現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠的應用思考
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還必須意識到，現(xiàn)在許多的現(xiàn)場總線設備之間的連接已采用了接插件的方式，如果設計院還抱著只做DCS機柜外部端子排接線圖的思維模式和工作態(tài)度，控制策略和邏輯圖的工作以及將預制電纜和連接推到集成商的工作范圍，那么當控制系統(tǒng)發(fā)展到絕大部分系統(tǒng)設備之間的連接采用預制電纜和接插件模式的時候，設計院自動化專業(yè)還有什么生存的手段？但如果我們今天迅速邁出一步，改變現(xiàn)今的設計思維，設計院還會面臨新的機遇。筆者以為在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設計中，將來采用3D的網(wǎng)絡布線設計技術(shù)是設計院的一個優(yōu)勢，也是一般的控制系統(tǒng)集成商難以替代的角色。
（６）大家憂慮的現(xiàn)場總線的冗余問題，如FFH1和Profibus-PA不支持冗余網(wǎng)絡，不應制約現(xiàn)場總線技術(shù)的應用。我們在深入分析了電廠工藝流程的特性之后，應大膽在設計中采用現(xiàn)場總線技術(shù)。在工藝過程中雙路熱備或多路配置的設備和系統(tǒng)，即使總線短時間的中斷也不會影響系統(tǒng)的安全運行，因為系統(tǒng)本身已采取了冗余設置，而且像輸煤、化學水處理等系統(tǒng)，一般均設有中間的緩沖環(huán)節(jié)，如貯存水箱或煤斗等。因此，只要對現(xiàn)場總線網(wǎng)絡合理規(guī)劃，就像在DCSI/O分配時不能將互為備用或冗余的點集中在同一卡件的原則一樣，現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡上掛結(jié)的現(xiàn)場設備也需避免同樣的問題。在萊城發(fā)電廠使用3UF5SIMOCOD-DP時最初發(fā)生的問題就屬于這一類，據(jù)資料介紹最初的設計將數(shù)臺磨煤機、風機的A/B潤滑油泵馬達的智能控制器掛結(jié)在同一根總線上，且采用的是雛菊鏈的連接方式。像這樣的設計，即使采用冗余網(wǎng)絡，也不能解決設備檢修和可靠性的問題。這更有力地說明了設計院在使用現(xiàn)場總線時網(wǎng)絡設計規(guī)劃的重要性，以及設計人員必須熟悉工藝系統(tǒng)和運行方式的必要性。
（７）電廠現(xiàn)場總線的選擇。
前面已經(jīng)講述了不可能采用一種總線解決所有的工業(yè)控制和過程控制。電廠輔助系統(tǒng)如煤、灰、水系統(tǒng)本質(zhì)上屬工業(yè)自動化的范疇，在這些領(lǐng)域如石化行業(yè)和制造業(yè)采用現(xiàn)場總線技術(shù)的控制系統(tǒng)均具有成熟的經(jīng)驗。且PLC在這些場合依舊發(fā)揮主要作用，因此選用支持Profibus-DP、ControlNet等總線標準的產(chǎn)品均是合適的選項。筆者以為在輸煤出灰系統(tǒng)應用現(xiàn)場總線技術(shù)最能體現(xiàn)其優(yōu)勢。
在主廠房熱力系統(tǒng)的控制中，F(xiàn)F當是最佳的選項，單回路控制分散到現(xiàn)場，就如早期的基地式調(diào)節(jié)器回路，但在性能方面已不可同日而言。但FF同Profibus相比，不足之處在于產(chǎn)品系列不全，給構(gòu)建完整統(tǒng)一的總線網(wǎng)絡造成困難。據(jù)最新的現(xiàn)場總線技術(shù)資料顯示，目前已有一些智能設備和控制系統(tǒng)的供應商已開發(fā)了支持多種現(xiàn)場總線標準的產(chǎn)品，這給現(xiàn)場級總線設備的選用帶來了方便。且支持現(xiàn)場多種總線標準的通訊模件也已問世，這樣可通過通訊接口模件將不同標準的現(xiàn)場級設備集成到一個DCS或PLC控制系統(tǒng)中。當然，主廠房內(nèi)Profibus、WorldFIP也是較好的選項。德國尼德豪申電廠是迄今現(xiàn)場設備采用Profibus范圍最廣的一個實例，西門子公司將其作為推廣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的示范電廠，國內(nèi)許多建設單位和設計院在參觀回國后均將此電廠作為應用現(xiàn)場總線技術(shù)的參考；華能珞璜電廠二期工程除現(xiàn)場設備采用常規(guī)儀表和裝置外，整個控制系統(tǒng)均遵循WorldFIP總線協(xié)議。
