現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在電力行業(yè)應(yīng)用分析

時(shí)間:2009-08-11

來(lái)源:中國(guó)傳動(dòng)網(wǎng)

導(dǎo)語(yǔ):現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成

  現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)是控制、計(jì)算機(jī)、通訊技術(shù)的交叉與集成,幾乎涵蓋了所有連續(xù)、離散工業(yè)領(lǐng)域,如過(guò)程自動(dòng)化、制造加工自動(dòng)化、樓半自動(dòng)化、家庭自動(dòng)化等等。它的出現(xiàn)和快速發(fā)展體現(xiàn)了控制領(lǐng)域?qū)档统杀?、提高可靠性、增?qiáng)可維護(hù)性和提高數(shù)據(jù)采集的智能化的要求。隨著市場(chǎng)需求的急劇增長(zhǎng)和包括智能儀表在內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品的大量出現(xiàn),現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)在工業(yè)控制領(lǐng)域?qū)?huì)扮演越來(lái)越重要的角色。   國(guó)內(nèi)有少量的石化和化工裝置采用了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)控制系統(tǒng)(FCS),起到了小規(guī)模示范作用。在火電站部分裝置中也具備采用FCS的條件,但實(shí)施起來(lái)就比較困難。首先,對(duì)電站設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)是完全不同于DCS和PLC,DCS和PLC是以I/O和處理器為核心的,而FCS是以智能化的現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備為核心的;DCS和PLC的控制任務(wù)完全由處理器來(lái)完成,而FCS的控制任務(wù)基本上由現(xiàn)場(chǎng)儀表和設(shè)備來(lái)完成,因此,從設(shè)計(jì)的思路、方法等方面將有很大的變革,這對(duì)于須嚴(yán)格遵從設(shè)計(jì)規(guī)程的電力設(shè)計(jì)院來(lái)說(shuō),進(jìn)行這種變革絕非易事。其次,F(xiàn)CS的應(yīng)用對(duì)生產(chǎn)和管理具有很大的沖擊性,如何利用FCS將火電站的生產(chǎn)和管理提高到一個(gè)新層次本身就是一項(xiàng)富有挑戰(zhàn)意義的課題。所以,從設(shè)計(jì)到生產(chǎn),從生產(chǎn)到管理,在尚未做好面對(duì)FCS的準(zhǔn)備的情況下,將FCS引入火電站(即使是火電站的一部分)是比較困難的。   雖然作為一個(gè)完整的現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品已在火電站中得到越來(lái)越多的應(yīng)用。因?yàn)?,這些現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品符合了火電站追求高效可靠的目標(biāo)?,F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)與DCS的集成、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與PLC的集成和現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用要借助于DCS。這樣既豐富了DCS的功能,又推動(dòng)了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和FCS的發(fā)展?,F(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)和DCS的集成有兩種方式:現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與DCS的I/O總線(xiàn)集成;現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與DCS網(wǎng)絡(luò)的集成。前者是現(xiàn)場(chǎng)儀表或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口單元通信,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)接口單元再通過(guò)I/0總線(xiàn)與DCS處理器通信。后者是現(xiàn)場(chǎng)儀表或現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)服務(wù)器通信,現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)的應(yīng)用也要借助于PLC。現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)中,象Contr01.Net、ProfiBus等本身就是PLC的主要供貨商支持的,而且這些現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)和產(chǎn)品已集成到PLC系統(tǒng)中,成為PLC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(guó)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(duì)時(shí)間有苛刻要求的復(fù)雜應(yīng)用場(chǎng)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I/O網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的。作為PLC系統(tǒng)的延伸,ControlNet還被用作廠(chǎng)級(jí)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(guò)ControlNet可以實(shí)現(xiàn)全廠(chǎng)輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控和數(shù)據(jù)共享。   現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)的12種國(guó)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(wèn)題已經(jīng)解決。目前火電站的廠(chǎng)級(jí)信息網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)幾乎都是采用以太網(wǎng),通過(guò)工業(yè)以太網(wǎng)可實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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(méi)有構(gòu)成HART通信網(wǎng)絡(luò),HART通信僅用于通過(guò)手操器來(lái)對(duì)儀表進(jìn)行設(shè)定。這一方面說(shuō)明了火電站在智能儀表方面已經(jīng)為現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應(yīng)用提供了一些條件,另一方面也說(shuō)明了現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)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。
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