胡曉光

摘要：現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System，F(xiàn)CS）方便了火力發(fā)電廠的控制。這種技術(shù)不但極大的促進火力發(fā)電廠的發(fā)展，同時提出了更高的要求。本文就這種技術(shù)優(yōu)勢，設(shè)計思路和在調(diào)試過程中出現(xiàn)的問題進行討論，并提出相應(yīng)的解決方法，為火力發(fā)電廠現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的設(shè)計提供思路。

關(guān)鍵詞：火力發(fā)電廠;現(xiàn)場總線;調(diào)試;數(shù)據(jù)處理

現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（簡稱FCS）是用現(xiàn)場總線將控制器互聯(lián)構(gòu)成的控制系統(tǒng)，分布控制系統(tǒng)（簡稱DCS）的更新?lián)Q代產(chǎn)品。因為其模式非常適用于火力發(fā)電廠，所以開始逐步應(yīng)用。但是，就目前而言，這一技術(shù)還需要完善，在調(diào)試中仍存在許多問題。因此，企業(yè)有必要對問題進行探討分析，消除安全隱患。對此，可以建立相應(yīng)的調(diào)試標(biāo)準(zhǔn)，以保證總線質(zhì)量。

一、FCS的優(yōu)勢

1.1節(jié)省資源

FCS最主要的特點是信息化處理，在設(shè)計中減少了I/O裝置的使用量，優(yōu)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，減少了鋪設(shè)面積，節(jié)省了安裝，維護等費用。

1.2抗干擾能力強

相對于DCS，F(xiàn)CS采用全新的數(shù)字化通信，準(zhǔn)確度提高，抗干擾能力強，因此，系統(tǒng)的安全性和準(zhǔn)確性大幅增強。

1.3管理模式的改變

因為FCS采用雙向通信和現(xiàn)場總線控制，可以對設(shè)備進行遠(yuǎn)程操控，診斷，這種管理模式的優(yōu)勢是DCS無法相比的。

1.4兼容性好

FCS作為開放式系統(tǒng)，其兼容性強，可以方便擴容，也可以實現(xiàn)邊使用邊擴展。

二、影響現(xiàn)場總線調(diào)試的因素

2.1總線系統(tǒng)設(shè)計

對比DCS，總線設(shè)計系統(tǒng)要求嚴(yán)格，前者所有設(shè)備提供信號基本一致，無需進行規(guī)劃統(tǒng)一，而后者對于信號，距離的要求十分苛刻，例如，過程現(xiàn)場總線 （PROFIBUS） 和基金會現(xiàn)場總線（FF）的要求?？偩€系統(tǒng)設(shè)計難點在于其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的確定，拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)置決定了FCS的效率，并且設(shè)計的是否合理還影響到其安全性。設(shè)計時因無明確標(biāo)準(zhǔn)所以主要依靠設(shè)計人員的經(jīng)驗，即使有相關(guān)案例可以參考，但還是埋下了隱患。

2.2工程組態(tài)

因為系統(tǒng)的組建涉及硬件和軟件，硬件由不同廠家所提供，因此各廠家實現(xiàn)數(shù)據(jù)流動的數(shù)據(jù)格式不統(tǒng)一，這樣就會導(dǎo)致大規(guī)模的組態(tài)只能在現(xiàn)場調(diào)試。并且，相比于DCS，F(xiàn)CS更多的選用了數(shù)字智能現(xiàn)場設(shè)備，對此不但要關(guān)注設(shè)備的準(zhǔn)確度，使用壽命等指標(biāo)，而且要特別關(guān)注與總線系統(tǒng)的接口是否匹配?？偩€設(shè)備組態(tài)與設(shè)備具有很大關(guān)聯(lián)，所以工程量大會對相應(yīng)的調(diào)試時間造成影響。

2.3工程出廠驗收

由以往的經(jīng)驗來看，DCS廠商會進行系統(tǒng)的硬件組裝和軟件的組態(tài)，而如果FCS沿用這種模式則會出現(xiàn)很多問題，例如，對設(shè)備的熟悉程度以及如何使用，F(xiàn)CS廠商很難做到非常了解。所以，系統(tǒng)設(shè)備制造商和FCS廠家應(yīng)密切合作，相互交流，最終確定方案。

2.4總線系統(tǒng)工程軟件恢復(fù)和通道測試

DL/T 5294—2013《火力發(fā)電建設(shè)工程機組調(diào)試技術(shù)規(guī)范》中規(guī)定：調(diào)試方配合廠家對各控制器進行軟件恢復(fù)，根據(jù)DCS I/O清冊核查I/O模件類型和數(shù)量，進行通道測試。這個規(guī)定只適用于DCS，對于FCS并不適用，導(dǎo)致調(diào)試工作很難完成。

