现场总线的发展及在循环流化床锅炉控制系统中的应用

1循环流化床锅炉（CFB）控制系统的特点
　　
循环流化床锅炉（CFB）燃烧技术是一项近20年来发展起来的燃煤技术。它具有燃料适应性广、燃烧效率高、氮氧化物排放低、负荷调节比大和负荷调节快等突出优点。我国家产业政策大力支持发展该技术及其产品。循环流化床燃烧技术出现以来，循环流化床锅炉已在世界范围内得到广泛的应用，大容量的循环流化床电站锅炉已被发电行业所接受。世界上最大容量的250MW循环流化床锅炉已在1997年投运，多台200～250MW大容量循环流化床锅炉也已投产。我国集中于中型CFB的研制与开发，目前已完全商业化。目前，我国已投运及订货的35t／h以下的循环流化床锅炉共计约2000余台，已开始走向电力市场，并且开始大型CFB的研制工作。
　　
循环流化床锅炉（CFB）控制系统既包含典型的热工过程控制（如锅炉汽包水位控制，蒸汽温度控制等），也包含程序控制（连锁保护系统）。现场设备既有温度、压力、流量、液位变送器和调节阀等热工仪表，也有调速电机、氧化锆等分析仪表和机械量测控设备。工作环境比较恶劣，主要是温度、粉尘、振动和电磁干扰，需要设备有较强的环境承受能力。
　　
从运行的角度而言，锅炉设备是7＊24小时运行，对控制设备的可靠性要求很高。循环流化床锅炉有其特殊性，对配风，炉膛温度等参数的控制有严格的要求。从经济角度而言，设备的经济高效运行，需要高档次的自控系统保证。但是，市场竞争又使企业利润趋于微薄，特别是中、小型企业不得不降低自动化设备的档次，其自动化水平往往还停留在基本的检测和必要的单机控制。

2现场总线的特点和优点

2．1现场总线的产生
　　
纵观控制系统的发展史，不难发现，每一代新的控制系统的推出都是针对老一代控制系统存在的缺陷而给出的解决方案，最终在用户需求和市场竞争两大外因的推动下占领市场的主导地位，现场总线和现场总线控制系统的产生也不例外。

2.1.1模拟仪表控制系统
　　
模拟仪表控制系统于六七十年代占主导地位。其显著缺点是：模拟信号精度低，易受干扰。

2.1.2集中式数字控制系统。
　　
集中式数字控制系统于七八十年代占主导地位。采用单片机、PLC、SLC或微机作为控制器，控制器内部传输的是数字信号，因此克服了模拟仪表控制系统中模拟信号精度低的缺陷，提高了系统的抗干扰能力。
　　
集中式数字自动化信囊AUTOMATIONINFORMATION控制系统的优点是易于根据全局情况进行控制计算和判断，在控制方式、控制机时的选择上可以统一调度和安排；不足的是对控制器本身要求很高，必须具有足够的处理能力和极高的可靠性，当系统任务增加时，控制器的效率和可靠性将急剧下降。

2．1．3集散控制系统（DCS）
　　
集散控制系统（DCS）于八、九十年代占主导地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理与控制相分离，上位机用于集中监视管理功能，若干台下位机下放分散到现场实现分布式控制，各上下位机之间用控制网络互连以实现相互之间的信息传递。因此，这种分布式的控制系统体系结构有力地克服了集中式数字控制系统中对控制器处理能力和可靠性要求高的缺陷。
　　
在集散控制系统中，分布式控制思想的实现正是得益于网络技术的发展和应用，遗憾的是，不同的DCS厂家为达到垄断经营的目的而对其控制通讯网络采用各自专用的封闭形式，不同厂家的DCS系统之间，以及DCS与上层Intranet、Intenet信息网络之间难以实现网络互连和信息共享，因此集散系统从该角度而言实质是一种封闭专用的、不具可互操作性的分布式控制系统，且DCS造价昂贵。在这种情况下，用户对网络控制系统提出了开放化和降低成本的迫切要求。

2．1．4现场总线控制系统（FCS）
　　
FCS正是顺应以上潮流而诞生，它用现场总线这一开放的具有可互操作的网络将现场各控制器及仪表设备互连，构成现场总线控制系统，同时控制功能彻底下放到现场，降低了安装成本和维护费用。因此，FCS实质是一种开放的、具可互操作性的、彻底分散的分布式控制系统，有望成为21世纪控制系统的主流产品。

2．2现场总线及现场总线控制系统

2．2．1现场总线的概念
　　
现场总线是将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时控制通讯网络，遵循ISO的OSI开放系统互连参考模型的全部或部分通讯协议。FCS则是用开放的现场总线控制通讯网络将自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备互连的实时网络控制系统。

2.2．2现场总线与局域网的区别
　　
（1）按功能比较，现场总线连接自动化最底层的现场控制器和现场智能仪表设备，网线上传输的是小批量数据信息，如检测信息、状态信息、控制信息等，传输速率低，但实时性高。简向言之，现场总线是一种实时控制网络。局域网用于连接局域区域的各台计算机，网线上传输的是大批量的数字信息，如文本、声音、图像等，传输速率高，但不要求实时性。从这个意义而言，局域网是一种高速信息网络。
　　
（2）按实现方式比较，现场总线可采用各种通讯介质，现场总线的发展及在循环流化床锅炉控制系统中的应用如双绞线、电力线、光纤、无线、红外线等，实现成本低。局域网需要专用电缆，如同轴电缆、光纤等，实现成本高。