0 导言
现场总线操控技能作为一门新式技能，已广泛、成功地运用在石化、化工、冶金、医药、市政工程、楼宇、建材等多个职业。与其构成明显对照的是现场总线技能在电厂进程操控中的实质性施行却一直不多，究其原因首要有以下几点[2]：
① 从2002年下半年开端，电力供应缺口导致很多电厂项目工程建造的首要精力放在如安在最短时刻内完结项目规划使命，惯例技能计划天然成为首选;
② 工程技能人员对现场总线技能优势的了解仅局限于节约电缆、功用涣散、设备信息数字化，缺少运用的积极性;
③ 电厂进程操控回路具有相关度高、操控功用杂乱、安全性和安稳性要求高级特色，要求对现场总线技能的实在把握和实践验证;
④ 现场总线仪控设备比惯例仪控设备价格高，总线型设备的挑选规划还相对较小，也在必定程度上阻止了现场总线技能在电厂进程操控中的很多运用。跟着知道的进步和技能的开展，这样的局势近期已有所改动。如在华能玉环电厂补给水、废水体系中成功完结了现场总线技能的全面运用，化水操控体系在较短时刻内完结了设备、调试，并很快投入运转，由此说明晰现场总线在电厂辅助生产操控体系中运用是彻底可行的。
1 国内外现场总线火电厂运用现状
山东莱城电厂扩建工程3#、4#机组选用西门子TELEPERM-XP涣散操控体系，400V及以下的电动机在开关柜中配套西门子公司的SIMOCODE电动机操控维护设备，经过ProfibuS现场总线与TELEPERM-XP相衔接。现在电厂已投入运转，现场总线体系运转根本安稳。江阴夏港电厂5、6#机组(2×330MW)选用Fox-BORO公司的FA涣散操控体系，380V开关柜选用西门子公司的SIMOCODE电动机维护操控设备，经过Profibus-DP与FA涣散操控体系相衔接。6kV马达选用WDZ400系列国产智能设备，重要信号经过硬接线与涣散操控体系相连，其它信号经过Modbus总线与FA涣散操控体系衔接。浙江国华宁海发电厂(4×600MW )操控体系选用西门子TELEPERM-XP涣散操控体系。现场总线操控体系的操控规划为闭式水体系34个现场总线电动门(现场总线电动门配AUMA公司的AUMATIC电动执行器)，现场总线规范为Profibus-DP，选用冗余总线接口与TELEPEM-XP衔接。
华能玉环电厂(4×1000MW)在锅炉补给水体系、废水体系中彻底选用Profibus现场总线技能通讯的方法，将气动门电磁阀、气动调理阀、流量变送器、压力变送器、化学剖析外表、水泵电动机、风机电动机、加药变频器等操控设备连在一起。一切的底层设备都具有数字通讯接口，从操控室到现场之间除了作业电源外，没有任何直接的操控硬接线，一切的操控室的指令和现场设备的状况信息都经过现场总线进行传输。现在已成功投入运转[3]。
上世纪90年代末，现场总线操控体系就现已在国外的电厂中得到运用，如SMAR公司的systern302就曾先后在美国的 Seattle Steam、Mohave Generation Plant、Duke power Oconee Nuclear Power Plant、墨西哥的Mazatlan、Guaymas、巴西的CESE等6个电厂中的15台锅炉上得到的运用。其间最大的锅炉容量为600t/h, 最大的单元机组容量为158MW，这些现场总线操控体系除了完结一般的数据收集功用之外，还完结了焚烧操控、给水操控、过热汽温操控、再热汽温操控、除氧器操控以及电机的启停操控、联锁维护和报警等功用。
德国Niederaussem电厂较全面地运用了现场总线。该厂选用了Profibus-DP和HART两种现场总线。整个体系包含900台马达、400个电磁阀、1000个阀门定位器和电动执行机构。这些智能设备均经过Profibus-DP与DPU相连。经过选用Profibus 现场总线体系，真实完结了全厂监控，供给愈加完善有用的设备确诊功用，完结现场设备的长途编程和维护，完结了全厂数据的会集箕理，使设备的状况检修成为可能，供给更多的设备信息使操作和维护得到优化。
2 现场总线火电厂操控关键问题技能剖析
经过多年来现场总线在多个职业的成功运用以及在电厂辅助生产体系的施行经历堆集，特别是 Nieder – aussemK 机组及上海赛科项目中现场总线技能的全面成功运用[4]，为咱们在国内火电机组操控上推广现场总线技能运用供给了有力的支撑。推广现场总线在机组操控中的运用，应要点考虑以下几个方面的问题。
2.1 牢靠性和可用性
电厂发电机组接连安全安稳运转是至关重要的。操控体系的牢靠性是保证机组可用率的重要要素。为了进步体系的牢靠性，现场总线技能(FF和Profibus)现已选用了多项办法，常用的有涣散和冗余二项。
