探討PLC、DCS和FCS的特點(diǎn)及在電廠中的應(yīng)用

熊鵬

摘 要：FCS、DCS和PLC是電廠各大系統(tǒng)主要的控制方案。其中，F(xiàn)CS是現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)；DCS是公布式控制系統(tǒng)；PLC是可編程邏輯控制器。FCS是另外兩個(gè)系統(tǒng)的擴(kuò)展系統(tǒng)。經(jīng)綜合分析這三大系統(tǒng)的特點(diǎn)和控制方案，根據(jù)電廠自身的特點(diǎn)，總結(jié)了電廠輔助系統(tǒng)和主控系統(tǒng)的改造方向，并結(jié)合實(shí)踐應(yīng)用，通過運(yùn)行效果論證了研究方案的可行性。

關(guān)鍵詞：發(fā)電廠；現(xiàn)場(chǎng)總線控制；PLC；FCS

中圖分類號(hào)：TM621 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.05.108

從美國(guó)數(shù)字公司在1969年研究出第一代可編程程序控制器開始，該程序控制器的研究和應(yīng)用取得了矚目的成就。隨著電工業(yè)的迅速發(fā)展，相繼出現(xiàn)了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)和集散控制系統(tǒng)。在一些行業(yè)中，F(xiàn)CS是由DCS發(fā)展而來的；而在另一些行業(yè)中，F(xiàn)CS是由PLC發(fā)展而來的。由此可見，PLC和DCS沒有明確和嚴(yán)格的界限?？偠灾現(xiàn)CS、DCS和PLC之間的關(guān)系千絲萬縷，但又有著本質(zhì)的區(qū)別。本文對(duì)它們之間的特點(diǎn)和差異進(jìn)行分析，并對(duì)組合系統(tǒng)在電廠中的應(yīng)用情況作簡(jiǎn)要探討。

1 DCS、PLC和FCS的特點(diǎn)

1.1 DCS技術(shù)的特點(diǎn)

DCS技術(shù)的特點(diǎn)包括以下3點(diǎn)：①協(xié)調(diào)性。各工作站之間可以利用通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)各種信息進(jìn)行傳遞和協(xié)調(diào)，協(xié)助完成控制系統(tǒng)的優(yōu)化處理和總體功能，采用安全、可靠、實(shí)時(shí)有效的標(biāo)準(zhǔn)通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議和工業(yè)控制局部網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)信息資源的共享。②獨(dú)立性。各工作站利用網(wǎng)絡(luò)接口連接，可獨(dú)自完成各項(xiàng)規(guī)定任務(wù)。危險(xiǎn)分散、負(fù)荷分散和控制功能可以增加系統(tǒng)的可靠性。③友好性。DCS技術(shù)顯示直觀、操作方便，具有可監(jiān)視性。DCS包括畫面組態(tài)、系統(tǒng)組態(tài)和報(bào)表組態(tài)等組態(tài)軟件，這些軟件能幫助用戶設(shè)計(jì)新的控制系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行靈活擴(kuò)充。

1.2 FCS技術(shù)的特點(diǎn)

FCS技術(shù)的特點(diǎn)包括以下2點(diǎn)：①FCS是由現(xiàn)場(chǎng)的諸多儀表通過總線互聯(lián)和控制人機(jī)界面共同組構(gòu)而成的系統(tǒng)。FCS技術(shù)通過智能現(xiàn)場(chǎng)儀表、在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中安裝控制按鈕，可將輸出模塊和控制功能移至現(xiàn)場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)分散控制。②FCS技術(shù)的核心是總線協(xié)議，只要有一種類型的總線協(xié)議被確定，其相關(guān)設(shè)備和技術(shù)就可以被確定；FCS系統(tǒng)實(shí)際上就是信息處理現(xiàn)場(chǎng)化，無論采用現(xiàn)場(chǎng)總線，還是DCS處理，其處理的信息量都是一樣的。采用現(xiàn)場(chǎng)總線可獲得更多的信息，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的信息量增大了，但傳遞次數(shù)減少了，這就要求提高線纜傳輸信息的能力。同時(shí)，要在現(xiàn)場(chǎng)完成信息處理，這樣可以有效減少控制機(jī)房與現(xiàn)場(chǎng)之間的信息往返。

1.3 PLC技術(shù)的特點(diǎn)

最初的PLC不具備模擬量的處理能力，因此，PLC最初只強(qiáng)調(diào)邏輯運(yùn)算能力。PLC技術(shù)具有以下5個(gè)特點(diǎn)：①?gòu)拈_關(guān)量控制、順序控制到運(yùn)送處理，其控制順序?yàn)橛缮隙?。②具備連續(xù)PID控制等功能。③可以采用1臺(tái)PC機(jī)為主站，多臺(tái)同一型號(hào)的PLC為從站；也可以用1臺(tái)PLC為主站，多臺(tái)同一型號(hào)的PLC作為從站的PLC網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。④PLC網(wǎng)絡(luò)不僅可作為獨(dú)立的DCS，還可以作為DCS的子系統(tǒng)。⑤新型PLC具有閉環(huán)控制功能。

