融入現(xiàn)場總線技術(shù)的DCS在火電廠的應(yīng)用研究

摘要：火電廠在當(dāng)代社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷快速發(fā)展的背景下，其整體發(fā)展勢頭普遍比較良好，受到了人們的廣泛關(guān)注和重視。本文針對(duì)融入現(xiàn)場總線技術(shù)的DCS在火電廠當(dāng)中的具體應(yīng)用情況進(jìn)行分析，為實(shí)現(xiàn)數(shù)字化火電廠的發(fā)展目標(biāo)提供有效保障。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線技術(shù);DCS;火電廠;應(yīng)用措施

中圖分類號(hào)：TM621.6 ???文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ???文章編號(hào)：1671-2064（2019）16-0000-00

0 引言

科學(xué)技術(shù)不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，對(duì)我國很多領(lǐng)域的發(fā)展而言，具有非常重要的影響和作用。火電廠在運(yùn)行過程中，其在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性至關(guān)重要性，一旦火電廠在運(yùn)行時(shí)出現(xiàn)問題，將會(huì)直接導(dǎo)致火電廠的整個(gè)運(yùn)作、過程控制效果受到影響。在我國現(xiàn)如今已經(jīng)全面進(jìn)入到信息化、智能化時(shí)代，各種不同類型的數(shù)字控制技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，在火電廠過程控制系統(tǒng)的構(gòu)建和具體應(yīng)用過程中，也可以逐漸朝著全數(shù)字化控制的趨勢發(fā)展。要想在實(shí)踐中真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化電廠的發(fā)展，就必須要結(jié)合實(shí)際情況，對(duì)全數(shù)字式信號(hào)的現(xiàn)場總線技術(shù)進(jìn)行科學(xué)合理的利用和控制。通常情況下，新型的控制系統(tǒng)在構(gòu)建和具體應(yīng)用過程中，其主要是將DCS作為其中的主體，同時(shí)與智能化儀表、現(xiàn)場總線技術(shù)等進(jìn)行有效結(jié)合。這樣不僅可以在實(shí)踐中真正實(shí)現(xiàn)設(shè)備層的數(shù)字化發(fā)展，而且還可以促使系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的開放性和穩(wěn)定性得到有效提升。

1 FCS165控制系統(tǒng)的構(gòu)建和利用

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步和快速發(fā)展，越來越多的新型技術(shù)手段被廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域中，同時(shí)由于當(dāng)前我國已經(jīng)全面進(jìn)入到信息化、數(shù)字化、智能化時(shí)代，所以火電廠在發(fā)展過程中，也會(huì)逐漸朝著這一趨勢發(fā)展。在這種大環(huán)境背景下，F(xiàn)CS165控制系統(tǒng)在構(gòu)建和具體應(yīng)用過程中，要與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，積極采取有針對(duì)性的措施，保證該系統(tǒng)在構(gòu)建和利用時(shí)的有效性和針對(duì)性。該控制系統(tǒng)可以被看作是國產(chǎn)新型的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要是將DCS作為其中的主體，同時(shí)其中還融入了Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)。在與某火電廠日常運(yùn)作和發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在該電廠臨界2×660MW空冷機(jī)組和輔機(jī)控制系統(tǒng)在構(gòu)建和具體應(yīng)用過程中，全部都是由FCS165控制系統(tǒng)相互組合而成。該控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)涉及到DCS、Profibus現(xiàn)場總線這兩個(gè)部分，在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以結(jié)合實(shí)際情況的不同，對(duì)不同組合模式進(jìn)行科學(xué)合理的選擇和利用^[1]。在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其在實(shí)踐中可以劃分為三種不同類型的組合方式。其一是DCS與Profibus現(xiàn)場總線合并在1個(gè)控制站當(dāng)中，其二則是單獨(dú)對(duì)DCS進(jìn)行利用，其三則是直接對(duì)Profibus進(jìn)行單獨(dú)使用。無論在實(shí)際應(yīng)用過程中，選擇其中哪一種方式，都可以最大限度保證滿足電廠在日常運(yùn)作和發(fā)展過程中，對(duì)控制系統(tǒng)提出的個(gè)性化要求。

單元機(jī)組控制系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和具體應(yīng)用過程中，為了保證可以真正實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的控制系統(tǒng)，同時(shí)為了保證該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。在設(shè)計(jì)過程中，可以結(jié)合實(shí)際情況，直接將A至F的制粉等，全部都設(shè)計(jì)成為DCS與Profibus相互合并的這種模式。與此同時(shí)，還要結(jié)合實(shí)際情況，針對(duì)爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中的一些公用環(huán)節(jié)或者是部分，與其他系統(tǒng)進(jìn)行有效結(jié)合，比如電氣控制系統(tǒng)等，在對(duì)這些系統(tǒng)進(jìn)行具體操作的時(shí)候，為了保證這些系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中的有效性，就必須要利用單獨(dú)的DCS模式^[2]。除此之外，在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)輔機(jī)FCS165控制系統(tǒng)在構(gòu)建和具體應(yīng)用過程中，其主要是單獨(dú)對(duì)Profibus模式進(jìn)行單獨(dú)使用，同時(shí)如果提出具體要求，還可以與DCS與Profibus合并模式進(jìn)行搭配使用。在具體操作過程中，為了從根本上獲取到最大的Profibus節(jié)點(diǎn)在實(shí)際應(yīng)用過程中的使用率，并不需要對(duì)DCS單獨(dú)使用模式進(jìn)行設(shè)計(jì)和利用。

