現場總線技術在電廠電氣控制系統(tǒng)中的應用

吳爽

摘 要：當前火力發(fā)電廠管理中采用的自動化技術使得我國現階段的火力發(fā)電廠管理以及控制實現全面一體化的發(fā)展，現場總線技術自身的作用至關重要。文章對現場總線技術在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應用進行分析，分析了此類技術的優(yōu)勢及特點和應用成果分析，并概述了現場總線技術在火力發(fā)電廠的實際應用情況，旨在促進電氣控制系統(tǒng)的功能逐步趨于完善。

關鍵詞：現場總線技術；電氣控制系統(tǒng)；應用

1.現場總線技術的應用優(yōu)勢

現場總線技術與傳統(tǒng)的電氣控制系統(tǒng)相較，具有一定的性能優(yōu)越性，主要是因為此項技術具有較強的開放性網絡結構以及系統(tǒng)的分散性，且此項技術的應用的實際成本較低。

現場總線控制系統(tǒng)是一類通過分布式結構為基本系統(tǒng)框架的體系，在工作現場分別布置相應的控制器，通過有效的節(jié)點進行布置，然后通過具體的智能設備進行全面監(jiān)控，最后形成網絡圖，使設備主機的各項監(jiān)控工作得到有效分散。這樣不僅有效提升管理效率，還能不斷提升主機的有效壽命?，F場總線系統(tǒng)實際的開放型較好，通過網絡狀分布在系統(tǒng)中。此外系統(tǒng)具備相應的通信設備，使得電廠在開展各項工作時能夠實現信息之間的交互傳遞。

由于現場總線技術所采用的控制器實際節(jié)點較為分散，使得完整的系統(tǒng)被切割成不同的部分，發(fā)電廠的各項管理工作的難度較低，降低了實際勞動程度。此類分散性使得系統(tǒng)的實用性和靈活性有效提升，過去傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)自身的封閉性能較強，研究人員實際開發(fā)的所耗費的資源較多，成本較大?，F階段采用的現場總線技術所引進的OEM技術使得系統(tǒng)開發(fā)的時間大幅度較低，降低了各類資源的消耗量?，F場總線技術改變了傳統(tǒng)的傳輸方式，通過信號的模擬實現分布結構，也減少了后期的各項維護費用?；鹆Πl(fā)電廠引入現場總線技術，現場各項操作環(huán)節(jié)的工作都能通過系統(tǒng)完成，大幅度降低了工作人員實際的工作強度。由此可以看出現場總線技術的成本要低于其他相關的控制系統(tǒng)。

2.電廠電氣控制系統(tǒng)中現場總線技術應用現狀

現階段，電廠電氣控制系統(tǒng)應用的現場總線技術主要作用于實現系統(tǒng)運行到自動化控制。具體來說，由于電廠電氣控制系統(tǒng)的自動化建設需要采用大量智能儀表數字化通信方式以及相關智能執(zhí)行機構。現場總線技術能夠使上述自動化內容通過總線接口介入到現有的PLC以及DSC中，這就在很大程度上提高了運行使用效率。然而，受資金投入力度限制，許多電廠的電氣控制系統(tǒng)并沒有采用現場總線技術來進行自動化系統(tǒng)建設，這就使得短時間內，電廠電氣控制系統(tǒng)難以實現整體的總線控制目標?？茖W力度不夠主要體現在，總線標準不統(tǒng)一問題上這種情況，就使得未來電氣控制系統(tǒng)過渡到總線控制系統(tǒng)要而臨極大挑戰(zhàn)為此，相關建設人員應在明確電廠電氣控制系統(tǒng)現場總線技術作用范圍以及作用特點的基礎上，找出具體優(yōu)化的方式方法。