以往，PLC主要用于開關(guān)量控制，隨著它逐漸被集成化和智能化，越來越多的PLC供應(yīng)商開始提供接口部件，比如SquareD公司的發(fā)動(dòng)機(jī)控制中心具備Ethemet連接接口，并準(zhǔn)備在變速裝置中開發(fā)Web服務(wù)器連接接口；Schneider公司推出了一種新型的快速Ethernet模件，該模件通過嵌入式Web服務(wù)器提供SNMP和HTML服務(wù)，可用于管理標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)通信；Rockwell公司除了提供Ethemet連接接口外，還在此基礎(chǔ)上提高了它的功能特性。

2 組合系統(tǒng)在電廠中的實(shí)際應(yīng)用

2.1 DCS+FCS系統(tǒng)

這類組合系統(tǒng)不僅可以在數(shù)據(jù)和通信傳輸方面執(zhí)行現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，還可以保留DCS系統(tǒng)中具有強(qiáng)大功能的模件和控制器。該系統(tǒng)在數(shù)據(jù)和通信傳輸方面的分散控制系統(tǒng)即FDCS系統(tǒng)。這類組合系統(tǒng)已被多家電廠應(yīng)用，比如華能珞璜電廠采用P320、ALSPA控制系統(tǒng)。

2.2 PLC+DCS系統(tǒng)

這類組合系統(tǒng)有2種方式：①PLC下位機(jī)+DCS+PLC通訊機(jī)。PLC與DCS下位機(jī)之間的通訊通過PLC通訊機(jī)實(shí)現(xiàn)，這種組合方案在上海外高橋發(fā)電廠實(shí)施的自動(dòng)化程度最高。②PLC下位機(jī)+DCS+PLC的上位計(jì)算機(jī)。PLC與DCS下位機(jī)之間的通信通過PLC的上位機(jī)實(shí)現(xiàn)。

2.3 FCS+PLC系統(tǒng)

PLC在處理開關(guān)量方面的功能特點(diǎn)對(duì)FCS的作用毋庸置疑。一些核電廠和常規(guī)電廠的輔助系統(tǒng)的工藝過程通常都是按順序控制，比如循環(huán)水系統(tǒng)、補(bǔ)給水處理系統(tǒng)和除鹽水系統(tǒng)等，而PLC技術(shù)在順序控制具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。因此，應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議的PLC對(duì)輔助系統(tǒng)的儀表進(jìn)行改造，或是以與FCS進(jìn)行信息交換的PLC作為優(yōu)選對(duì)象。

3 運(yùn)行效果

通過改造PLC技術(shù)，系統(tǒng)工作效率和設(shè)備的自動(dòng)化水平都有了一定程度的提高，根據(jù)長(zhǎng)久以來的運(yùn)行情況，大幅減少了檢修和維護(hù)的工作量，從而使檢修和維護(hù)的費(fèi)用大大減少。該技術(shù)可通過有效的信號(hào)分析，對(duì)電除塵器灰斗進(jìn)行操作，以提高倉(cāng)泵和飼料機(jī)等設(shè)施的運(yùn)行效率，降低設(shè)備損耗；能對(duì)倉(cāng)泵的料位進(jìn)行準(zhǔn)確測(cè)量，幫助操作人員準(zhǔn)確掌握運(yùn)行狀態(tài)，從而確保整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)行，達(dá)到操作目的和運(yùn)行效果。

4 結(jié)束語

目前，滿足我國(guó)電廠控制要求的智能現(xiàn)場(chǎng)裝置并不是很多。在實(shí)際應(yīng)用中，現(xiàn)場(chǎng)總線的功能還沒有得到充分發(fā)揮，將現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)用在大型機(jī)組上的技術(shù)尚未成熟，但在輔助控制系統(tǒng)中，F(xiàn)CS系統(tǒng)可以被大力推廣應(yīng)用。在電力方面，PLC和DCS將逐漸被FCS取代。在此過程中，一些組合系統(tǒng)結(jié)構(gòu)將被逐步開發(fā)出來。PLC、DCS和FCS系統(tǒng)之間可互相促進(jìn)、共同發(fā)展，而并非完全排斥，這樣可以形成一個(gè)統(tǒng)一的FCS系統(tǒng)，以更好地迎接電工業(yè)信息化的挑戰(zhàn)。

參考文獻(xiàn)

[1]魏巍，王銳.PLC、DCS和FCS的特點(diǎn)及在電廠中的應(yīng)用[J].東北電力技術(shù)，2009，30（5）：37-39.

〔編輯：張思楠〕

Abstract： FCS， DCS and PLC control program is the main power plants major systems. Which， FCS is a fieldbus control system； DCS control system is released； PLC programmable logic controller. FCS are two other systems expansion system. After a comprehensive analysis of the characteristics of these three systems and control program， according to the characteristics of their own power plants， summed up the transformation of the direction of the power plant auxiliary systems and master control system， combined with practical application， by operating results demonstrate the feasibility of the research program.

Key words： power plant； fieldbus control； PLC； FCS