淺析現(xiàn)場總線在電廠輔助車間的應用

王懿　張曉北

摘 要：隨著控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)的飛速發(fā)展，產(chǎn)生了現(xiàn)場總線技術(shù)，并且其在人們的生產(chǎn)生活中發(fā)揮著越來越大的作用。該文主要介紹了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點，以及其較與DCS的優(yōu)點；對在過程控制領(lǐng)域中應用廣泛的基金會現(xiàn)場總線和過程現(xiàn)場總線作了簡要介紹。繼而討論了現(xiàn)場總線在電廠中的適用范圍。并結(jié)合平頂山魯陽發(fā)電廠2×1000MW機組主廠房外水系統(tǒng)的工程應用實例，提出了目前現(xiàn)場總線在電廠應用中需要注意的一些問題，展望了現(xiàn)場總線的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：現(xiàn)場總線 應用 FF Profibus FCS

中圖分類號：TM621 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（a）-0085-02

隨著控制、計算機、通信、網(wǎng)絡(luò)、信息等技術(shù)的飛速發(fā)展，引起了自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的變革，逐步形成了以網(wǎng)絡(luò)集成自動化系統(tǒng)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息系統(tǒng)，現(xiàn)場總線應運而生。現(xiàn)場總線的出現(xiàn)標志著工業(yè)控制技術(shù)領(lǐng)域新時代的開始。按照國際電工委員會IEC61158的標準定義，現(xiàn)場總線是“安裝在制造和過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動化控制裝置之間的數(shù)字式、串行、多點通信的數(shù)據(jù)總線”?，F(xiàn)場總線技術(shù)的出現(xiàn)形成了一種新型的網(wǎng)絡(luò)集成式全分布控制系統(tǒng)—現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS（Fieldbus Control System）。FCS的核心是總線協(xié)議，只有遵循現(xiàn)場總線協(xié)議的控制系統(tǒng)，才能稱為FCS；FCS的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場儀表，它是FCS的硬件支撐；FCS的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化，這是 FCS的系統(tǒng)效能體現(xiàn)。

1 FCS與傳統(tǒng)DCS的比較

簡單的DCS與FCS的關(guān)系如（圖1）所示：

從圖1中可以看出，相對于需要一對一設(shè)備接線方式的DCS來說，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的接線十分簡單，一對雙絞線或一條電纜上通?？蓲旖佣鄠€設(shè)備，而且相對于采用常規(guī)模擬儀表的DCS來說，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)采用了總線數(shù)字儀表，由于采用了智能現(xiàn)場設(shè)備，能夠把原先DCS系統(tǒng)中處于控制室的控制模塊、各輸入輸出模塊置入現(xiàn)場設(shè)備，加上現(xiàn)場設(shè)備具有通信能力，現(xiàn)場的測量變送儀表可以與閥門等執(zhí)行機構(gòu)直接傳送信號，因而控制系統(tǒng)功能能夠不依賴控制室的計算機或控制儀表，直接在現(xiàn)場完成，實現(xiàn)了徹底的分散控制。

總的說來，相較于DCS來說，F(xiàn)CS具有以下優(yōu)點：（1）由于節(jié)省了大量傳統(tǒng)的IO卡件、隔離器、控制柜、信號電纜及設(shè)備間連接電纜，安裝、調(diào)試方便，并可減少控制室的占地面積，使系統(tǒng)成本大大降低；（2）由于它的設(shè)備標準化，具有完全開放的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，便于系統(tǒng)擴充，用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設(shè)備來集成系統(tǒng)，使系統(tǒng)集成過程中的主動權(quán)牢牢掌握在用戶手中；（3）系統(tǒng)易學易用、可控性好，各種設(shè)備的功能設(shè)置、相互鏈接、下載等組態(tài)簡單，一致性好，有著友善的圖形化的人機界面；（4）系統(tǒng)可靠性高，全數(shù)字化信號精度比傳統(tǒng)的模擬信號高，設(shè)備與連線減少，現(xiàn)場儀表內(nèi)部功能加強，減少了信號的往返傳輸，提高了系統(tǒng)的工作可靠性。高度分散控制使風險得到徹底分攤；（5）系統(tǒng)可維護性好，智能化的現(xiàn)場級設(shè)備，具有自診斷功能，利用大量的非控制信號，可實現(xiàn)就地設(shè)備狀態(tài)遠程控制、診斷及預見性維護。

