馬文暉 白育寧

（內(nèi)蒙古烏海市海勃灣發(fā)電廠，內(nèi)蒙古 烏海 016000）

1 FCS與DCS相比較最顯著的特點

1.1 DCS系統(tǒng)是個大系統(tǒng)，其控制器功能強而且在系統(tǒng)中的作用十分重要，數(shù)據(jù)公路更是系統(tǒng)的關(guān)鍵，所以必須整體投資一步到位，事后擴容難度較大。而FCS功能下放較徹底，信息處理現(xiàn)場化，廣泛采用的數(shù)字智能現(xiàn)場裝置使得控制器功能與重要性相對減弱。因此，F(xiàn)CS系統(tǒng)投資起點低，可以邊用、邊擴、邊投運。

1.2 DCS系統(tǒng)是封閉式系統(tǒng)，各公司產(chǎn)品基本互不兼容。而FCS系統(tǒng)是開放式系統(tǒng)，用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設(shè)備連入現(xiàn)場總線，達到最佳的系統(tǒng)集成。

1.3 DCS系統(tǒng)的信息全都是二進制或模擬信號形成的，必須有D/A與A/D轉(zhuǎn)換。而FCS系統(tǒng)是全數(shù)字化，免去了D/A與A/D變換，高集成化高性能，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。

1.4 FCS系統(tǒng)可以將PID閉環(huán)控制功能裝入變送器或執(zhí)行器中，縮短了控制周期，目前可以從DCS的2～5次/s，提高到FCS的10～20次/s，從而改善調(diào)節(jié)性能。

1.5 DCS系統(tǒng)可以控制和監(jiān)視工藝全過程，對自身進行診斷、維護和組態(tài)。但是，由于其自身的致命弱點，其I/O信號采用傳統(tǒng)的模擬量信號，無法在DCS工程師站上對現(xiàn)場儀表（含變送器、執(zhí)行器等）進行遠方診斷、維護和組態(tài)。FCS系統(tǒng)采用全數(shù)字化技術(shù)，數(shù)字智能現(xiàn)場裝置發(fā)送多變量信息，而不僅僅是單變量信息，并且還具備檢測信息差錯的功能。FCS系統(tǒng)采用雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制。因此，它可以對現(xiàn)場裝置（含變送器、執(zhí)行器等）進行遠方診斷、維護和組態(tài)。FCS系統(tǒng)這點優(yōu)越性是DCS系統(tǒng)無法比擬的。

1.6 FCS系統(tǒng)由于信息處理現(xiàn)場化，與DCS系統(tǒng)相比，可以省去相當(dāng)數(shù)量的隔離器、端子柜、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜，同時也節(jié)省了I/O裝置及裝置室的空間與占地面積，有專家認為可以節(jié)省60%。

1.7 FCS相對于DCS組態(tài)簡單，由于結(jié)構(gòu)、性能標(biāo)準(zhǔn)化，便于安裝、運行、維護。

1.8 用于過程控制的FCS設(shè)計開發(fā)要點。這一點并不作為DCS的比較，只是說明用于過程控制或者用于模擬連續(xù)過程類的FCS在設(shè)計開發(fā)中應(yīng)重點考慮的問題。

1.8.1 要求總線本安防爆功能，而且是頭等重要的。

1.8.2 基本監(jiān)控如流量、料位、溫度、壓力等的變化是緩慢的，而且還有滯后效應(yīng)，因此，節(jié)點監(jiān)控并不需要很快的電子學(xué)的響應(yīng)時間，但要求有復(fù)雜的模擬量處理能力。這一物理特征決定了系統(tǒng)基本上多采用主-從之間的集中輪詢制，這在技術(shù)上是合理的，在經(jīng)濟上是有利的。

1.8.3 流量、料位、溫度、壓力等參數(shù)的測量，其物理原理是古典的，但傳感器、變送器及控制器應(yīng)向數(shù)字智能化發(fā)展。

1.8.4 作為針對連續(xù)過程類及其儀器儀表而開發(fā)的FCS系統(tǒng)，應(yīng)側(cè)重于低速總線H1的設(shè)計完善。

2 FCS在火電廠的實際應(yīng)用

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS是一個新型的控制系統(tǒng)，進入我國的時間還不算長，目前在火電廠的應(yīng)用還處于局部領(lǐng)域使用的階段。

ALSPA P320控制系統(tǒng)各部分通過標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)絡(luò)來相互通信，與其他控制部件可以方便地進行通信。ALSPA P320有三大網(wǎng)絡(luò)：

