現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠的應(yīng)用分析

1、現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠的應(yīng)用分析         <TABLE     style="PADDING-RIGHT: 10px; PADDING-LEFT: 10px; PADDING-BOTTOM: 10px; LINE-HEIGHT: 22px; PADDING-TOP: 10px"     cellSpacing=0 cellPadding=3 width="96%" align=cente

2、r     border=0>                                                

3、0;     1.前言在電廠信息化的建設(shè)過程中，越來越多的專家、學(xué)者和電力工程設(shè)計人員意識到推動現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠應(yīng)用的重要性和迫切性，提出了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在電廠的應(yīng)用設(shè)想和建議。但到目前為止，在國內(nèi)已建和在建電廠中，真正意義上的全面和系統(tǒng)地應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的實例尚未見報道，還只是局部的試點。根據(jù)國際電工委員會IEC61158標(biāo)準(zhǔn)的定義：安裝在制造或生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點通信的數(shù)據(jù)總線稱為現(xiàn)場總線。由現(xiàn)場總線與現(xiàn)場智能設(shè)備組成的控制系統(tǒng)稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)。而衡量一個控制系統(tǒng)

4、是否為真正的FCS有三個關(guān)鍵要點，即：核心、基礎(chǔ)和本質(zhì)。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)，才能稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)；FCS的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場儀表，中等教育論文它是FCS的硬件支撐；FCS的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化，這是FCS系統(tǒng)的效能體現(xiàn)。因此現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種全計算機(jī)、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)。它與DCS的本質(zhì)差異在于現(xiàn)場級設(shè)備的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)了控制裝置與現(xiàn)場裝置的雙向通信，消除了生產(chǎn)過程監(jiān)控的信息“盲點”?？梢哉f，現(xiàn)場設(shè)備級的數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化是電廠信息化管理的基礎(chǔ)。2.電氣現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點2.1 電氣參數(shù)變化快電氣模擬量一般為電流、電壓、功率、頻率等

5、參數(shù)，數(shù)字量主要為開關(guān)狀態(tài)、保護(hù)動作等信號，這些參數(shù)變化快，對計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的采樣速度要求高。2.2 電氣設(shè)備的智能化程度高電氣系統(tǒng)的發(fā)電機(jī)一變壓器組保護(hù)、起動一備用變壓器保護(hù)、自動同期裝置、廠用電切換裝置、勵磁調(diào)節(jié)器等保護(hù)或自動裝置均為微機(jī)型，6kV開關(guān)站保護(hù)為微機(jī)綜合保護(hù)，380V開關(guān)站采用智能開關(guān)和微機(jī)型電動機(jī)控制器，所有的電氣設(shè)備均實現(xiàn)了智能化，能方便地與各種計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用通信方式進(jìn)行雙向通信。2.3 電氣設(shè)備的控制邏輯簡單電氣設(shè)備的控制一般均為開關(guān)量控制，控制邏輯十分簡單，一般無調(diào)節(jié)或其它控制要求。2.4 電氣設(shè)備的控制頻度較低除在機(jī)組起、停過程中，部分電氣設(shè)備要進(jìn)行一些倒閘或切

6、換操作外，在機(jī)組正常運行時電氣沒備一般不需要操作。在事故情況下，大多由繼電保護(hù)或自動裝置動作來切除故障或進(jìn)行廠用電源切換。2.5 電氣設(shè)備具有良好的可控性這是因為電氣的控制對象一般均為斷路器、空氣開關(guān)或接觸器，其操作靈活，物理學(xué)論文動作可靠，與電廠其它受控設(shè)備相比，具有良好的可控性。2.6 電氣設(shè)備的安裝環(huán)境較好且布置相對集中電氣設(shè)備大多集中布置在電氣繼電器室和各電氣配電設(shè)備問內(nèi)，設(shè)備布置相對比較集中，且安裝環(huán)境極少有水汽或粉塵的污染，為控制設(shè)備就地布置提供了有利條件。3.基于現(xiàn)場總線的電廠自動化系統(tǒng)構(gòu)成電廠熱工控制系統(tǒng)中所使用的儀表設(shè)備不同、連接方式不同、通信協(xié)議不同，給系統(tǒng)的兼容性、可擴(kuò)展

