàn)場總線的優(yōu)點(diǎn)

（1）為數(shù)字化電廠提供了系統(tǒng)基礎(chǔ)?，F(xiàn)場總線可以實(shí)時(shí)上傳大量的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，例如在電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的采集信息中，可以看到電池電量、力矩、總開關(guān)次數(shù)等。通過現(xiàn)場總線技術(shù)和目前已在電廠成熟推行的廠級信息系統(tǒng)（MIS、SIS），通過二次開發(fā)，可實(shí)現(xiàn)更多信息量的數(shù)字電廠。（2）節(jié)省大量電纜。傳統(tǒng)系統(tǒng)一對導(dǎo)線只能連接一個現(xiàn)場設(shè)備，而現(xiàn)場總線系統(tǒng)多個現(xiàn)場儀表只用一對導(dǎo)線就可實(shí)現(xiàn)連通，減少了大量電纜及電纜橋架，也節(jié)省了大量安裝費(fèi)用。（3）減少基建的調(diào)試時(shí)間。電纜總量較常規(guī)大大減少，減少了電纜的核對工作，而且采用現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)連通后，相關(guān)信息就直接上傳至DCS，可在DCS的設(shè)備管理軟件對設(shè)備進(jìn)行進(jìn)一步參數(shù)整定等工作。

1.2 現(xiàn)場總線的缺點(diǎn)

（1）對就地設(shè)備要求較高。若就地設(shè)備與現(xiàn)場總線不能很好的兼容將會導(dǎo)致通訊故障。國產(chǎn)此類就地設(shè)備目前質(zhì)量參差不齊，為此，電廠多采用進(jìn)口設(shè)備。（2）對設(shè)計(jì)、施工的要求較高?，F(xiàn)場總線技術(shù)是類似于計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)，對接地、抗干擾等要求比較高。國內(nèi)電力設(shè)計(jì)院設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)不足，施工人員施工不夠嚴(yán)謹(jǐn)，往往造成投產(chǎn)后故障頻發(fā)。（3）現(xiàn)場總線的經(jīng)濟(jì)性沒有絕對優(yōu)勢。由于現(xiàn)場總線配套的就地設(shè)備通常是進(jìn)口設(shè)備，日后的維護(hù)備件費(fèi)用也相對較高；再加上系統(tǒng)自身的設(shè)備價(jià)格高昂以及后續(xù)的維護(hù)費(fèi)，現(xiàn)場總線的經(jīng)濟(jì)性不是很突出。（4）現(xiàn)場總線對檢修人員要求高。由于目前現(xiàn)場總線在國內(nèi)電力系統(tǒng)使用較少，維護(hù)人員缺乏經(jīng)驗(yàn)。若采用此技術(shù)，必須對維護(hù)人員進(jìn)行專業(yè)培訓(xùn)，勢必加大對整體人力、物力的投入。

2 現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用

2.1 現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的選擇

目前用于電廠過程控制的現(xiàn)場總線、在技術(shù)和市場占有率較領(lǐng)先的有基金會（Foundation Fieldbus：FF）現(xiàn)場總線和PROFIBUS（Process Fieldbus）現(xiàn)場總線。兩種總線標(biāo)準(zhǔn)相比，F(xiàn)F可用于連續(xù)量控制（取代4～20mADC模擬量），而PROFIBUS不僅適合離散量控制，而且也適用于連續(xù)量控制。

目前電力工程中常用的幾大分散控制系統(tǒng)廠家基本上都能滿足PROFIBUS和FF現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。如FOXBORO公司的I/A系統(tǒng)能接受PROFIBUS和FF現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，西門子公司的TELEPERM-XP系統(tǒng)能接受PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)，艾默生公司Ovation系統(tǒng)能接受FF和PROFIBUS現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。

