現(xiàn)場總線在火電站的應(yīng)用

1、現(xiàn)場總線在火電站的應(yīng)用         現(xiàn)場總線技術(shù)是隨著電子、儀器儀表、計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展而于80年代中期產(chǎn)生的，現(xiàn)場總線技術(shù)以其鮮明的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)很快進(jìn)入各個(gè)領(lǐng)域。國外各大控制設(shè)備制造商也相繼開發(fā)了不同的現(xiàn)場總線，但這些現(xiàn)場總線難以形成統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，這從一定程度上影響了現(xiàn)場總線的推廣應(yīng)用。此外，現(xiàn)場總線給工業(yè)控制領(lǐng)域帶來的變革是具有沖擊性的，因?yàn)樗鼈兏淖兊牟粌H僅是設(shè)備、系統(tǒng)或者技術(shù)，而是將改變?nèi)藗冏鍪碌耐緩胶妥鍪滦枰墓ぞ?。雖然現(xiàn)場總線技術(shù)誕生已經(jīng)二十多年，但是它們的應(yīng)用范圍和應(yīng)用深度與其具備的優(yōu)點(diǎn)是不相稱的。隨著市

2、場需求的急劇增長和包括智能儀表在內(nèi)的現(xiàn)場總線產(chǎn)品的大量出現(xiàn)，現(xiàn)場總線技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)?huì)扮演越來越重要的角色。    1 現(xiàn)場總線在火電站中的應(yīng)用現(xiàn)狀    1.1 現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)化問題    IEC早在1984年就開始著手制訂現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)，但十多年來，國際上一些大公司從自身利益出發(fā)，圍繞著現(xiàn)場總線的國際標(biāo)準(zhǔn)問題進(jìn)行了大戰(zhàn)，其結(jié)局是以妥協(xié)而告終。至1999年底，國際標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)場總線已有12種之多，包括：FF、ControlNet、ProfiBus、PNet、Swift Net、Word FIP、In

3、terbus、ASi、Device Net、SDS、Seriplex和CAN。此外，還有3種歐洲標(biāo)準(zhǔn)、各個(gè)國家標(biāo)準(zhǔn)和一些大企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)(如日本三菱的CC-Link)。多標(biāo)準(zhǔn)就意味著無標(biāo)準(zhǔn)。在這種局面下，儀表制造商感到困惑，系統(tǒng)集成商、設(shè)計(jì)院、用戶都不免感到無所適從，因而在很大程度影響了現(xiàn)場總線的推廣應(yīng)用。    1.2 現(xiàn)場總線在國內(nèi)火電站中的應(yīng)用    目前，沒有一家現(xiàn)場總線設(shè)備制造商能提供裝備整個(gè)火電站的所有現(xiàn)場總線產(chǎn)品。產(chǎn)品種類相對較多的FF，2002年的口號是“自由選擇，帶動(dòng)集”，但其仍缺少許多火電站必需的產(chǎn)品，如用于汽輪機(jī)的測試

4、計(jì)和振動(dòng)儀、用于鍋爐水質(zhì)檢測的硅酸根和磷酸根測量儀等。因此要在火電站構(gòu)筑完整的符合所有現(xiàn)場總線特點(diǎn)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)尚無能為力。    雖然作為一個(gè)完整的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)目前還難以迅速應(yīng)用到火電站中，但作為這一技術(shù)的現(xiàn)場總線產(chǎn)品已在火電站中得到越來越多的應(yīng)用。因?yàn)?，這些現(xiàn)場總線產(chǎn)品符合了火電站追求高效可靠的目標(biāo)?，F(xiàn)場總線產(chǎn)品在火電站的應(yīng)用采用的是集成的方式，包括現(xiàn)場總線與DCS的集成、現(xiàn)場總線與PLC的集成和現(xiàn)場總線與信息網(wǎng)絡(luò)的集成。    DCS已廣泛應(yīng)用于火電站主設(shè)備的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線的應(yīng)用要借助于CS。這樣既豐富了D