2 總線標準

現(xiàn)場總線國際標準IEC61158中采用了8種協(xié)議類型，以及其他一些現(xiàn)場總線。每種總線都有其產(chǎn)生的背景和應用領(lǐng)域。不同領(lǐng)域的自動化需求各有其特點，因此在某個領(lǐng)域中產(chǎn)生的總線技術(shù)一般對本領(lǐng)域的滿足度高一些，應用多一些，適用性好一些。例如DeviceNet適用于加工制造業(yè)，LonWorks適用于樓宇自動化等。其中有兩類現(xiàn)場總線在過程控制領(lǐng)域有較廣泛的應用，一類是基金會現(xiàn)場總線FF（Foudation Fieldbus）；另一類是過程現(xiàn)場總線Profibus（Process Fieldbus）。FF比較適合連續(xù)量控制，Profibus比較適合開關(guān)量控制。

2.1 基金會現(xiàn)場總線FF

基金會現(xiàn)場總線FF，是在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。其前身是以美國Fisher-Rousemount公司為首，聯(lián)合Foxboro、橫河、ABB、西門子Siemens等80家公司制訂的ISP協(xié)議和以Honeywell公司為首，聯(lián)合歐洲等地的150家公司制訂的WordFIP協(xié)議。屈于用戶的壓力，這兩大集團于1994年9月合并，成立了現(xiàn)場總線基金會，致力于開發(fā)出國際上統(tǒng)一的現(xiàn)場總線協(xié)議。它以ISO/OSI開放系統(tǒng)互連模型為基礎(chǔ)，取其物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層為FF通信模型的相應層次，并在應用層上增加了用戶層。

基金會現(xiàn)場總線分低速H1和高速H2兩種通信速率。H1的傳輸速率為31.25 kbps，通信距離可達1900 m（可加中繼器延長），可支持總線供電，支持本質(zhì)安全防爆環(huán)境。H2的傳輸速率為1 Mbps和2.5 Mbps兩種，其通信距離為750 m和500 m。物理傳輸介質(zhì)可支持比絞線、光纜和無線發(fā)射，協(xié)議符合IEC1158-2標準。其物理媒介的傳輸信號采用曼徹斯特編碼。

2.2 過程現(xiàn)場總線Profibus

Profibus是作為德國國家標準DIN19245和歐洲標準EN 50170的現(xiàn)場總線。ISO/OSI模型也是它的參考模型。由Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS組成了Profibus系列。

PROFIBUS-DP：是一種高速低成本通信，用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O的通信。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信號傳輸，專為現(xiàn)場級分散IO節(jié)點設(shè)計。其傳輸速率為9.6 kbit/s至12 Mbit/s，最大傳輸距離在9.6 kbit/s下為1200 m，在12 Mbit/s小為200 m，可采用中繼器延長至10 km，傳輸介質(zhì)為雙絞線或者光纜，最多可掛接127個站點。endprint

PORFIBUS-PA：專為過程自動化設(shè)計，適合于本質(zhì)安全的場合，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。其傳輸速率為31.25 kbps，最大傳輸距離為1900 m，每段最多32個站點。

PROFIBUS-FMS：用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個令牌結(jié)構(gòu).實時多主網(wǎng)絡(luò)。為車間級通信任務提供了大量的通信服務。其最高通訊速率為12 Mbit/s（最大距離不超過100 m）。