7、性、穩(wěn)定性、維護(hù)等帶來了很大的困難。為了使現(xiàn)場總線具有開放性，便于用戶選擇不同的產(chǎn)品，我們按照國際電工委員會(IEC)制定的IEC61158國際標(biāo)準(zhǔn)，提出了基于現(xiàn)場總線的電廠綜合自動化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)分為三層，從低到高分別為現(xiàn)場控制層、監(jiān)控層和企業(yè)管理層。3.1 現(xiàn)場控制層現(xiàn)場控制層由現(xiàn)場設(shè)備和控制網(wǎng)段組成。H1層網(wǎng)絡(luò)是在FF現(xiàn)場總線的H1層基礎(chǔ)上定義的低速現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)，低速總線H1支持點對點連接、總線型、菊花鏈型、樹型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，而高速總線僅支持總線拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。Hl主要用于連接現(xiàn)場智能儀表，如壓力、溫度、液位、流量等變送器及其執(zhí)行機(jī)構(gòu)等。3.2 監(jiān)控層監(jiān)控層由高速以太網(wǎng)0t2總線)以及連接

8、在總線上的擔(dān)任監(jiān)控作務(wù)的工作站或顯示操作站組成。tt2層網(wǎng)絡(luò)屬于現(xiàn)場總線的高速現(xiàn)場級網(wǎng)絡(luò)，主要用于連接現(xiàn)場智能設(shè)備(PLC、遠(yuǎn)程IO、電動門、變頻器等)、操作員站、工程師站等設(shè)備，完成監(jiān)控級的通訊任務(wù)和比較復(fù)雜的控制策略。3.3 企業(yè)管理層財政稅收論文企業(yè)管理層由各種服務(wù)器和客戶機(jī)組成。其主要目的是在分布式網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下。集成企業(yè)的各種信息，實現(xiàn)與internet的連接。完成管理、決策和商務(wù)應(yīng)用的各種功能。首先要將監(jiān)控層實時數(shù)據(jù)庫中的信息轉(zhuǎn)入上層的關(guān)系數(shù)據(jù)庫中，這樣管理層用戶就能隨時查詢網(wǎng)絡(luò)運行狀態(tài)以及現(xiàn)場設(shè)備的工況，對生產(chǎn)過程進(jìn)行實時的遠(yuǎn)程監(jiān)控。4.工程應(yīng)用中需考慮的問題雖然現(xiàn)場總線具有很多優(yōu)越

9、性能，但尚無十分成熟的應(yīng)用經(jīng)驗，特別是目前的標(biāo)準(zhǔn)中還包含有多種協(xié)議，給實際應(yīng)用帶來了許多困難。因此，工程應(yīng)用中必須精心設(shè)計，慎重考慮，在充分考慮到滿足生產(chǎn)現(xiàn)場對控制系統(tǒng)功能需求和安全可靠的前提下，盡量發(fā)揮現(xiàn)場總線設(shè)備的優(yōu)越性能。4.1 應(yīng)用范圍在沒有成熟的應(yīng)用經(jīng)驗情況下，有選擇地在部分區(qū)域控制中應(yīng)用并總結(jié)經(jīng)驗，不斷改進(jìn)。如在火電廠中可廣泛應(yīng)用于輔助車間、單回路控制區(qū)域，特別是用作遠(yuǎn)程智能IO與DCS系統(tǒng)混合使用，既可將DCS控制站的部分簡單算法下裝到現(xiàn)場設(shè)備，教育其他論文還能將現(xiàn)場設(shè)備信息及時送到操作員站、工程師站以及廠級實時監(jiān)控系統(tǒng)(sIs)和電廠管理信息系統(tǒng)(MIs)。4.2 冗余問題目前現(xiàn)場設(shè)備級總線大多采用非冗余的單總線結(jié)構(gòu)，如果總線故障必然導(dǎo)致信息傳輸中斷，失去控制作用，因此在要求具有高可靠性的場合，應(yīng)采取備份措施以實現(xiàn)總線和設(shè)備的冗余，以提高系統(tǒng)的可靠性。4.3 通信速率問題目前現(xiàn)場總線尤其是設(shè)備級總線的通信速率都不高，在高速測量與控制場合以及在實施協(xié)調(diào)控制時對控制周期有嚴(yán)格要求的場合，必須考慮精確計算控制系統(tǒng)在最復(fù)雜和最惡劣的情況下的響應(yīng)速度，并