3.電氣控制總線控制系統(tǒng)配置方案

3.1現場總線控制系統(tǒng)配置方案

對于現場總線控制系統(tǒng)配置方案，我們從控制系統(tǒng)的網絡結構以及數據采集方式兩個方面進行分析?，F場總線控制系統(tǒng)網絡結構采用的是分層分布的開放性結構，在系統(tǒng)的功能上進行分層，在設備布置上進行分散。該網絡結構為兩層網三層設備。兩層網主要指的是監(jiān)控主站層與哥哥給通信子站層之間的以太網以及通信子站層與間隔現場之間連接的總線網；三層設備指的是，監(jiān)控主站層、間隔層以及通信子站層。對火力發(fā)電廠中所用的設備機組，在運行過程中的信號采集方式，除了一些控制量信號采用的是硬線直接與DCS系統(tǒng)連接外，其他的監(jiān)測信號都是通過專門的監(jiān)控裝置與現場總線控制系統(tǒng)，然后在將信號以通信的方式傳送給DCS系統(tǒng)。

3.2現場總線控制系統(tǒng)的優(yōu)缺點

現場總線控制系統(tǒng)中充分的發(fā)揮了DCS系統(tǒng)的優(yōu)勢，根據現有的總線設計理論，采用綜合智能測控單元對系統(tǒng)中所有設備信息進行采集預計轉換。對于一些重要的信號以及控制信息，采用直接接入DCS系統(tǒng)與專設裝置通信轉換方式相結合的方式，有選擇性的選用信號采集的方式，有效的保證了系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，又避免了系統(tǒng)通信不暢而導致的監(jiān)控失常現象。利用綜合智能測控單元進行電氣信息的采集，不僅能夠完成數據采集工作，并且能夠進行一定的預處理。在系統(tǒng)的維護方面，由于分布式網絡結構，在系統(tǒng)中還配制了電氣工程師站，便于在故障發(fā)生時能夠及時的進行維護，給系統(tǒng)的維護提供了極大的便利。

4.現場總線控制系統(tǒng)中總線的選擇

現場總線控制技術不斷的發(fā)展，開發(fā)出來的總線具有上百種，對總線的選擇需要根據具體的情況，結合總線適用領域。這就要求在選擇總線前，對火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的特點進行詳細的了解，其特點包括以下幾個方面：（1）火力發(fā)電廠的用電系統(tǒng)實現的是順序控制，也就是數字量的控制。其中模擬量信號只能用于監(jiān)視，不能參與到邏輯控制中，并且這種控制過程與模擬量控制有很大的差別，在本質上也存在很多不同之處。（2）電廠電氣控制系統(tǒng)對系統(tǒng)中的一些功能反應時間要求較高，需要動作等在最短的時間內做出反應，但是這些功能可以通過繼電保護裝置、故障濾波器等電氣設備來實現，這樣可以相應的降低一些對系統(tǒng)的要求，但相比于熱力控制系統(tǒng)來說，電氣控制系統(tǒng)的要求還是高出許多。因此，一般來說火力發(fā)電廠電氣現場總線控制系統(tǒng)采用高速現場總線。（3）火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)需要控制的對象較多，在運行過程中會產生大量的信息，對信息的采集、整理工作提高了要求；（4）火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的智能設備一般都連接在380V或6KV的配電裝置中，裝置中一般不會有水汽以及粉塵等污染物，隨意這就降低了總線防爆特性。但是配電裝置中的電磁干擾較強，所以要求現場總線木身具有較強的抗電磁干擾能力；（5）隨著火力發(fā)電廠的規(guī)模越來越大，而電廠的配電裝置又是分散在廠區(qū)的各個部分，多以就對總線的長度有一定的要求，一般采用傳輸距離長的總線。

5.結語

總而言之，通過運用現場總線控制技術來實現對火為發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)的過程中，主要通過對現場各項數據進行采集的方式實現，這不僅能夠及時掌握現場系統(tǒng)故障，提高運行安全性、穩(wěn)定性上具有重要意義，同時通過該技術的應用還可有效實現對電廠成本投入的控制，在提高經濟效益上也有顯著效果。

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