現場總線技術在電力行業(yè)應用分析

時間:2009-08-11

來源:中國傳動網

導語:現場總線技術是隨著電子、儀器儀表、計算機技術和網絡技術的發(fā)展而于80年代中期產生的,現場總線技術是控制、計算機、通訊技術的交叉與集成

  現場總線技術是隨著電子、儀器儀表、計算機技術和網絡技術的發(fā)展而于80年代中期產生的,現場總線技術是控制、計算機、通訊技術的交叉與集成,幾乎涵蓋了所有連續(xù)、離散工業(yè)領域,如過程自動化、制造加工自動化、樓半自動化、家庭自動化等等。它的出現和快速發(fā)展體現了控制領域對降低成本、提高可靠性、增強可維護性和提高數據采集的智能化的要求。隨著市場需求的急劇增長和包括智能儀表在內的現場總線產品的大量出現,現場總線技術在工業(yè)控制領域將會扮演越來越重要的角色。   國內有少量的石化和化工裝置采用了現場總線控制系統(tǒng)(FCS),起到了小規(guī)模示范作用。在火電站部分裝置中也具備采用FCS的條件,但實施起來就比較困難。首先,對電站設計來說是完全不同于DCS和PLC,DCS和PLC是以I/O和處理器為核心的,而FCS是以智能化的現場儀表和設備為核心的;DCS和PLC的控制任務完全由處理器來完成,而FCS的控制任務基本上由現場儀表和設備來完成,因此,從設計的思路、方法等方面將有很大的變革,這對于須嚴格遵從設計規(guī)程的電力設計院來說,進行這種變革絕非易事。其次,FCS的應用對生產和管理具有很大的沖擊性,如何利用FCS將火電站的生產和管理提高到一個新層次本身就是一項富有挑戰(zhàn)意義的課題。所以,從設計到生產,從生產到管理,在尚未做好面對FCS的準備的情況下,將FCS引入火電站(即使是火電站的一部分)是比較困難的。   雖然作為一個完整的現場總線控制系統(tǒng)目前還難以迅速應用到火電站中,但作為這一技術的現場總線產品已在火電站中得到越來越多的應用。因為,這些現場總線產品符合了火電站追求高效可靠的目標?,F場總線產品在火電站的應用采用的是集成的方式,包括現場總線與DCS的集成、現場總線與PLC的集成和現場總線與信息網絡的集成。   DCS已廣泛應用于火電站主設備的控制系統(tǒng),現場總線的應用要借助于DCS。這樣既豐富了DCS的功能,又推動了現場總線和FCS的發(fā)展?,F場總線和DCS的集成有兩種方式:現場總線與DCS的I/O總線集成;現場總線與DCS網絡的集成。前者是現場儀表或現場設備通過現場總線與現場總線接口單元通信,現場總線接口單元再通過I/0總線與DCS處理器通信。后者是現場儀表或現場設備通過現場總線與現場總線服務器通信,現場總線服務器直接掛在DCS網絡上。   PLC已廣泛應用于火電站輔助設備的控制系統(tǒng),現場總線的應用也要借助于PLC?,F場總線中,象Contr01.Net、ProfiBus等本身就是PLC的主要供貨商支持的,而且這些現場總線技術和產品已集成到PLC系統(tǒng)中,成為PLC系統(tǒng)中的一部分或者成為PLC系統(tǒng)的延伸部分。以ControlNet為例,ContmlNet最早由美國Rockwell Automation于1995年10月提出,它是一種高速、高確定性和可重復性的網絡,特別適用于對時間有苛刻要求的復雜應用場合的信息傳輸。在火電站中應用十分廣泛的PLC系統(tǒng)之一ControlLogix系統(tǒng)就是利用ContmlNet構筑分布式I/O網絡系統(tǒng)的。作為PLC系統(tǒng)的延伸,ControlNet還被用作廠級控制網連接整個火電站的輔助系統(tǒng),包括除灰除渣系統(tǒng)、輸煤系統(tǒng)、水處理系統(tǒng)等,通過ControlNet可以實現全廠輔助系統(tǒng)的集中監(jiān)控和數據共享。   現場總線在網絡方面的特點使其與信息網絡的集成變得十分自然。工業(yè)以太網便是一個典型例子。工業(yè)以太網雖不屬于現場總線的12種國際標準,但隨著其迅猛發(fā)展,工業(yè)以太網已成為事實上的工業(yè)標準。隨著以太網的通信速率的不斷提高和全雙工交換式以太網的誕生,以太網的非確定性問題已經解決。目前火電站的廠級信息網絡系統(tǒng)幾乎都是采用以太網,通過工業(yè)以太網可實現現場總線與信息網絡的集成。   目前在火電站中,壓力變送器等儀表一般都選用智能型、支持HART通信協議的。但這些儀表并沒有構成HART通信網絡,HART通信僅用于通過手操器來對儀表進行設定。這一方面說明了火電站在智能儀表方面已經為現場總線技術的應用提供了一些條件,另一方面也說明了現場總線在火電站的應用確實具有一定的阻力,這種阻力主要的并不在于投資方面。
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