现场总线技术在电厂电气控制系统中的应用

吴爽

摘 要：当前火力发电厂管理中采用的自动化技术使得我国现阶段的火力发电厂管理以及控制实现全面一体化的发展，现场总线技术自身的作用至关重要。文章对现场总线技术在火力发电厂电气控制系统中的应用进行分析，分析了此类技术的优势及特点和应用成果分析，并概述了现场总线技术在火力发电厂的实际应用情况，旨在促进电气控制系统的功能逐步趋于完善。

关键词：现场总线技术；电气控制系统；应用

1.现场总线技术的应用优势

现场总线技术与传统的电气控制系统相较，具有一定的性能优越性，主要是因为此项技术具有较强的开放性网络结构以及系统的分散性，且此项技术的应用的实际成本较低。

现场总线控制系统是一类通过分布式结构为基本系统框架的体系，在工作现场分别布置相应的控制器，通过有效的节点进行布置，然后通过具体的智能设备进行全面监控，最后形成网络图，使设备主机的各项监控工作得到有效分散。这样不仅有效提升管理效率，还能不断提升主机的有效寿命。現场总线系统实际的开放型较好，通过网络状分布在系统中。此外系统具备相应的通信设备，使得电厂在开展各项工作时能够实现信息之间的交互传递。

由于现场总线技术所采用的控制器实际节点较为分散，使得完整的系统被切割成不同的部分，发电厂的各项管理工作的难度较低，降低了实际劳动程度。此类分散性使得系统的实用性和灵活性有效提升，过去传统的DCS系统自身的封闭性能较强，研究人员实际开发的所耗费的资源较多，成本较大。现阶段采用的现场总线技术所引进的OEM技术使得系统开发的时间大幅度较低，降低了各类资源的消耗量。现场总线技术改变了传统的传输方式，通过信号的模拟实现分布结构，也减少了后期的各项维护费用。火力发电厂引入现场总线技术，现场各项操作环节的工作都能通过系统完成，大幅度降低了工作人员实际的工作强度。由此可以看出现场总线技术的成本要低于其他相关的控制系统。

2.电厂电气控制系统中现场总线技术应用现状

现阶段，电厂电气控制系统应用的现场总线技术主要作用于实现系统运行到自动化控制。具体来说，由于电厂电气控制系统的自动化建设需要采用大量智能仪表数字化通信方式以及相关智能执行机构。现场总线技术能够使上述自动化内容通过总线接口介入到现有的PLC以及DSC中，这就在很大程度上提高了运行使用效率。然而，受资金投入力度限制，许多电厂的电气控制系统并没有采用现场总线技术来进行自动化系统建设，这就使得短时间内，电厂电气控制系统难以实现整体的总线控制目标。科学力度不够主要体现在，总线标准不统一问题上这种情况，就使得未来电气控制系统过渡到总线控制系统要而临极大挑战为此，相关建设人员应在明确电厂电气控制系统现场总线技术作用范围以及作用特点的基础上，找出具体优化的方式方法。

3.电气控制总线控制系统配置方案

3.1现场总线控制系统配置方案

对于现场总线控制系统配置方案，我们从控制系统的网络结构以及数据采集方式两个方面进行分析。现场总线控制系统网络结构采用的是分层分布的开放性结构，在系统的功能上进行分层，在设备布置上进行分散。该网络结构为两层网三层设备。两层网主要指的是监控主站层与哥哥给通信子站层之间的以太网以及通信子站层与间隔现场之间连接的总线网；三层设备指的是，监控主站层、间隔层以及通信子站层。对火力发电厂中所用的设备机组，在运行过程中的信号采集方式，除了一些控制量信号采用的是硬线直接与DCS系统连接外，其他的监测信号都是通过专门的监控装置与现场总线控制系统，然后在将信号以通信的方式传送给DCS系统。

3.2现场总线控制系统的优缺点

现场总线控制系统中充分的发挥了DCS系统的优势，根据现有的总线设计理论，采用综合智能测控单元对系统中所有设备信息进行采集预计转换。对于一些重要的信号以及控制信息，采用直接接入DCS系统与专设装置通信转换方式相结合的方式，有选择性的选用信号采集的方式，有效的保证了系统运行的稳定性，又避免了系统通信不畅而导致的监控失常现象。利用综合智能测控单元进行电气信息的采集，不仅能够完成数据采集工作，并且能够进行一定的预处理。在系统的维护方面，由于分布式网络结构，在系统中还配制了电气工程师站，便于在故障发生时能够及时的进行维护，给系统的维护提供了极大的便利。

4.现场总线控制系统中总线的选择

现场总线控制技术不断的发展，开发出来的总线具有上百种，对总线的选择需要根据具体的情况，结合总线适用领域。这就要求在选择总线前，对火力发电厂电气控制系统的特点进行详细的了解，其特点包括以下几个方面：（1）火力发电厂的用电系统实现的是顺序控制，也就是数字量的控制。其中模拟量信号只能用于监视，不能参与到逻辑控制中，并且这种控制过程与模拟量控制有很大的差别，在本质上也存在很多不同之处。（2）电厂电气控制系统对系统中的一些功能反应时间要求较高，需要动作等在最短的时间内做出反应，但是这些功能可以通过继电保护装置、故障滤波器等电气设备来实现，这样可以相应的降低一些对系统的要求，但相比于热力控制系统来说，电气控制系统的要求还是高出许多。因此，一般来说火力发电厂电气现场总线控制系统采用高速现场总线。（3）火力发电厂电气控制系统需要控制的对象较多，在运行过程中会产生大量的信息，对信息的采集、整理工作提高了要求；（4）火力发电厂电气控制系统中的智能设备一般都连接在380V或6KV的配电装置中，装置中一般不会有水汽以及粉尘等污染物，随意这就降低了总线防爆特性。但是配电装置中的电磁干扰较强，所以要求现场总线木身具有较强的抗电磁干扰能力；（5）随着火力发电厂的规模越来越大，而电厂的配电装置又是分散在厂区的各个部分，多以就对总线的长度有一定的要求，一般采用传输距离长的总线。

5.结语

总而言之，通过运用现场总线控制技术来实现对火为发电厂电气控制系统的过程中，主要通过对现场各项数据进行采集的方式实现，这不仅能够及时掌握现场系统故障，提高运行安全性、稳定性上具有重要意义，同时通过该技术的应用还可有效实现对电厂成本投入的控制，在提高经济效益上也有显著效果。

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