基于现场总线技术的智能化电厂设计

赵 婧

（秦能齐源电力工程设计有限公司济南分公司，济南 250101）

火力发电是我国主要的一种发电模式，随着用电需求的增加，火力发电厂的规模也在不断的增长，应用的技术设备也是越来越先进，自动化、智能化程度也越来越高，这些都在影响着电厂的生产运行模式，要求管理水平和自动化的程度也要随之改变。如今的电厂，特别是大型的火力电厂都在积极地建立智能化电厂管理信息系统，提高电厂的信息化程度，为电厂的控制和管理带来了极大的便利。

1 智能化电厂的概念介绍

智能电厂是指在广泛采用现代数字信息处理技术和通信技术基础上，集成智能的传感与执行、控制和管理等技术，达到更安全、高效、环保运行，与智能电网及需求侧相互协调，与社会资源和环境相互融合的发电厂。智能化电厂融入了非常多的高新科技，包括自动控制技术、信息通信技术以及传感测量技术等。结合传统的分析决策技术和发电技术，以电厂硬件设施为基础建立起来的现代化的电厂。

2 智能化电厂的基本特征

只有具备以下这些技术与设备，才能称之为智能化电厂，比如与传感与测量相关的煤质在线测量技术和智能检测设备等；与信息通信相关的如物联网技术、云计算、信息安全技术、信息智能处理、无线通信技术以及现场总线技术等；自动控制技术则包括环境因素控制技术、人机界面控制技术、优化控制策略、APS以及源网协调控制技术等；分析决策技术则需要有决策支持、远程诊断、ERP、SIS 以及仿真技术的支持。只有具备了这些技术，才能是一个比较完善的智能化电厂系统。智能化电厂管理系统的主要的特征表现在：工程、生产过程、人员行为管理、物流流转以及管理的智能化。

3 现场总线控制系统的特点及在智能化电厂的应用策略

3.1 现场总线三大特征

（1）系统的开放性。目前，火力电厂基本上都是通过分散控制系统来对单元机组进行控制，也就是DCS。这是一种封闭是的网络结构，如果要接入其它常见的智能设备是非常困难的。现场总线系统则是一种开放式的网络结构，每个控制器节点都在各个现场，现场的智能设备也都设置有监控装置，这种分布式的控制结构，可以选择各种形式的网络拓扑结构，对于通信介质的要求也比较少，很多的传输介质都可以使用，并且采用这种控制系统，很多功能都分散开来，不用全部通过主机。

（2）系统的分散性。现场总线系统有着显著的分散性，容错能力更强，系统的建设也更加的灵活，扩建或者重组都不会有太大的难度。总线系统可以集成很多的功能，完成调试、校验之类的工作，一些简单却经常出现的问题可以由系统自行解决，大大的减少了维修人员的工作量。

（3）系统的低成本。系统的成本不单单来自于造价，还应该包括其运行的费用，比如维护费用。现场总线系统的开发周期更短，分散式的结构其信号的传输方式也变成了1对N，不需要重复的进行多次的A/D、D/A 转换，相关的装置也减少了很多，不需要专门的布线或者维护。所以说现场总线系统的成本会比DCS低。

3.2 DCS 系统的劣势及现场总线技术分析

管理系统的信息化是现代电厂企业发展的必然趋势，管理信息系统的应用也会越来越广泛，可以为管理者提供及时、准确有效的信息，帮助进行管理和决策，管理信息系统有助于实现对于电厂的优化控制和管理，提高各个环节的运行效率，以及他们之间的协调性。要想实现对于电厂的信息化管理，就需要有很多独立功能的子系统来完成各个环节的工作，只有这些系统集合起来才能完成电厂的生产，而这一过程将会是非常复杂的。DCS 系统的重要性不言而喻，但是，它只能通过I/O 子系统进行生产监控，获得的信息量有限，无法提供充足的系统和设备的状态信息，也就难以对他们进行智能化的管理和维护。

3.3 现场总线技术在智能化发电厂的应用策略

正是随着电气设备微机化、智能化的程度不断提升，发电厂的电气监控系统才逐步的得以实现。电气设备的联锁、测量以及保护功能所使用的电气装置都是和通信网络分开的，所以，通过网络通信来对电气负荷监控其风险要明显的低于对工艺负荷进行监控，并且，市场上的这种监控系统也已经比较成熟，在很多的监控系统网络中都有应用。要想提升现场总线技术在电厂电气监控系统的中应用效果，可以从以下几方面来入手：一是要做到在信息化系统的建设过程中一定要尽量的实现合理化的投资，在建成系统和平台以后能够有效的降低电厂的运行和管理成本，实现电厂效益的提升。二是要求设计人员应该是根据电厂自身的特点，在现有的自动化产品上进行进一步的开发，要求现场总线标准和智能装备的选择符合本厂的需求，不要过分追求统一的标准。三是电厂的控制系统应该是多元化的，哪种合适就使用哪种，不用一定要使用某一种控制系统。现场总线控制系统与电气控制管理系统相比较有了相对改进的地方，首先与DCS 系统之间能够通过网络环境实现信息交互。这就能更好地实现了系统之间的信息交互，减少硬接线的实际使用，降低投资的费用，减少生产的成本。

4 结束语

现场总线的控制技术优势在于能够最大化的提高现场系统的数据搜集效率和设备管理效率，同时还能够有效的降低控制系统的成本问题，实现了大范围的信息共享与交互，摆脱了以往传统系统的信息交互不畅通、系统控制过于封闭的问题。利用现场总线控制系统可以全面的提升企业的内控质量和市场竞争力。随着现场总线技术的不断完善，以及相关技术标准与行业协议的逐步趋同，该技术必然会在更大范围内实现数据的交互与远程控制，同时也会在推广过程中积累足够多的现场控制经验，从而为该技术今后更深入的改进与优化提供实践经验基础。预计在不久的将来，现场总线的技术将会逐步在电厂自动控制系统中得到推广应用，为智能化电厂提供丰富的数据基础，这是自动化控制技术发展的方向。