3 總線適用范圍

現(xiàn)場總線并不是在所有的控制場合下都能發(fā)揮優(yōu)勢，電廠控制系統(tǒng)對運行可靠性有著特殊的要求，對于火電廠測點密集、現(xiàn)場裝置密集、設(shè)備立體密集、數(shù)字量與模擬量混合的大型系統(tǒng)，采用現(xiàn)場總線控制分散的特點來實施控制，由于需要多臺設(shè)備才能實現(xiàn)，則顯得繁瑣，降低其可靠性；相反，DCS在此反顯得有優(yōu)越性，但現(xiàn)場總線的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號控制技術(shù)，又是DCS所不及的。在電廠的輔助車間中，由于控制設(shè)備（壓力、閥門、泵等）分散，采用現(xiàn)場總線就有著DCS無可比擬的優(yōu)越性。所以應采取DCS與現(xiàn)場總線共存，發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢。

4 工程應用

平頂山魯陽發(fā)電廠一期工程2×1000MW機組的主機DCS系統(tǒng)和輔助車間的DCS系統(tǒng)均采用的艾默生的Ovation系統(tǒng)，Ovation系統(tǒng)是艾默生過程控制有限公司專門用于電力、冶金和水處理的專家控制系統(tǒng)，支持模擬量、數(shù)字量、脈沖量的輸入輸出，提供有SOE、DEH控制、第三方通訊等特殊模件，也同時支持FF、Profibus和DeviceNet三種現(xiàn)場總線標準?？紤]到上文所述總線適用范圍，主廠房外水系統(tǒng)控制設(shè)備分散，且水系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，對主機運行的安全性影響小，故在主廠房外水系統(tǒng)中采用了現(xiàn)場總線與DCS相結(jié)合的控制技術(shù)。

在總線標準的選擇中，選擇了適合連續(xù)量控制的FF-H1，以及適合開關(guān)量控制Profibus-DP。原則上氣動閥電磁閥箱DO信號，電氣MCC控制DO、DI、AI信號，壓力、差壓變送器AI信號，其他表計AI信號，電動調(diào)節(jié)閥AO、AI、DI信號，電動閥DO、DI信號等采用現(xiàn)場總線方式。其中，F(xiàn)F-H1主要連接的是橫河EJA的壓力/差壓變送器，其余均采用的Profibus-DP總線技術(shù)。

最終，主廠房外水控制系統(tǒng)配置了9塊Profibus-DP總線接口模塊，每個模塊為兩個端口，共配置了18段DP總線。還配置了4塊FF總線接口模塊，每個模塊為兩個端口，可配置8段FF總線，實際應用中只用到了5段FF總線，其余留作擴展用。這23段總線共連接了132個設(shè)備，設(shè)備包括FESTO閥島、西門子電磁流量計、西門子電機控制器、EMG電動執(zhí)行機構(gòu)、橫河EJA的壓力/差壓變送器等。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的物理分布，總線結(jié)構(gòu)形式上Profibus-DP采用了線性結(jié)構(gòu)，F(xiàn)F總線采用了樹形結(jié)構(gòu)，下圖中展示了一段DP總線和一段FF總線在實際應用中的結(jié)構(gòu)形式（圖2）。

系統(tǒng)投運后，由于大量采用了符合現(xiàn)場總線標準的設(shè)備，不僅大量采集和傳輸數(shù)字化狀態(tài)信號又不會大幅增加通訊負荷，而且可實現(xiàn)就地設(shè)備的遠程診斷，用戶可以根據(jù)設(shè)備診斷信息進行預見性維護，極大提高了電廠設(shè)備的日常維護和管理效率。

5 電廠應用現(xiàn)場總線技術(shù)需注意的問題

（1）控制系統(tǒng)的選擇：國外主流DCS廠商基本支持Profibus和FF總線協(xié)議，并有較多工程實例，國內(nèi)廠商雖也支持，但還沒有大規(guī)模應用的工程能力和相關(guān)的管理軟件，故選擇控制系統(tǒng)時，盡量選用國外主流DCS。

