现场总线技术在热电厂中的应用

李贺延

摘要：热电厂中应用现场总线技术，可以提高电厂建设质量与效率，提高热电厂的运行质量。通过分析现场总线技术的优势，探讨热电厂中应用现场总线技术的具体措施，发挥现场总线技术的优势，改善传统技术的不足，实现热电厂的高效运行。

关键词：热电厂;现场总线技术;具体应用

随着热电厂持续推进信息化建设，以对生产活动展开信息化管理，构建完善的信息管理系统是势在必行的。热电厂生产过程管理控制的主要系统就是DCS控制系统，通过引入现场总线技术，实现全面监控与控制设备运行情况，及时预警设备故障问题，能确保热电厂生产活动的顺利进行。

1、热电厂中应用现场总线技术的优势

热电厂中应用现场总线技术，可以改善传统技术的不足，提高热电厂控制设备的运行质量与效率，其优势体现为：

首先，应用较为灵活。现场总线技术有着极强的兼容性，可以用于市面上多种控制系统;热电厂DCS控制系统中应用现场总线技术，演化为FCS控制系统，可以将控制节点设置在设备就近位置，现场总线技术可以让控制器和现场设备实现信号双向传输，这样就能够管理针对性管控各个节点并对设备进行远程维护，实现功能控制的基础上，增加系统布设的灵活性。

其次，热电厂范围内，通过灵活布设监控节点形成控制系统，可以监督与控制处于不同位置的设备，并且大量减少电缆、电缆桥架、敷设空间及安装工作量，细化复杂的控制系统，降低主机控制压力;通过现场总线技术可以延长主机使用寿命，提高整体控制效率;同时，设备采购也更为灵活，实际中多选择多种信息传输方式以满足热电厂的生产需求。

最后，现场总线技术能实现多种智能化功能，能够增加现场级的信息处理和控制能力，而且具有丰富的状态、诊断和参数等信息;可组态设备通过实时状态和报警诊断，快速发现设备故障位置、原因，节省人力成本和提高系统可用性;采用设备只能管理软件，记录设备的历史运行情况和诊断信息，对设备状况进行预判，降低故障发生的概率。

2、热电厂应用现场总线技术应用存在的问题

热电厂应用现场总线技术时，存在一些普遍性问题，现将这些问题整理归纳如下：

2.1 采购成本较高

现场总线技术应用时需要用到各类型总线设备、智能仪表等，这些设备、仪表采购成本较高，而且热电厂需要采取高精度的仪器，国内此类型仪器生产厂家较少，若采用进口产品或品牌，会直接造成热电厂生产成本增加。受到价格影响，部分热电厂会选择采购低价设备，限制现场总线技术在的发挥，不利于提高热电厂设备控制质量。

2.2 技术标准较多

现场总线技术标准种类较多，如Profibus、HART、FF H1现场总线等，不同总线需要选择不同智能仪表，技术标准不统一。实际中大部分智能仪表不兼容传统硬接线控制方式，仅有极少可选择的模块，加上现场总线技术相比DCS等技术不够成熟，实际应用时存在一些问题，影响到实际应用效果。

2.3 容易受到干扰

现场总线设备应用时可选择双线制，但部分设备不支持冗余通讯，使得整个系统运行时存在风险。当总线出现故障时，可能影响到整个总线网段，情况严重时可能会影响到整个系统投运，给热电厂造成巨大损失。现场总线十分容易受高电压、大电流的电缆或磁场干扰，因此布线时需要充分考虑其安装规范，避免长距离与电压等级不同的电缆长距离平行布线，应做好充分的屏蔽措施，提高设备的运行质量。

3、热电厂应用现场总线技术的具体措施

热电厂应用现场总线技术，需要综合考虑各方面因素，制定科学合适的技术方案，与现场实际情况结合起来，做好设备选型、材料选择等，利用现场总线技术提高热电厂运行与管理质量。

3.1 做好技术方案设计

现场总线技术对于设计方案要求高，需要配合DCS，在DCS招标前，提前明确总线控制范围和设备数量，对使用现场总线的系统进行初步划分，让控制系统厂家提前布局总线配置。项目建设中，和设计院及控制系统厂家共同进行网段设计。总线网段设计需要准确定位现场设备，并做出评估。这就需要技术人員综合考虑各方面情况，制定科学合理的方案，确保可以充分发挥现场总线技术的优势，提高热电厂运行质量。

3.2 控制设备采购质量

根据一般热电厂的设备招标流程，在DCS招标前会对大部分的主要设备和辅助设备先行完成招标，因此需要根据现场总线技术的协议和接口进行设备采购，除去现场控制设备，其他总线设备材料包括但不限于控制机柜、设备智能管理系统、总线电缆、总线插头、总线耦合器等都应由DCS厂家提供。在招标完成后，还需要设备厂家配合DCS厂家进行总线设备的通讯测试，保证总线设备在该控制系统中能正常应用。此外，采购设备时需要多方面对比，确保设备质量的基础上选择价格较低的设备，进一步提高设备运行效率。

3.3 选择技术应用范围

在DCS中应用现场总线，对于复杂调节回路，如：给水系统、汽机油系统、紧急跳闸系统、数字电液控制系统以及旁路控制系统等影响主机安全运行和保护系统，不采用现场总线范围。

总体原则：（1）重要、复杂调节回路（汽包压力/水位、给水流量等）不采用现场总线，其他简单调节回路采用现场总线;（2）温度一般采用硬接线方式;（3）分散及重要的开关型气动执行机构不采用现场总线;（4）开关量仪表不采用现场总线;（5）重要连锁保护回路的电动执行机构不采用现场总线，其他则采用;（6）高压电机及重要的低压电机开关采用硬接线方式，其他则可采用现场总线。

3.4 现场总线控制系统结构

控制系统主要包括通信网络、接口设备以及设备分散处理几部分。在分散设备上安装控制器可组态拓展系统，一旦有设备出现故障，不会对系统其他设备运行产生影响，从根本上保证了系统稳定运行。热电厂控制系统根据生产工艺流程和总线功能分为紧急跳闸系统、数字电液调节系统、数据采集系统、安全监控系统、顺序调节系统、调节控制系统等几部分。现场总线智能仪表无控制功能，因此现场总线控制系统根据系统分配划分，在子系统中完成控制。每台机组均配置操作人员，保证机组的稳定运行。

结束语

总而言之，热电厂通过应用现场总线技术，可以提高自动化管理水平。通过建设完善使用的现场总线系统，得到电厂内各部门的配合，严格选型总线设备，进一步明确设备的要求，避免出现多种品牌、多类型设备的情况。这就需要热电厂根据自身实际情况进行选择，切实发挥现场总线技术的作用。

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