需要說明的是，在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中，支持現(xiàn)場總線協(xié)議的遠程I/O的應用依然是一個十分現(xiàn)實和具有吸引力的設計方案。而我們在傳統(tǒng)DCS的設計中，遠程I/O還遠未發(fā)揮它應有的作用，不能不說是一個遺憾。
（８）對控制電廠SIS投資的一些不成熟的看法。工程建設不同于科研，最本質(zhì)的差異就是工程要講求投資效益比。筆者以為目前我國電力建設中，SIS的投資過于龐大，而其效益至今并未如設想的那樣發(fā)揮出來。據(jù)了解SIS所設想的一些先進優(yōu)化控制、設備維護、壽命管理等功能模塊基本無驗收規(guī)定、也無考核標準，可以說仍處于探索階段。一些項目的優(yōu)化控制功能已不列入SIS的范疇，或通過TCP/IP采用單獨的PC機接入控制系統(tǒng)。而在SIS系統(tǒng)的配置和規(guī)劃上，從交換機、服務器、網(wǎng)絡及接口機等幾乎保留了全部實時控制所要求的設置。一些通用的軟件和設備與MIS還存在重復配置的情況。須知IT產(chǎn)品升級換代的周期愈來愈短，如果在今天化大筆資金建設的網(wǎng)絡系統(tǒng)，如果設想的軟件功能不能迅速發(fā)揮效益，幾年之后硬件設備就有可能過時或性能下降，那將造成極大的浪費。在前面筆者已經(jīng)指出，現(xiàn)場設備級不實現(xiàn)數(shù)字化、網(wǎng)絡化，對于SIS設想的設備和系統(tǒng)的預測性維護和狀態(tài)檢修、設備管理功能是“無源之水”。在采用了現(xiàn)場總線之后，部分設備管理功能完全可以在控制系統(tǒng)自身內(nèi)部實現(xiàn)，當然管理信息也可以傳遞到管理信息層。因此，在SIS未參與實時和優(yōu)化先進控制方式下以及與機組控制系統(tǒng)未實施雙向通訊的情況下，目前SIS系統(tǒng)中心交換機和網(wǎng)絡、服務器等采用的冗余配置均可以簡化，甚至可以在充分考慮和設置了網(wǎng)絡安全系統(tǒng)后和MIS合網(wǎng)，這樣只需在MIS設置實時數(shù)據(jù)庫，即可達到管理層對過程數(shù)據(jù)的采集、處理和監(jiān)視的目的。從SIS部分節(jié)省下來的投資可以投入現(xiàn)場級智能設備的購置和網(wǎng)絡建設。
6．結(jié)論
合理規(guī)劃電廠的自動化和信息化架構(gòu)，降低工程造價、提高電廠自動化和信息管理水平，以實事求是和積極的科學態(tài)度應對新技術(shù)帶來的機遇與挑戰(zhàn)應該是從事電廠自動化設計人員需具備的良好職業(yè)素質(zhì)和技術(shù)素養(yǎng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)已基本成熟，應抓住當前大好的電力建設機遇，認真學習、努力掌握現(xiàn)場總線技術(shù)、積極穩(wěn)妥地解決工程應用中存在的問題，投資方、建設方以及設計院均要轉(zhuǎn)變觀念，同設備供應商一道推動現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠的應用，享受新技術(shù)革命帶來的效益和成果。
作者簡歷：
趙瑞陽（1964-），男，PMP，江蘇江都人，高級工程師，華東電力設計院自動化處副處長,長期從事電廠熱工自動化設計。
參考文獻：
1．JonasBerge過程控制現(xiàn)場總線－工程、運行與維護 清華大學出版社2003.7
2．周 明 現(xiàn)場總線控制 中國電力出版社2002.1
3．現(xiàn)場總線基金會 信息集成開放性結(jié)構(gòu)系統(tǒng)－FF現(xiàn)場總線技術(shù)總貌 2001.8
4．李子連 現(xiàn)場總線技術(shù)在火電廠自動化系統(tǒng)的應用意見 中國電力 2003年
5．白 焰 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在電廠中的應用動力與障礙 電廠自動化 2003年
6．夏德?！矛F(xiàn)場總線需注意的若干問題 電廠自動化 2003年
7．ABB CONTROLIT真正開放的工業(yè)控制系統(tǒng) 2003
8．西門子SIMATICPCS7過程控制系統(tǒng) 2002年
9．畢玉昕 3UF5SIMOCODE-DP系統(tǒng)隱患的分析及處理 熱工自動化信息2005年
10．鄒金昌對廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)的幾點看法電力勘測設計2004年
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