（2）控制設(shè)備的選擇：用戶應盡量選擇國際知名度大、擁有用戶多、產(chǎn)品應用基礎(chǔ)好的公司產(chǎn)品，因為這些公司的現(xiàn)場總線技術(shù)被國際標準采納的可能性大。即使沒有被國際標準采納，大公司為考慮信譽，會提出原有技術(shù)與國際標準的接口，而不會置公司信譽于不顧，丟掉老客戶不管。

（3）雖然總線技術(shù)維護和管理方便，但是智能現(xiàn)場設(shè)備價格現(xiàn)在還普遍偏高，維修中，更換儀表的費用會比較昂貴。

（4）現(xiàn)場總線設(shè)計思想，低速部分不需冗余，因為現(xiàn)場儀表在現(xiàn)場可以自成調(diào)節(jié)回路而自主調(diào)節(jié)。故一旦總線故障就地雖然可以完成調(diào)節(jié)，但是運行人員無法監(jiān)視系統(tǒng)運行情況。

6 結(jié)語

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種全開放、全數(shù)字、全分散的新型控制系統(tǒng)，它實現(xiàn)了現(xiàn)場級設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。現(xiàn)場設(shè)備級的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是火電廠數(shù)字化管理的基礎(chǔ)，使用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)必將大大提高發(fā)電企業(yè)的管理效率。雖然現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中開始廣泛應用，但還有很多問題總線技術(shù)還不能解決，在一定時期內(nèi)，DCS在某些領(lǐng)域還保持著其優(yōu)越性，故還會長期存在DCS與總線技術(shù)并存的局面。但是，我們可以預見，隨著總線技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)品會越來越完善，現(xiàn)場總線必將是電廠自動化的發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 周明.現(xiàn)場總線控制[M].北京：電力工業(yè)出版社，2002.

[2] 斯可克，王尊華，伍錦榮.基金會現(xiàn)場總線功能塊原理及應用[M].北京化學工業(yè)出版社，2003.

[3] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

[4] 李子連.現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠應用綜論[M].北京：中國電力出版社，2002.

[5] 王慧鋒，何衍慶.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)原理及應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.endprint

PORFIBUS-PA：專為過程自動化設(shè)計，適合于本質(zhì)安全的場合，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。其傳輸速率為31.25 kbps，最大傳輸距離為1900 m，每段最多32個站點。

PROFIBUS-FMS：用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個令牌結(jié)構(gòu).實時多主網(wǎng)絡(luò)。為車間級通信任務提供了大量的通信服務。其最高通訊速率為12 Mbit/s（最大距離不超過100 m）。

3 總線適用范圍

現(xiàn)場總線并不是在所有的控制場合下都能發(fā)揮優(yōu)勢，電廠控制系統(tǒng)對運行可靠性有著特殊的要求，對于火電廠測點密集、現(xiàn)場裝置密集、設(shè)備立體密集、數(shù)字量與模擬量混合的大型系統(tǒng)，采用現(xiàn)場總線控制分散的特點來實施控制，由于需要多臺設(shè)備才能實現(xiàn)，則顯得繁瑣，降低其可靠性；相反，DCS在此反顯得有優(yōu)越性，但現(xiàn)場總線的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號控制技術(shù)，又是DCS所不及的。在電廠的輔助車間中，由于控制設(shè)備（壓力、閥門、泵等）分散，采用現(xiàn)場總線就有著DCS無可比擬的優(yōu)越性。所以應采取DCS與現(xiàn)場總線共存，發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢。

