摘要：火電廠因為現(xiàn)場總線與PLC相比較體現(xiàn)的*性而大量投入使用該技術(shù)來提高全廠的自動化綜合水平。本文主要想討論現(xiàn)場總線技術(shù)在電廠輔助車間使用的可行性來驗證這一觀點。
　　
　　一、電廠輔助系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)的可行性
　　
　　為了適應信息化時代的需要，火電廠可以通過大量拓展可編程控制器（PLC）和現(xiàn)場總線技術(shù)的應用范圍來提高全廠綜合自動化水平。而現(xiàn)場總線與PLC比較，無論是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，還是系統(tǒng)設(shè)計、安裝、調(diào)試、投運及正常運行、檢修維護等方面，都體現(xiàn)了其*性。下面從分析電廠輔助系統(tǒng)特點入手，對電廠輔助車間應用現(xiàn)場總線技術(shù)作簡單的可行性研究。
　　
　　1.1電廠輔助控制系統(tǒng)特點
　　
　　火電廠輔助系統(tǒng)可以大致分為水處理、輸煤、除灰除渣、暖通、脫硫、網(wǎng)控等，其主要特點是:（1）高度分散化:控制室多，距離遠，分散度大，使用傳統(tǒng)方法應用或改造，電纜成本將急劇上升;（2）互聯(lián)互通性差:系統(tǒng)供應廠家采用不同的通信協(xié)議，各子系統(tǒng)開放性差，很難互聯(lián)互通，甚至無法上傳至管理信息系統(tǒng)（MIS）;（3）值班人員眾多:每個控制室需要2-3名值班人員，全廠多達100~2OOA;（4）設(shè)備維護量大:設(shè)備種類多，*程度不同，運行維護工作量大。
　　
　　1.2采用現(xiàn)場總線技術(shù)的可行性
　　
　　針對輔助控制系統(tǒng)的特點，目前已有電廠在輔助車間應用現(xiàn)場總線技術(shù)，實踐證明采用現(xiàn)場總線技術(shù)效果是明顯的，它可為無人值班或少人值班、實現(xiàn)全廠實時監(jiān)控創(chuàng)造便利條件。
　　
　　（1）利用當前高度發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)，將智能設(shè)備或模塊拄接在總線上構(gòu)成一個全分布式自動化控制系統(tǒng)。在保持控制設(shè)備分布的原則下，在主控室集中監(jiān)控，可實現(xiàn)管控一體化的綜合自動化功能，溝通了現(xiàn)場控制設(shè)備之間及其與更高控制管理層網(wǎng)絡(luò)之間的，非常適合火電廠輔助系統(tǒng)高度分散化的特點，為*打破自動化系統(tǒng)的信息孤島創(chuàng)造了有利條件。
　　
　?。?）利用現(xiàn)場總線技術(shù)將相互獨立的各個輔助系統(tǒng)集中控制或相對集中控制，實現(xiàn)輔助系統(tǒng)無人值班化，不僅在技術(shù)上是輔助系統(tǒng)控制的重大革新，而且逐步取消了分離的控制室，大量減少運行人員，大幅度提高勞動生產(chǎn)率和經(jīng)濟效益，達到減人增效的目的。因此電廠輔助系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)是可行的，實踐證明也是可取的。
　　
　　二、電廠化驗站自動控制系統(tǒng)設(shè)計
　　
　　現(xiàn)代化大型火電廠的發(fā)展方向是大機組、高容量、多參數(shù)集中監(jiān)控，對各種現(xiàn)場信號采集的要求也越來越高。水汽品質(zhì)直接影響電廠的生產(chǎn)效率、系統(tǒng)的安全可靠性及設(shè)備的使用壽命，水汽品質(zhì)的參數(shù)必須快速準確地向監(jiān)控中心、生產(chǎn)車間、化學車間、局域網(wǎng)傳送。近兒年來，大多數(shù)電廠在在線化學分析儀表應用的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了計算機自動控制，但由于計算機控制系統(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、可擴展性、穩(wěn)定性和可維護性等方面帶來了很大的困難，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)恰恰能解決以上問題?，F(xiàn)介紹元寶山發(fā)電廠化驗站現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計及專家系統(tǒng)的實現(xiàn)情況。