① 涣散方面。对FCS体系而言，首要经过网络涣散和操控涣散来进步可用性。除掉将一般操控功用下放到现场，规划中经过上层网络的区域区分和基层网络的危险办理等，做到一个回路的毛病不影响到另一个回路。在工程规划中，主张首要操控战略仍是选用惯例DCS运用方法，按工艺体系涣散在不同的操控器内完结，功用涣散可以满意要求。火电厂机组操控中存在很多操控回路之间的彼此联锁、信号交流，当不同检测操控设备处在不同网络分段时，怎么保证它们之间联锁、交流信号的实时牢靠性将是一个需求重视的问题。
② 冗余方面。现场总线体系经过主站网络冗余、变送器冗余、总线电源冗余、链路设备冗余、操控器冗余、冗余别离等完结。其间链路设备、电源、主站网络和操作员站冗余是现场总线体系常用的冗余办法。在工程规划中可以对一切具有冗余总线接口的电动执行机构、马达驱动操控设备等设备考虑选用冗余总线衔接;操控体系中一切总线电源也应该冗余装备。现在FF的Hl和Profibus-DP已完结了网段介质冗余，但由于Prfibus-PA设备一般没有冗余接口，PA网段还没有完结冗余。对此，在工程规划中可经过将冗余装备的变送器等总线设备涣散在不同网络分段中来进步体系的牢靠[5-6]。
经过确诊可以进步体系的可用性。如冗余的备用设备状况和切换状况，经过确诊，证明冗余的备用状况和切换状况，然后警示操作员替换冗余设备组中毛病部分，使其预备好在下次毛病发生时能正常投入。
别的，为进步体系的牢靠性，整个现场规划内的通讯光缆应至少有50%的冗余量。一起为了在一路通讯光缆发生损坏状况下不影响通讯的正常进行，应运用两种光缆途径敷设。由于互联到现场总线的计算机或操控器可以方便地被其它计算机监控，因而，现场总线技能的电厂运用是牢靠的。
2.2 实时性
在火电厂机组操控运用现场总线操控技能，现场总线的实时性是一个需求重视的内容。咱们对一些潜在供货商的操控体系进行了了解。其间，Profibus总线的数据为：一个典型的经过Profibus-PA总线衔接的智能外表的呼应时刻为10ms;一个典型的经过 Profibus-PA总线衔接的执行机构的呼应时刻为15ms;一个Profibus-DP从站的呼应时刻<0.3m;Profibus总线体系中一条DP分支的查询循环周期是2ms;一条PA分支的查询循环周期是80ms。
在DCS技能规范中对现场信号的收集周期要求为：一切模拟量输入每秒至少扫描和更新4次，一切数字量输入每秒至少扫描和更新10次。为满意某些需求快速处理的操控回路要求，其模拟量输入信号应到达每秒扫描8次，数字量输入信号应到达每秒扫描20次。由此可见，Profibus总线和FF总线彻底可以满意机组操控对一般输入、输出信号处理的实时性的要求。鉴于现在FF总线宏周期一般在100ms-1s之间，这还无法满意电厂机组操控中的快速处理回路的时刻(50ms左右)要求。因而，体系中为安全或快速呼应而设置的开关量信号，咱们仍是考虑选用惯例DCS的FO模块来处理。
2.3 毛病影响性
现场总线操控体系的网络规划至关重要，不只要依据体系I/O点的规划，并且要依据设备的地理分布、功用的相关性等要素。规划各层网络的掩盖规划，支路的数量，支路及分支的长度、各分支的设备数量等，这些规划对体系的功能、硬件装备等都有重要影响。因而，在工程运用中各工艺子体系应依据工艺相关性和现场安置方位状况进行网络分段规划。进行网络分段规划时应遵从以下准则：每个网段上挂接的现场总线数量不超越6个;冗余设置的现场外表应接入不同网段;工艺上并排运转或冗余装备的设备其相关驱动设备应衔接在不同的网段上。操控体系应依据工艺流程合理装备总线数量和挂接的现场设备，保证任何一条总线毛病时，只发生工艺体系的部分毛病，不会引起机组的危殆状况，形成整个工艺体系停运，并将这一影响约束到最小。
鉴于现在现场总线在机组操控中的运用还处在起步阶段，可能在详细工程施行中还会碰到一些意想不到的状况。为最大程度地下降现场总线的工程运用危险，保证机组安全顺畅投产，引荐对机组安全运转至关重要的维护体系仍选用惯例 DCS 方法完结。
2.4 其它规划及设备考虑
要使现场总线回路可以正常运转，总线回路的正确规划和组态非常重要。依据现场总线体系工程攻略要求和其它工程运用经历，需求考虑如下几个方面：现场总线网段的规划应考虑网段总的电流负载、电缆类型、总线干线长度、总线支线长度、电压降和现场设备数量、总线的拓扑结构方式等。总线网段上可挂的设备最大数量遭到设备之间的通讯量、电源的容量、总线可分配的地址、每段电缆的阻抗等要素影响。
为进步总线作业效率，在规划和组态时应尽量削减设备在总线上的通讯量。详细应留意以下几点：
关于简略的单回路调理运用，尽量将PID操控模块放在现场阀门的智能执行机构中，这样可削减DCS操控与现场阀门执行机构之间的通讯量。