LOCAFIP現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)（WorldFIP），采用 FIP 標(biāo)準(zhǔn)（UTEC64＋601607），用于鏈接輸入輸出模板到P320的C370控制器。

F900數(shù)據(jù)總線（WordlFIP），用于C370控制器之間的數(shù)據(jù)交換和C370控制器與CENTRALOG通信。F900是一種快速的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)，基于IEEE的FIP標(biāo)準(zhǔn)（UTEC64＋601607）的工業(yè)局域網(wǎng)。

CONTRONET控制網(wǎng)使用以太網(wǎng)技術(shù)，用于集中控制層CENTRALOG數(shù)據(jù)庫與操作員工作站之間的數(shù)據(jù)交換。CONTRONET遵照IEEE803.3局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。

通過INTERENT標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，P320可進行長距離通信，進行遠程維護和大型電網(wǎng)控制。

3 FCS在火電廠局部應(yīng)用效果

首先明確FCS的3個關(guān)鍵要點：

3.1 核心：FCS系統(tǒng)的核心是總線協(xié)議，即總線標(biāo)準(zhǔn)。也就是說，只有遵循現(xiàn)場總線協(xié)議的控制系統(tǒng)，才能稱為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。

3.2 基礎(chǔ)：FCS系統(tǒng)的基礎(chǔ)是數(shù)字智能現(xiàn)場裝置。數(shù)字智能現(xiàn)場裝置是FCS系統(tǒng)的硬件支撐。

3.3 本質(zhì)：FCS系統(tǒng)的本質(zhì)是信息處理現(xiàn)場化。這是FCS系統(tǒng)效能的體現(xiàn)。

在通信網(wǎng)絡(luò)方面均遵循現(xiàn)場總線協(xié)議，即都含有做為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心部分，但另一個共同特點是都沒有采用數(shù)字智能現(xiàn)場裝置，仍采用模擬量的測量元件和執(zhí)行機構(gòu)，不具備現(xiàn)場控制功能。失去了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的硬件支撐，信息處理現(xiàn)場化就不能實現(xiàn)，也就是說現(xiàn)場總線的突出特點——降低系統(tǒng)投資成本、減少運行費用和提高運行和管理水平等，未能充分發(fā)揮出來。

4 FCS在火電廠的應(yīng)用前景

4.1 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是目前最新型的控制系統(tǒng)，它是一種全計算機、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線技術(shù)給自動化領(lǐng)域帶來了一場革命，代表了自動化的發(fā)展方向。數(shù)字通信是一種趨勢，也是技術(shù)發(fā)展的必然。從理論上講，雙向數(shù)字通信現(xiàn)場總線信號制技術(shù)必將會給火電廠安全經(jīng)濟運行及提高管理水平帶來實實在在的效益。這是過去在電站中使用過的任何控制系統(tǒng)所無法與之相比擬的。

4.2 作為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心部分--總線協(xié)議，已經(jīng)在火電廠控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)中成功運行，這不僅消除了人們以前存有的許多疑團，也為現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在火電廠推廣應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。

4.3 現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，在以順序控制為主，以PLC（可編程邏輯控制器）為硬件的火電廠輔助車間控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)控制中，可以發(fā)揮最大效益（見例3)。PLC作為一個站掛在高速總線上，充分發(fā)揮PLC在處理開關(guān)量方向的優(yōu)勢?，F(xiàn)場總線在該領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)取得成功，這將是今后一段時間內(nèi)火電廠輔助車間適度集中控制方針得以實現(xiàn)的一種優(yōu)選方案。

4.4 由于目前能滿足火電廠控制要求的數(shù)字式智能現(xiàn)場裝置的品種還很少，理論上的現(xiàn)場總線效益還不能充分發(fā)揮。因此，在大型機組上全面采用典型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的時機尚未成熟。

4.5 目的控制系統(tǒng)不失是一種向FCS過渡性的控制系統(tǒng)，它既保留了DCS系統(tǒng)中功能很強的控制器及I/O模件，同時在通信網(wǎng)絡(luò)又遵循現(xiàn)場總線協(xié)議。我們將該系統(tǒng)稱之為在通信和數(shù)據(jù)傳輸方向遵循現(xiàn)場總線協(xié)議的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)，暫稱該系統(tǒng)為FDCS。

[1]周明.現(xiàn)場總線控制[M].北京：中國電力出版社，2002.

[2]鄧慧,張明,吳永存,范立,張菊軍.大型火電廠現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)設(shè)計[J].中國電力，2009-03-05.