4 工程應用

平頂山魯陽發(fā)電廠一期工程2×1000MW機組的主機DCS系統(tǒng)和輔助車間的DCS系統(tǒng)均采用的艾默生的Ovation系統(tǒng)，Ovation系統(tǒng)是艾默生過程控制有限公司專門用于電力、冶金和水處理的專家控制系統(tǒng)，支持模擬量、數(shù)字量、脈沖量的輸入輸出，提供有SOE、DEH控制、第三方通訊等特殊模件，也同時支持FF、Profibus和DeviceNet三種現(xiàn)場總線標準?？紤]到上文所述總線適用范圍，主廠房外水系統(tǒng)控制設(shè)備分散，且水系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，對主機運行的安全性影響小，故在主廠房外水系統(tǒng)中采用了現(xiàn)場總線與DCS相結(jié)合的控制技術(shù)。

在總線標準的選擇中，選擇了適合連續(xù)量控制的FF-H1，以及適合開關(guān)量控制Profibus-DP。原則上氣動閥電磁閥箱DO信號，電氣MCC控制DO、DI、AI信號，壓力、差壓變送器AI信號，其他表計AI信號，電動調(diào)節(jié)閥AO、AI、DI信號，電動閥DO、DI信號等采用現(xiàn)場總線方式。其中，F(xiàn)F-H1主要連接的是橫河EJA的壓力/差壓變送器，其余均采用的Profibus-DP總線技術(shù)。

最終，主廠房外水控制系統(tǒng)配置了9塊Profibus-DP總線接口模塊，每個模塊為兩個端口，共配置了18段DP總線。還配置了4塊FF總線接口模塊，每個模塊為兩個端口，可配置8段FF總線，實際應用中只用到了5段FF總線，其余留作擴展用。這23段總線共連接了132個設(shè)備，設(shè)備包括FESTO閥島、西門子電磁流量計、西門子電機控制器、EMG電動執(zhí)行機構(gòu)、橫河EJA的壓力/差壓變送器等。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的物理分布，總線結(jié)構(gòu)形式上Profibus-DP采用了線性結(jié)構(gòu)，F(xiàn)F總線采用了樹形結(jié)構(gòu)，下圖中展示了一段DP總線和一段FF總線在實際應用中的結(jié)構(gòu)形式（圖2）。

系統(tǒng)投運后，由于大量采用了符合現(xiàn)場總線標準的設(shè)備，不僅大量采集和傳輸數(shù)字化狀態(tài)信號又不會大幅增加通訊負荷，而且可實現(xiàn)就地設(shè)備的遠程診斷，用戶可以根據(jù)設(shè)備診斷信息進行預見性維護，極大提高了電廠設(shè)備的日常維護和管理效率。

5 電廠應用現(xiàn)場總線技術(shù)需注意的問題

（1）控制系統(tǒng)的選擇：國外主流DCS廠商基本支持Profibus和FF總線協(xié)議，并有較多工程實例，國內(nèi)廠商雖也支持，但還沒有大規(guī)模應用的工程能力和相關(guān)的管理軟件，故選擇控制系統(tǒng)時，盡量選用國外主流DCS。

（2）控制設(shè)備的選擇：用戶應盡量選擇國際知名度大、擁有用戶多、產(chǎn)品應用基礎(chǔ)好的公司產(chǎn)品，因為這些公司的現(xiàn)場總線技術(shù)被國際標準采納的可能性大。即使沒有被國際標準采納，大公司為考慮信譽，會提出原有技術(shù)與國際標準的接口，而不會置公司信譽于不顧，丟掉老客戶不管。

（3）雖然總線技術(shù)維護和管理方便，但是智能現(xiàn)場設(shè)備價格現(xiàn)在還普遍偏高，維修中，更換儀表的費用會比較昂貴。

（4）現(xiàn)場總線設(shè)計思想，低速部分不需冗余，因為現(xiàn)場儀表在現(xiàn)場可以自成調(diào)節(jié)回路而自主調(diào)節(jié)。故一旦總線故障就地雖然可以完成調(diào)節(jié)，但是運行人員無法監(jiān)視系統(tǒng)運行情況。