結(jié)合以往經(jīng)驗，在進行總線控制系統(tǒng)調(diào)試時完成下列操作：線路檢查，通信檢查，供電是否穩(wěn)定，畫面是否清晰，出現(xiàn)故障能否自動報警，冗余功能是否正常。

2.5施工前的技術(shù)交底和設(shè)計到貨核查

現(xiàn)場總線技術(shù)是一項新技術(shù)，在安裝前需要對施工單位進行技術(shù)培訓(xùn)。通常是參考《火力發(fā)電廠現(xiàn)場總線安裝技術(shù)導(dǎo)則》，此外還可以通過圖片，視頻等案例詳細(xì)介紹安裝施工要求。若施工單位有能力可以編制該工程的標(biāo)準(zhǔn)流程圖。但是大部分的火電工程因為不可抗力導(dǎo)致無法進行此流程，施工質(zhì)量無法得到保證，為長期的運行埋下隱患。

設(shè)計到貨核查也是對安裝調(diào)試進度影響較大的因素之一。因現(xiàn)場調(diào)試會遇到各種各樣，不可抗力等因素，需優(yōu)化和調(diào)試的地方過多，會導(dǎo)致工程的配套設(shè)備出現(xiàn)供貨不足的情況，對此，設(shè)計單位在設(shè)計時要充分考慮這一因素。此外，F(xiàn)CS設(shè)備的關(guān)聯(lián)性要求必須按照設(shè)計來進行供貨，但在實際當(dāng)中，常常會出現(xiàn)供貨錯誤等情況，例如應(yīng)是FF供貨卻為PROFIBUS。這種錯誤往往會導(dǎo)致設(shè)計出現(xiàn)更改或者暫時停工，對安裝時間造成很大影響。

2.6抗干擾問題

抗干擾問題是FCS應(yīng)用中的一大難題。因為現(xiàn)場總線在電廠中架構(gòu)，勢必會穿過某些惡劣的電磁環(huán)境地區(qū)，如何減少電磁干擾，是設(shè)計方要深入思考的問題。

三、FCS設(shè)計要點

3.1設(shè)計思路和應(yīng)關(guān)注的問題

對照DCS的設(shè)計方法，F(xiàn)CS可以進行如下設(shè)計：首先確定應(yīng)用場合，其次是根據(jù)實地考察選擇設(shè)備，再次根據(jù)設(shè)備確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，最后選擇電纜。因火力發(fā)電廠需要控制的單位很多，而分布又很不均勻，所以如何進行控制器的分配和如何合理規(guī)劃是需要特別注意的問題。

3.2確定總線標(biāo)準(zhǔn)

上文提到，目前最主要的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)分別是過程現(xiàn)場總線和基金會現(xiàn)場總線。兩種標(biāo)準(zhǔn)分別適用于不同的領(lǐng)域，但都比較適合于火力發(fā)電廠的控制。雖然這種技術(shù)非常方便，但不適用于任何場合，例如在觀測點密集的場合，使用FCS并不是最佳選擇，比如需要實時測溫的鍋爐內(nèi)壁，就比較適合用采集模塊來匯入總線網(wǎng)絡(luò)。如果采用FCS模式就會導(dǎo)致系統(tǒng)變得復(fù)雜，系統(tǒng)的安全性和準(zhǔn)確性降低。所以要根據(jù)實際情況來進行設(shè)計。

3.3拓?fù)湓O(shè)計

拓?fù)湓O(shè)計的好壞直接決定了FCS的實用性。因此，拓?fù)湓O(shè)計是FCS的設(shè)計重點。其要求分別是1.確定拓?fù)浣Y(jié)構(gòu);2。劃分區(qū)域;3.對區(qū)域進行分別設(shè)計;4.對網(wǎng)段總線長度進行分析設(shè)計;5.解決其他問題如抗干擾問題。

3.4電纜設(shè)計

電纜的選用應(yīng)選擇A型標(biāo)準(zhǔn)通信電纜而不是普通的通信電纜。在設(shè)計時要注意不能講冗余的電纜和主要的電纜敷設(shè)在一起，并且在設(shè)計完成后檢測系統(tǒng)的響應(yīng)時間，確保可以達到要求。

四、結(jié)束語

現(xiàn)場總線技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用前景越來越廣泛，現(xiàn)階段成熟的火力發(fā)電機組有很多，值得我們借鑒。但是由于一些頻繁出現(xiàn)的實際問題，相關(guān)的調(diào)試技術(shù)還有待完善。相信隨著此技術(shù)的不斷發(fā)展，這項新技術(shù)會越來越成熟，不久的將來一定能更好的服務(wù)社會，讓火力發(fā)電廠取得更高的成就。

參考文獻：

[1]陸杰鋒，徐燕娟.現(xiàn)場總線技術(shù)在火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用研究[J].電子世界，2019

[2]李友根.火力發(fā)電廠電氣控制系統(tǒng)中現(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用及故障排除[J].電子世界，2018