該系統(tǒng)在具體操作過程中，通常情況下會(huì)利用DCS與Profibus合并模式，F(xiàn)CS165控制系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中，普遍都會(huì)選擇利用該模式。該系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用過程中，其不僅具有3層設(shè)備、2層網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)模式，而且該結(jié)構(gòu)模式在實(shí)際應(yīng)用過程中，具有非常良好的應(yīng)用效果。對(duì)于DCS而言，在其實(shí)際應(yīng)用過程中，由于上層設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中，會(huì)涉及到很多環(huán)節(jié)的因素和內(nèi)容，其中包括操作員站、工程師站等。在對(duì)中間層進(jìn)行分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)中間層通常情況下，其內(nèi)部包括分布式的控制中心。底層則是一些比較常見的模擬量或者是開關(guān)量模件單元。DCS的上層網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要的應(yīng)用作用就是針對(duì)控制中心與人機(jī)界面相互之間的狀態(tài)進(jìn)行有針對(duì)性的網(wǎng)絡(luò)管理，這也是以太網(wǎng)在其中應(yīng)用的主要表現(xiàn)方式。DCS的下層網(wǎng)絡(luò)在實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要是I/O模件與控制器相互之間的控制網(wǎng)絡(luò)，也就是CAN網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)踐中要結(jié)合實(shí)際情況，積極采取有針對(duì)性的措施，針對(duì)Profibus的現(xiàn)場總線進(jìn)行科學(xué)合理的劃分和利用^[3]。在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)其在實(shí)踐中上層設(shè)備與DCS的上層設(shè)備之間基本上可以保持一致。

2 融入現(xiàn)場總線技術(shù)的DCS在火電廠中的具體應(yīng)用

2.1冗余通訊主站

在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中火電廠在正常運(yùn)行過程中，要采取有針對(duì)性的措施，保證其在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。Profibus現(xiàn)場總線通訊主站在構(gòu)建和具體應(yīng)用過程中，通常情況下可以實(shí)現(xiàn)與控制器并行的狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)總線數(shù)據(jù)的交換處理。在這種背景下，為了保證數(shù)據(jù)在交換過程中的有效性和真實(shí)性，通常在其中需要利用1：1的冗余來進(jìn)行配置。在具體操作過程中，要與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，在實(shí)踐中使用1個(gè)控制站的情下，可以在其中配置1至3對(duì)冗余通訊主站。通過這種方式在實(shí)踐中的有效落實(shí)，不僅有利于保證其在實(shí)際應(yīng)用過程中的有效性，而且還可以保證該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。

2.2冗余DP網(wǎng)絡(luò)

在針對(duì)一些具有冗余通訊接口的Profibus-DP系統(tǒng)進(jìn)行分析和研究的時(shí)候，要與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合。通常情況下，要從設(shè)計(jì)角度就開始出發(fā)，積極采取有針對(duì)性的措施，為了保證其在設(shè)計(jì)過程中的有效性和穩(wěn)定性，一般會(huì)使用兩種方式。第一種方式在實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要是指對(duì)冗余通訊主站進(jìn)行分析，同時(shí)與2個(gè)冗余Profibus-DP從站與其進(jìn)行串行連接。這種方式在使用時(shí)，可以將其看作是站節(jié)點(diǎn)冗余，在這種背景下，要結(jié)合實(shí)際情況，積極采取有效措施，促使在實(shí)踐中可以實(shí)現(xiàn)通訊網(wǎng)絡(luò)不冗余的目標(biāo)。第二種方式在實(shí)際應(yīng)用過程中，其主要是指在實(shí)踐中針對(duì)冗余通訊主站分別對(duì)2個(gè)冗余Profibus-DP從站等進(jìn)行有針對(duì)性的連接^[4]。在這種背景下，可以結(jié)合實(shí)際情況，在實(shí)踐中親對(duì)4冗余方式進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)和利用，這樣做的根本目的是為了可以達(dá)到通訊線路、站節(jié)點(diǎn)在其中科學(xué)合理的結(jié)合冗余。除此之外，為了實(shí)踐中達(dá)到理想化的應(yīng)用效果，還可以與設(shè)備在實(shí)際應(yīng)用過程中的重要性程度進(jìn)行科學(xué)合理的判斷和分析，這樣可以從中選擇2種或者是2種以上的冗余設(shè)計(jì)方式，為該系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性提供保障。