6 結(jié)語

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種全開放、全數(shù)字、全分散的新型控制系統(tǒng)，它實現(xiàn)了現(xiàn)場級設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化?，F(xiàn)場設(shè)備級的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是火電廠數(shù)字化管理的基礎(chǔ)，使用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)必將大大提高發(fā)電企業(yè)的管理效率。雖然現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中開始廣泛應用，但還有很多問題總線技術(shù)還不能解決，在一定時期內(nèi)，DCS在某些領(lǐng)域還保持著其優(yōu)越性，故還會長期存在DCS與總線技術(shù)并存的局面。但是，我們可以預見，隨著總線技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)品會越來越完善，現(xiàn)場總線必將是電廠自動化的發(fā)展方向。

參考文獻

[1] 周明.現(xiàn)場總線控制[M].北京：電力工業(yè)出版社，2002.

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[3] 陽憲惠.現(xiàn)場總線技術(shù)及其應用[M].北京：清華大學出版社，1999.

[4] 李子連.現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠應用綜論[M].北京：中國電力出版社，2002.

[5] 王慧鋒，何衍慶.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)原理及應用[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006.endprint

PORFIBUS-PA：專為過程自動化設(shè)計，適合于本質(zhì)安全的場合，可使傳感器和執(zhí)行機構(gòu)聯(lián)在一根總線上，并有本征安全規(guī)范。其傳輸速率為31.25 kbps，最大傳輸距離為1900 m，每段最多32個站點。

PROFIBUS-FMS：用于車間級監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)，是一個令牌結(jié)構(gòu).實時多主網(wǎng)絡(luò)。為車間級通信任務提供了大量的通信服務。其最高通訊速率為12 Mbit/s（最大距離不超過100 m）。

3 總線適用范圍

現(xiàn)場總線并不是在所有的控制場合下都能發(fā)揮優(yōu)勢，電廠控制系統(tǒng)對運行可靠性有著特殊的要求，對于火電廠測點密集、現(xiàn)場裝置密集、設(shè)備立體密集、數(shù)字量與模擬量混合的大型系統(tǒng)，采用現(xiàn)場總線控制分散的特點來實施控制，由于需要多臺設(shè)備才能實現(xiàn)，則顯得繁瑣，降低其可靠性；相反，DCS在此反顯得有優(yōu)越性，但現(xiàn)場總線的雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號控制技術(shù)，又是DCS所不及的。在電廠的輔助車間中，由于控制設(shè)備（壓力、閥門、泵等）分散，采用現(xiàn)場總線就有著DCS無可比擬的優(yōu)越性。所以應采取DCS與現(xiàn)場總線共存，發(fā)揮兩者各自的優(yōu)勢。

4 工程應用

平頂山魯陽發(fā)電廠一期工程2×1000MW機組的主機DCS系統(tǒng)和輔助車間的DCS系統(tǒng)均采用的艾默生的Ovation系統(tǒng)，Ovation系統(tǒng)是艾默生過程控制有限公司專門用于電力、冶金和水處理的專家控制系統(tǒng)，支持模擬量、數(shù)字量、脈沖量的輸入輸出，提供有SOE、DEH控制、第三方通訊等特殊模件，也同時支持FF、Profibus和DeviceNet三種現(xiàn)場總線標準?？紤]到上文所述總線適用范圍，主廠房外水系統(tǒng)控制設(shè)備分散，且水系統(tǒng)出現(xiàn)故障的情況下，對主機運行的安全性影響小，故在主廠房外水系統(tǒng)中采用了現(xiàn)場總線與DCS相結(jié)合的控制技術(shù)。