2.2 現(xiàn)場總線技術(shù)國內(nèi)應(yīng)用情況

目前，現(xiàn)場總線技術(shù)已在國內(nèi)一些電廠中，配套幾大主流分散控制系統(tǒng)應(yīng)用。

（1）西門子公司的TELEPERM-XP系統(tǒng)：山東萊城電廠3、4號機(jī)組，應(yīng)用范圍包括400V及以下電動機(jī)，配套西門子公司的SIMOCODE電動機(jī)控制保護(hù)設(shè)備。國華寧海發(fā)電廠（4×600 MW），應(yīng)用范圍為閉式水系統(tǒng)的34個現(xiàn)場總線電動門（AUMA公司的AUMATIC電動執(zhí)行器），現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)為PROFIBUS-DP。（2）FOXBORO公司的I/A系統(tǒng)：江陰夏港電廠5、6號機(jī)組（2×330MW），應(yīng)用范圍包括380 V開關(guān)柜，采用西門子公司的SIMOCODE電動機(jī)保護(hù)控制設(shè)備，通過PROFIBUS-DP與I/A分散控制系統(tǒng)相連。（3）艾默生過程管理公司生產(chǎn)的OVATION系統(tǒng)：江蘇望亭燃?xì)饴?lián)合循環(huán)發(fā)電廠（2×390 MW），采用FF現(xiàn)場總線與分散控制系統(tǒng)連接。

2.3 某典型應(yīng)用實(shí)例

某電廠2×1030 MW超超臨界燃煤機(jī)組在主輔機(jī)全面選用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，為國內(nèi)首臺超超臨界機(jī)組FCS應(yīng)用的示范工程。

（1）DCS系統(tǒng)共有26+2對控制器，設(shè)計(jì)了現(xiàn)場總線通訊柜35只、51個冗余Profibus-DP網(wǎng)段、11個非冗余Profibus- DP網(wǎng)段、124個Profibus-PA網(wǎng)段，其中Profibus-DP連接358個現(xiàn)場總線設(shè)備、Profibus-PA連接628個現(xiàn)場總線設(shè)備，涵蓋了25個工藝系統(tǒng)，采用了13種類型的現(xiàn)場總線設(shè)備，控制對象有電機(jī)、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)和氣動閥門等。（2）除爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、汽機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）、汽機(jī)本體緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）、給水泵汽機(jī)電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH）和給水泵汽機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)（METS）、機(jī)組SOE等對機(jī)組安全運(yùn)行重要，回路處理速度要求高的系統(tǒng)采用常規(guī)控制方式外，其他全部采用現(xiàn)場總線技術(shù)，主要包括鍋爐汽水/本體系統(tǒng)、鍋爐煙風(fēng)系統(tǒng)、燃油制粉系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、汽機(jī)真空系統(tǒng)、汽機(jī)油系統(tǒng)、化學(xué)水處理系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)氫氣系統(tǒng)、除灰系統(tǒng)、除渣系統(tǒng)、電除塵系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)等。（3）現(xiàn)場總線型電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)有SIPOS、AUMA、ROTORK等公司產(chǎn)品；現(xiàn)場總線變送器主要有Rosemount公司的3051系列、Siemens公司的SITRANS P系列、Yokogawa公司的EJA等；現(xiàn)場總線型閥門定位器有美國FISHER-ROSEMOUNT公司生產(chǎn)的 FIELDVUE DVC系列智能閥門定位器、德國西門子公司的SIPART PS2閥門定位器、日本山武公司的SVP3000智能定位器等。部分400 V、75 KW以下的電動機(jī)采用SIMOCODE智能馬達(dá)控制器。

該廠在設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試階段均投入了很大精力，設(shè)計(jì)前安排了精心的調(diào)研，并在施工期聘請了國外專家進(jìn)行現(xiàn)場指導(dǎo)，投產(chǎn)后生產(chǎn)穩(wěn)定，故障率非常低，取得了很好的效果。

3 結(jié)語

現(xiàn)場總線控制技術(shù)作為一種新興技術(shù)，被廣泛的應(yīng)用于化工、石油等多個行業(yè)，在電力行業(yè)的應(yīng)用方興未艾。但其性能上超越常規(guī)的先進(jìn)性，吸引了越來越多的專家和工程技術(shù)人員，并在國內(nèi)電廠也開始大膽的推行，并取得了良好效果，這已成為當(dāng)前電力工程設(shè)計(jì)新的突破點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

[1]丁恩杰，馬方清.監(jiān)控系統(tǒng)與現(xiàn)場總線[M].中國礦業(yè)大學(xué)出版社，2003：221-245.

[2]白焰.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)及其應(yīng)用.中國電力出版社，2001.1.