会议论文FPCS

一种控制器分层的分散控制系统（FPCS）（发明专利受理号：201010518095.8，实用新型授权号：201020575073.0）

京仪华文自动化系统工程（上海）有限公司

一、现场总线在电厂应用的困惑

1. 电厂各过程控制回路之间具有相关度高、控制功能复杂、安全性和稳定性要求高等特点，要求使用者对现场总线技术有切实的掌握和实践验证；

2. 现场总线仪控设备比常规仪控设备价格高，总线型设备的选择范围还相对较小，在一定程度上阻碍了现场总线技术在电厂过程控制中的大量应用。

3. 在某些场合中，FCS还无法提供常规DCS已有的控制功能。由于现场仪表软硬件水平的限制，其功能块的功能还不是很强，品种也不够齐全；用现场仪表还只能组成一般的控制回路如单回路、串级、比例控制等，对于复杂的、先进的控制算法还无法在仪表中实现，对于单回路内有多输入、多输出的情况缺乏好的解决方案

4. 可靠性有所降低。一套双重化的控制器带若干现场总线卡，每个现场总线卡带两条通往生产现场的双绞线干线，每条通往现场的双绞线干线段（Segment）拖动现场多台（每条干线电缆拖动总线仪表数量最多为16台）总线型变送器、阀门定位器等。无疑一条双绞线干线带动的是一个生产区域或生产单元的多块测量仪表和调节阀。这条现场总线干线的任何闪失，都将殃及这条双绞线干线上的全部节点。

5. 目前现场总线国际标准目前共有12种之多。众多标准的并存，面对众多标准，面对大公司的技术封锁，众多中小仪表制造业的无所适从或干脆不从，造成现场总线仪表品种单一且价格严重离谱。一些用量虽少但生产现场决不可少的特种仪表品种空白，造成设计选型、用户选择、维护的极大困难。

二、当前DCS的市场及应用状况

1. 自从世界上第一台DCS系统TDC-2000由HONEYWELL公司在1975年推出后，已在市场运行35年了。在这35年来DCS系统没有实质性的改变。这有悖于工业自动化产品的生命周期为20年的规律。

2. 目前国内传统DCS的市场竞争已进入白热化的程度，由于产品的雷同，目前竞争的唯一手段就是价格。当某一公司以低价连续中标后，则新一轮的降价就又开始了。以两台30万机组为例，其价格已从十年前的2000万元/套降至最近的500万元/套。日前每套的最低价格已降至269万元/套（上海某自动化仪表公司签约新疆和盛硅业公司的2*300MW机组）。

3. 国内五大发电集团都在开始或已将开始建设集团内部的DCS公司，以保证“肥水不流外人田”。如国电集团的国电智深公司、华电集团的国电南自公司、华能集团的西安热工院公司、以及大唐集团的南京自动化公司等，即行业封闭即将全面开始。

我们认为上述情况对于本行业的进一步发展极为有害。

对于这样一种安全性要求极高的产品，若生产厂商因低价而降低设备配置等级，用户与生产厂商则都要承担着极大的风险。

若各用户企业圈地为界，实行行业封闭，则严重违背市场竞争规律，从何谈起创新与发展。

京仪华文自动化系统（上海）有限公司一贯认为：企业生存最核心的竞争是为客户创造价值。面对上述情况，京仪华文自动化系统工程（上海）有限公司希望通过技术创新为给用户带来更多的价值从而破除低价、垄断的局面来参与市场的竞争，从而得到企业进一步的发展。

三、国家相关部门的有关政策

1. 国家科技部在2009年及2010年的创新基金所述的项目指南中都明确规定：

本年度重点支持：

（1）现场总线及工业以太网控制器开发：包括配套的系统配置软件、诊断工具软件。要求有自主知识产权，不支持采用OEM嵌入式模块的二次开发项目；

（2）现场总线及工业以太网低成本、专用、具有特殊品质的远程I/O开发：如高防护等级、本征安全、可接受RTD、mV、高压、大电流信号的现场总线I/O模块等；

（3）对传统现场仪表、执行器、驱动设备进行的现场总线及工业以太网技术升级；要求符合IEC、GB/T技术标准，通过测试认证；

2. 上海市经信委在最近公布的2011年上海市重点技术改造支持目录（第二批）中明确规定支持：

《 6. 自动化控制系统（火电、核电、风电、化工、冶金、轨道交通、环保等大型复杂过程和重大技术装备的DCS、FDCS、FCS等自动化控制系统，自动化、智能化仪表，传感器，关键精密测试仪器）》

四、专家的论述

1. 国内著名现场总线专家西安热工院教授级高工周明先生说：【现场总线的本质就是信息处理现场化】

2. 华东电力设计院自动化处处长/高级工程师金黔军先生论述：

【电厂过程控制回路具有相关度高、控制功能复杂、安全性和稳定性要求高等特点要求对现场总线的切实掌握和实践验证】；

3. 大唐洛阳热电厂设备管理部沈军副主任论述：

【全面采用现场总线控制系统可能会存在的问题：

a、高级复杂控制的问题。电厂中最复杂的控制系统是协调控制系统，通常包含负荷控制、主蒸汽压力控制、主蒸汽温度控制以及汽包水位控制等内容。若采用现场总线控制系统的典型做法，将控制和处理功能下移到智能现场设备处理，由于各子控制系统之间相互关联，必然导致H1与上层网络HSE之间通信的信息量剧增，会增大控制系统的处理周期。

b、联锁保护、顺序逻辑控制中的问题】。

五、京仪华文自动化系统工程（上海）公司现有的技术基础

FPCS系统主要由几个部件组成：

●支持现场总线及工业以太网的主控制器（MCU）（含自主知识产权软件）；

●支持现场总线及工业以太网的低成本、专用、具有高防护等级可在宽温环境（-40℃－70℃）下工作的现场控制器（FCU）及I/O部件（含自主知识产权软件）；

●工业以太网协议转换网关及嵌入式通信接口产品光电转换模块。

FPCS系统的拓扑图如下：

图一

目前与现有研发产品相关的软件著作及专利已取得8项。分别是：

《华文HPCS控制系统应用软件V2.0》，登记号为2007SR14769；

《华文工控图形组态软件V1.0》，登记号为2009SR00037；