现场总线控制系统在火电厂的应用和前景

控制系统是法国CEGELCE公司提供的、20世纪90年代中期开发推出的ALSPA P320控制系统。实现了机组的数据采集系统（DAS）、闭环控制系统（MCS）、顺序控制系统（SCS）与燃烧器管理系统（BMS）等主要功能。汽轮机数字电液控制系统（DEH）采用法国GEC ALSTOM STG公司提供的MICROREC控制系统。

ALSPA P320控制系统各部分通过标准网络来相互通信，与其他控制部件可以方便地进行通信。ALSPA P320有三大网络:
LOCAFIP现场总线网络（WorldIP），采用FIP标准（UTEC64＋601607），用于链接输入输出模板到P320的C370控制器。
F900数据总线（WordlFIP），用于C370控制器之间的数据交换和C370控制器与CENTRALOG通信。F900是一种快速的数据传输网络，基于IEEE的FIP标准（UTEC64＋601607）的工业局域网。
CONTRONET控制网使用以太网技术，用于集中控制层CENTRALOG数据库与操作员工作站之间的数据交换。CONTRONET遵照IEEE803.3局域网标准
通过INTERENT标准协议，P320可进行长距离通信，进行远程维护和大型电网控制。
例2：陕西省杨凌燃机热电厂位于陕西省杨凌农业高新技术开发区内，采用德国Siemens公司生产的遵循Profibus现场总线协议的Simatic PCS7控制系统作为机、炉、电的集中控制系统。
系统配置图如图2所示。


该系统共配置3对冗余CPU－41H控制器。每一对冗余控制器均通过冗余的现场总线Profibus－DP（最新数据传输速率可达12Mbit/s）带一定数量的远程I/O扩展机架ET200M及I/O模件。由远程I/O扩展机架和模件组成的远程I/O站均放置于现场附近，通过Profibus－DP总线与放置在主控楼的冗余控制器通信。
该系统共配置32个ET200M远程机架，按工艺流程分成8个远程I/O站，放置在全厂8个不同位置，最远的一个远程I/O站——深井泵房远程I/O站距主厂区3.4?km左右，其他的远程I/O站间距离在200?m以内。控制器与各远程I/O站间的通信是通过Profibus-DP现场总线完成的，主厂区内Profibus-DP现场总线传输介质为双绞线，深井泵房远程I/O站与主厂区间的?数据通信采用光纤作为传输介质，两端?通过光电转?换接口，与Profibus-DP现场总线相接。　
由于使用了Profibus-DP现场总线技术，现场布置I/O机柜，实现了对燃机外围设备、余热锅炉、汽机辅机、循环水泵房、综合水泵房、深井泵房、厂用电气系统、110?kV升压站等系统与主控环的服务器进行双向数据交换，实现了全厂各系统的集中监控。自动系统投入率达到100％，2001年8月系统投入商业运营。
例3：四川广安电厂，采用遵循Profibus现场总线协议的L2-DP网络技术，成功地将锅炉补给水控制系统与凝结水精处理控制系统控制等辅助车间控制系统联网，提高了火电厂辅助车间控制的劳动生产率及系统可靠性。
3　FCS在火电厂局部应用效果
首先明确FCS的3个关键要点：
（1） 核心：FCS系统的核心是总线协议，即总线标准。也就是说，只有遵循现场总线协议的控制系统，才能称为现场总线控制系统。
（2） 基础：FCS系统的基础是数字智能现场装置。数字智能现场装置是FCS系统的硬件支撑。
（3） 本质：FCS系统的本质是信息处理现场化。这是FCS系统效能的体现。
再来分析前面提到的火电厂应用FCS的几个例子。
在例1中，华能珞璜电厂的ALSPA 320控制系统，它的Loca Fip网络与F900网络均遵循WorldFip现场总线的总线协议，CONTRONET控制网采用以太网技术。这是一个非常典型的现场总线体系结构。
在例2中，杨凌燃机热电厂的Simaeic PCS7控制系统，控制器与各远程I/O间的通信是通过Profibus-DP现场总线来完成。控制器与控制器之间、控制器与服务器之间的数据通信是通过冗余的环型工业以太网来完成。
上述两例子中，在通信网络方面均遵循现场总线协议，即都含有做为现场总线控制系统的核心部分，但另一个共同特点是都没有采用数字智能现场装置，仍采用模拟量的测量元件和执行机构，不具备现场控制功能。失去了现场总线控制系统的硬件支撑，信息处理现场化就不能实现，也就是说现场总线的突出特点——降低系统投资成本、减少运行费用和提高运行和管理水平等，未能充分发挥出来。?
例3则是目前现场总线在火电厂局部应用中的一个成功典型。
4　FCS在火电厂的应用前景
（1） 现场总线控制系统是目前最新型的控制系统，它是一种全计算机、全数字、双向通信的新型控制系统。现场总线技术给自动化领域带来了一场革命，代表了自动化的发展方向。数字通信是一种趋势，也是技术发展的必然。从理论上讲，双向数字通信现场总线信号制技术必将会给火电厂安全经济运行及提高管理水平带来实实在在的效益。这是过去在电站中使用过的任何控制系统所无法与之相比拟的。
（2） 作为现场总线控制系统的核心部分——总线协议，已经在火电厂控制系统的通信网络中成功运行，这不仅消除了人们以前存有的许多疑团，也为现场总线控制系统在火电厂推广应用打下了良好的基础。
（3） 现场总线控制系统，在以顺序控制为主，以PLC（可编程逻辑控制器）为硬件的火电厂辅助车间控制系统联网控制中，可以发挥最大效益（见例3）。PLC作为一个站挂在高速总线上，充分发挥PLC在处理开关量方向的优势。现场总线在该领域的应用已经取得成功，这将是今后一段时间内火电厂辅助车间适度集中控制方针得以实现的一种优选方案。