2.3從站兼容性測試

火電廠在正常運(yùn)行過程中，為了保證其在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性，通常情況下要結(jié)合實(shí)際情況，積極采取有針對(duì)性的措施，同時(shí)還要保證融入現(xiàn)場總線技術(shù)的DCS在實(shí)踐中可以取得良好的應(yīng)用效果。與此同時(shí)，在具體操作過程中，為了從根本上促使現(xiàn)場總線設(shè)備在投入和運(yùn)行時(shí)的成功率可以得到有效提升，在實(shí)踐中必須要對(duì)從站設(shè)備進(jìn)行兼容性測試。通常情況下，測試工作在具體開展過程中，會(huì)選擇在使用之前來進(jìn)行具體測試。在測試過程中，其主要是直接將設(shè)備掛接到相對(duì)應(yīng)的總線網(wǎng)絡(luò)當(dāng)，同時(shí)還要與FCS165系統(tǒng)在運(yùn)行過程中的通訊主站進(jìn)行通信測試。通過這種方式在實(shí)踐中的有效落實(shí)，可以最大保證其在實(shí)踐中可以實(shí)現(xiàn)邏輯組態(tài)。與此同時(shí)，還可以在實(shí)踐中與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合，與在線測試的周期、非周期等各種不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行有效結(jié)合，這樣可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)有效的傳輸和利用。通過對(duì)這些數(shù)據(jù)科學(xué)合理的分析，可以判斷出這些數(shù)據(jù)在實(shí)際應(yīng)用過程中是否可以達(dá)到規(guī)定的要求和標(biāo)準(zhǔn)。這樣做的根本目的是為了保證現(xiàn)場在具體操作過程中，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)控制系統(tǒng)合理的調(diào)試，提高其調(diào)試的成功率和有效性。

2.4網(wǎng)段上從站數(shù)量

在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中Profibus-DP從站輸入或者輸出的數(shù)據(jù)數(shù)量，與設(shè)備類型之間具有密切的聯(lián)系。在與通信協(xié)議當(dāng)中的內(nèi)容進(jìn)行結(jié)合分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)該協(xié)議在制定和具體落實(shí)過程中，該協(xié)議當(dāng)中只允許1個(gè)Profibus-DP從站的輸入/輸出數(shù)據(jù)量最大的就是244 Byte。除此之外，在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析的時(shí)候，發(fā)現(xiàn)在實(shí)踐中通過實(shí)驗(yàn)室驗(yàn)證的方式，在整個(gè)驗(yàn)證過程中，驗(yàn)證結(jié)果是1個(gè)網(wǎng)段當(dāng)中會(huì)涉及到主設(shè)備或者是從設(shè)備當(dāng)中，總共會(huì)也中繼器最多的站點(diǎn)數(shù)是67個(gè)。同時(shí)，在其中沒有中繼器的最多站點(diǎn)數(shù)在經(jīng)過數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)之后，發(fā)現(xiàn)其整個(gè)的數(shù)量小于32個(gè)。在具體的設(shè)計(jì)和應(yīng)用過程中，1個(gè)網(wǎng)段當(dāng)中配置的Profibus-DP、Profibus-PA在其中的從站數(shù)量通常會(huì)被控制20臺(tái)的范圍之內(nèi)。

2.5從站組態(tài)

在與實(shí)際情況進(jìn)行結(jié)合分析時(shí)，發(fā)現(xiàn)從站必須要保證與組態(tài)當(dāng)中各個(gè)模塊相互之間的一致性。在對(duì)二類主站進(jìn)行使用時(shí)，通常情況下會(huì)直接對(duì)一類主站或者是從站進(jìn)行組態(tài)分析，這種背景下，就必須要對(duì)其中的一些從站進(jìn)行對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)置。在組態(tài)軟件當(dāng)中，還要對(duì)符合實(shí)際要求的模塊進(jìn)行科學(xué)合理的選擇和利用，這樣才能最大限度保證從站模塊與組態(tài)軟件相互之間在選擇模塊時(shí)，具有一致性的特征。

3結(jié)語

火電廠作運(yùn)行過程中，火電機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)將會(huì)直接影響到火電廠在運(yùn)行過程中的安全性和穩(wěn)定性。所以在這種背景下，要結(jié)合實(shí)際情況，積極采取有針對(duì)性的措施，引進(jìn)和利用融入現(xiàn)場總線技術(shù)的DCS。這樣不僅可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的合理利用，而且還可以推動(dòng)火電廠的穩(wěn)定發(fā)展。

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收稿日期：2019-07-11

作者簡介：任建成（1990—），男，陜西榆林人，本科，畢業(yè)于西安建筑科技大學(xué)華清學(xué)院，助理工程師，研究方向：熱控分散控制系統(tǒng)。