在總線標準的選擇中，選擇了適合連續(xù)量控制的FF-H1，以及適合開關(guān)量控制Profibus-DP。原則上氣動閥電磁閥箱DO信號，電氣MCC控制DO、DI、AI信號，壓力、差壓變送器AI信號，其他表計AI信號，電動調(diào)節(jié)閥AO、AI、DI信號，電動閥DO、DI信號等采用現(xiàn)場總線方式。其中，F(xiàn)F-H1主要連接的是橫河EJA的壓力/差壓變送器，其余均采用的Profibus-DP總線技術(shù)。

最終，主廠房外水控制系統(tǒng)配置了9塊Profibus-DP總線接口模塊，每個模塊為兩個端口，共配置了18段DP總線。還配置了4塊FF總線接口模塊，每個模塊為兩個端口，可配置8段FF總線，實際應用中只用到了5段FF總線，其余留作擴展用。這23段總線共連接了132個設(shè)備，設(shè)備包括FESTO閥島、西門子電磁流量計、西門子電機控制器、EMG電動執(zhí)行機構(gòu)、橫河EJA的壓力/差壓變送器等。根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備的物理分布，總線結(jié)構(gòu)形式上Profibus-DP采用了線性結(jié)構(gòu)，F(xiàn)F總線采用了樹形結(jié)構(gòu)，下圖中展示了一段DP總線和一段FF總線在實際應用中的結(jié)構(gòu)形式（圖2）。

系統(tǒng)投運后，由于大量采用了符合現(xiàn)場總線標準的設(shè)備，不僅大量采集和傳輸數(shù)字化狀態(tài)信號又不會大幅增加通訊負荷，而且可實現(xiàn)就地設(shè)備的遠程診斷，用戶可以根據(jù)設(shè)備診斷信息進行預見性維護，極大提高了電廠設(shè)備的日常維護和管理效率。

5 電廠應用現(xiàn)場總線技術(shù)需注意的問題

（1）控制系統(tǒng)的選擇：國外主流DCS廠商基本支持Profibus和FF總線協(xié)議，并有較多工程實例，國內(nèi)廠商雖也支持，但還沒有大規(guī)模應用的工程能力和相關(guān)的管理軟件，故選擇控制系統(tǒng)時，盡量選用國外主流DCS。

（2）控制設(shè)備的選擇：用戶應盡量選擇國際知名度大、擁有用戶多、產(chǎn)品應用基礎(chǔ)好的公司產(chǎn)品，因為這些公司的現(xiàn)場總線技術(shù)被國際標準采納的可能性大。即使沒有被國際標準采納，大公司為考慮信譽，會提出原有技術(shù)與國際標準的接口，而不會置公司信譽于不顧，丟掉老客戶不管。

（3）雖然總線技術(shù)維護和管理方便，但是智能現(xiàn)場設(shè)備價格現(xiàn)在還普遍偏高，維修中，更換儀表的費用會比較昂貴。

（4）現(xiàn)場總線設(shè)計思想，低速部分不需冗余，因為現(xiàn)場儀表在現(xiàn)場可以自成調(diào)節(jié)回路而自主調(diào)節(jié)。故一旦總線故障就地雖然可以完成調(diào)節(jié)，但是運行人員無法監(jiān)視系統(tǒng)運行情況。

6 結(jié)語

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種全開放、全數(shù)字、全分散的新型控制系統(tǒng)，它實現(xiàn)了現(xiàn)場級設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化。現(xiàn)場設(shè)備級的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是火電廠數(shù)字化管理的基礎(chǔ)，使用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)必將大大提高發(fā)電企業(yè)的管理效率。雖然現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠中開始廣泛應用，但還有很多問題總線技術(shù)還不能解決，在一定時期內(nèi)，DCS在某些領(lǐng)域還保持著其優(yōu)越性，故還會長期存在DCS與總線技術(shù)并存的局面。但是，我們可以預見，隨著總線技術(shù)的發(fā)展，其產(chǎn)品會越來越完善，現(xiàn)場總線必將是電廠自動化的發(fā)展方向。

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