5、CS的功能，又推動(dòng)了現(xiàn)場總線和FCS的發(fā)展?，F(xiàn)場總線和DCS的集成有兩種方式：現(xiàn)場總線與DCS的IO總線集成；現(xiàn)場總線與DCS網(wǎng)絡(luò)的集成。前者是現(xiàn)場儀表或現(xiàn)場設(shè)備通過現(xiàn)場總線與現(xiàn)場總線接口單元通信，現(xiàn)場總線接口單元再通過I0總線與DCS處理器通信。后者是現(xiàn)場儀表或現(xiàn)場設(shè)備通過現(xiàn)場總線與現(xiàn)場總線服務(wù)器通信，現(xiàn)場總線服務(wù)器直接掛在DCS網(wǎng)絡(luò)上。    PLC已廣泛應(yīng)用于火電站輔助設(shè)備的控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線的應(yīng)用也要借助于PLC?，F(xiàn)場總線中，象Contr01Net、ProfiBus等本身就是PLC的主要供貨商支持的，而且這些現(xiàn)場總線技術(shù)和產(chǎn)品已集成到PLC系統(tǒng)中，成為PL

6、C系統(tǒng)中的一部分或者成為PLC系統(tǒng)的延伸部分。以ControlNet為例，ContmlNet最早由美國Rockwell Automation于1995年10月提出，它是一種高速、高確定性和可重復(fù)性的網(wǎng)絡(luò)，特別適用于對時(shí)間有苛刻要求的復(fù)雜應(yīng)用場合的信息傳輸。在火電站中應(yīng)用十分廣泛的PLC系統(tǒng)之一ControlLogix系統(tǒng)就是利用ContmlNet構(gòu)筑分布式IO網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的。作為PLC系統(tǒng)的延伸，ControlNet還被用作廠級控制網(wǎng)連接整個(gè)火電站的輔助系統(tǒng)，包括除灰除渣系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)等，通過ControlNet可以實(shí)現(xiàn)全廠輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享。  

7、0; 現(xiàn)場總線在網(wǎng)絡(luò)方面的特點(diǎn)使其與信息網(wǎng)絡(luò)的集成變得十分自然。工業(yè)以太網(wǎng)便是一個(gè)典型例子。工業(yè)以太網(wǎng)雖不屬于現(xiàn)場總線的12種國際標(biāo)準(zhǔn)，但隨著其迅猛發(fā)展，工業(yè)以太網(wǎng)已成為事實(shí)上的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。隨著以太網(wǎng)的通信速率的不斷提高和全雙工交換式以太網(wǎng)的誕生，以太網(wǎng)的非確定性問題已經(jīng)解決。目前火電站的廠級信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)幾乎都是采用以太網(wǎng)，通過工業(yè)以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場總線與信息網(wǎng)絡(luò)的集成。    目前在火電站中，壓力變送器等儀表一般都選用智能型、支持HART通信協(xié)議的。但這些儀表并沒有構(gòu)成HART通信網(wǎng)絡(luò)，HART通信僅用于通過手操器來對儀表進(jìn)行設(shè)定。這一方面說明了火電站在智能儀表方面

8、已經(jīng)為現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用提供了一些條件，另一方面也說明了現(xiàn)場總線在火電站的應(yīng)用確實(shí)具有一定的阻力，這種阻力主要的并不在于投資方面。    2 現(xiàn)場總線在火電站中的應(yīng)用前景    影響現(xiàn)場總線在火電站中推廣應(yīng)用的原因主要表現(xiàn)在：    現(xiàn)場總線在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)先進(jìn)性方面和有利于提高系統(tǒng)可靠性方面是比較明確的，因此盡管存在種種困難，但現(xiàn)場總線還是能逐漸在火電站中得到應(yīng)用，而且這種應(yīng)用會(huì)越來越廣泛和越來越深入。主要理由是：    由于一些現(xiàn)場總線的支持者同時(shí)也是DCS和PLC的制造商，他們?yōu)榱瞬粩嗵岣咂銬CS和PLC產(chǎn)品的性能，會(huì)不斷地利用和集成現(xiàn)場總線。因此伴隨著。DCS和PLC，現(xiàn)場總線會(huì)在火電站中得到應(yīng)用。    支持多種現(xiàn)場總線而不只是一種HART協(xié)議的智能儀表的大量出現(xiàn)和在火電站中的應(yīng)用，推動(dòng)了現(xiàn)場總線的應(yīng)用，這種應(yīng)用開始只是小范圍的和局部的，其出發(fā)點(diǎn)是為了減少控制電纜和獲得更多的儀表信息，這種現(xiàn)場總線的應(yīng)用是以與DCS或PLC的I0總線集成的形式出現(xiàn)的。