　　
　　2.1現(xiàn)場總線控帶系統(tǒng)設(shè)計概況
　　
　　目前上共有40多種各具特色的現(xiàn)場總線，但沒有一種總線能覆蓋所有應用領(lǐng)域，而基金會現(xiàn)場總線FF是在過程自動化領(lǐng)域得到廣泛支持和具有良好發(fā)展前景的技術(shù)。該總線協(xié)議的Hl部份產(chǎn)品巳經(jīng)成功應用;它采用設(shè)備描述語言DDL，定義了統(tǒng)一的儀表功能模塊，確保不同生產(chǎn)廠商產(chǎn)品之間的可互操作性和可互替換性;且其所頒布的現(xiàn)場總線規(guī)范具有一定的性。基于基金會現(xiàn)場總線的這些優(yōu)點，選擇了SMAR公司的基金會現(xiàn)場總線產(chǎn)品SYSTEM302系統(tǒng)。
　　
　　根據(jù)電廠化驗站控制系統(tǒng)的要求，現(xiàn)場全部選用智能型儀表。系統(tǒng)組態(tài)軟件選用SYSCON，該軟件集成在模塊化結(jié)構(gòu)設(shè)計的SYSTEM302系統(tǒng)中，功能強大，界面友好，可對SYSTEM302系統(tǒng)各個部分進行組態(tài)和管理，包括硬件、控制策略、操作接口和通信等。
　　
　　2.2系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
　　
　　由于監(jiān)控過程的控制量不多，采用的FF現(xiàn)場總線智能儀表數(shù)量也不太多，且考慮了現(xiàn)場的實際情況，本控制系統(tǒng)采用總線型網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)的具有2層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，專家系統(tǒng)集成在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的人機界面上?？刂葡到y(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖1所示　　
　　整個控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)分為2級:監(jiān)控級和現(xiàn)場級。監(jiān)控級數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用以太網(wǎng)，其通信速率為lOMb/S;現(xiàn)場級數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)采用基金會現(xiàn)場總線，其通信速率為31.25kb/s。
　　
　　底層控制網(wǎng)絡(luò)包括2條基金會Hl總線，通過現(xiàn)場總線鏈路設(shè)備（DFI302，網(wǎng)橋）與操作員站連接，"總線一"掛接6臺智能溫度變送器（TT302）."總線二"掛接5臺電流/總線轉(zhuǎn)換器（1F302）和2臺現(xiàn)場總線遠程I/O（DC302）。這些總線設(shè)備通過這2條總線與上層監(jiān)控級通信。
　　
　　上層監(jiān)控級可實現(xiàn)對整個化驗站控制系統(tǒng)的監(jiān)控和管理，實現(xiàn)對底層總線設(shè)備的組態(tài)、診斷及設(shè)備信息管理，并實現(xiàn)與MIS網(wǎng)的互連，將各項實時數(shù)據(jù)和信息及時送入MIS，供管理層了解查詢。
　　
　　現(xiàn)場設(shè)備智能化，通信網(wǎng)絡(luò)延伸到現(xiàn)場，使現(xiàn)場設(shè)備信息量大大增加，這些信息除用于控制外，大量的用于維護、診斷和管理。許多原來需要在現(xiàn)場完成的工作（如校線、診斷、調(diào)試）可方便地在控制室操作站上完成。另外，所有現(xiàn)場設(shè)備與儀表均可在現(xiàn)場總線技術(shù)下進行統(tǒng)一組態(tài)，實現(xiàn)*的分散控制，簡化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)的可靠性，并同樣可隨時診斷在線設(shè)備的運行狀態(tài)。
　　
　　另外，利用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)和信息、專家經(jīng)驗知識以及現(xiàn)場總線智能儀表的特點，在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的人機界面上開發(fā)設(shè)計化驗站專家系統(tǒng)，實現(xiàn)對化驗站水汽運行的安全監(jiān)督，對故障狀態(tài)發(fā)出報警，對水汽品質(zhì)給出專家分析意見和相應的處理辦法。
　　
　　2.3專家系統(tǒng)在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的實現(xiàn)
　　
　　專家系統(tǒng)在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的作用是讓運行人員參考、借鑒和運用現(xiàn)場專家的經(jīng)驗來指導運行?；炚緦＜蚁到y(tǒng)是研究水汽取樣、儀表、水汽品質(zhì)分析的故障診斷專家系統(tǒng)，系統(tǒng)對運行中發(fā)生的故障迸行檢測和診斷，提出相應的參考對策，并在此基礎(chǔ)上，進一步對水汽品質(zhì)提出專家分析意見，以確保故障的提前報警和盡量避免故障發(fā)生，并給出整個水汽系統(tǒng)實時運行狀態(tài)的專家評審意見。
　　
　　本專家系統(tǒng)采用定時啟動方式以定時監(jiān)控化學量參數(shù)?，F(xiàn)以發(fā)生"化驗站各點水樣溫度均高于40℃這一異常為例，具體介紹專家系統(tǒng)的診斷過程（見圖2）　　
　　如圖2所示，當通過現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)檢測到化驗站各點水樣溫度都發(fā)生異常時，首先處理前臺部分的功能，如報警、使監(jiān)測界面的顏色發(fā)生改變等;同時，在后臺啟動指標異常判斷數(shù)據(jù)庫和故障記錄庫、自動診斷庫等。其中，"指標異常判據(jù)庫"的作用是提供診斷化學量參數(shù)異常的判斷內(nèi)容;后臺啟動的"故障記錄庫"的作用是自動記載化學指標異常的日期、時間、故障表現(xiàn)及建議措施等，此項工作是在后臺自動運行，供日后用戶查詢時使用;"自動診斷庫"是在診斷過程自動發(fā)生后，存儲指標異常判據(jù)結(jié)果的地方，該庫的作用是供日后或現(xiàn)場查看專家系統(tǒng)的診斷結(jié)果，整個專家系統(tǒng)的功能可以通過該庫的"診斷結(jié)果"域反映出來。
　　
　　三、系統(tǒng)功能
　　
　　電廠化驗站現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實現(xiàn)的功能主要有以下方面:
　　
　　（1）實現(xiàn)對整個化驗站的全面監(jiān)控（包括對化驗站模擬量信號和水樣溫度信號的顯示、溫度信號越限報警、參數(shù)設(shè)置、電磁閥的控制等），實現(xiàn)現(xiàn)場無人巡檢，在操作員站即可了解現(xiàn)場設(shè)備的運行情況和各種狀態(tài)參數(shù)，并通過專家系統(tǒng)對故障進行判斷、診斷;
　　
　?。?）實現(xiàn)對水汽化學取樣架所采集的各路水樣的電導率、溶氧量、pH值、鈉、二氧化硅和磷酸根等化學量的在線監(jiān)測;
　　
　?。?）實時信息顯示，歷史數(shù)據(jù)查詢;
　　
　　（4）運行統(tǒng)計報表記錄;
　　
　?。?）參數(shù)報警值的實時和歷史顯示;
　　
　　（6）對水汽品質(zhì)進行安全監(jiān)督和診斷:化驗站水汽監(jiān)督專家系統(tǒng)，對化驗站水汽運行進行安全監(jiān)督，針對故障狀態(tài)發(fā)出報警，并對水汽品質(zhì)給出專家分析意見和相應的處理辦法。
　　
　?。?）實現(xiàn)與電廠MIS相連，使系統(tǒng)的各項實時數(shù)據(jù)及時送入MIS，從而可通過網(wǎng)絡(luò)將監(jiān)測、控制、統(tǒng)計數(shù)據(jù)和設(shè)備基本信息及故障等信息提供給其他用戶。
　　
　　四、結(jié)語
　　
　　將現(xiàn)場總線技術(shù)應用于電廠輔助控制系統(tǒng)，并實現(xiàn)與專家系統(tǒng)的無縫結(jié)合，促進了現(xiàn)場信息、監(jiān)控信息和管理信息的融合、交流和互動。使基礎(chǔ)自動化、管理自動化和決策自動化有機結(jié)合，不僅有效地保證了機組的安全經(jīng)濟運行，而且也大大提高了電廠的運行管理水平。