现场总线技术在数字化电厂控制系统设计中的 应用探讨

现场总线技术在数字化电厂控制系统设计中的应用探讨

发表时间：2019-11-08T08:54:10.080Z 来源：《基层建设》2019年第23期作者：龚长胜

[导读] 摘要：数字化是现代化电厂未来发展的主要方向之一，信息化是数字化电厂的首要前提，而现场总线技术是电厂系统设备数字化的关键所在。

中国能源建设集团安徽电力建设第二工程有限公司

摘要：数字化是现代化电厂未来发展的主要方向之一，信息化是数字化电厂的首要前提，而现场总线技术是电厂系统设备数字化的关键所在。因此，本文从不同角度入手客观剖析了数字化电厂控制系统设计中现场总线技术的应用，在功能、作用充分发挥中促使设计的控制系统高效运转。

关键词：现场总线技术；数字化电厂；控制系统设计；应用；探讨

在信息化时代背景下，电能需求量持续增加，电厂控制系统数字化要求日渐提升。同时，数字化电厂建立在海量数字信号高效、稳定传输基础上，传统单向传输数字信号的方法手段弊端不断呈现，要在把握现场总线技术过程中科学、灵活运用，规范化设计控制系统，使其运行更加安全、稳定，实时、高效传输日常产生的海量数字信号，采集、处理、共享、利用运营管理中呈现的各类信息数据，及时发现以及解决隐患问题，促进日常运营中经济利润持续提升的同时更好地朝着数字化、持续性等方向发展。

一、现场总线控制系统

FCS是现场总线控制系统的英文简称，现场总线控制系统作用下的各类现场智能化设备相互作用，实时将海量的信息传输到对应的通信网络，而这是DCS系统在实际应用中很难实现的，传输到通信网络中的繁杂数据信息能够为数字化电厂自动化运营发展提供重要的支撑力量，包括实现基础、管理以及决策层面的自动化，在多层次自动化协调统一中从根本上解决“信息孤岛”问题。现场总线控制系统具备多样化管理性能，能够实现高层次的动态化控制，有着较长的生命周期以及较低的投资成本。就我国而言，600MW机组应用FCS经济性理论研究表明，节约的投资大约有2000万元。以“中电贵州普安2×660MW工程”为例，除去重要的各类设备以外，现场总线控制率达到9８％，ＦＦ总线包括压力、液位、温度、化学分析仪表、流量等，ＤＰ总线包括电动机控制、电动阀门控制等，作用到数字化电厂中的各类仪表也会受到ＦＦ总线的动态控制。相应地，下面便是ＦＦ总线控制结构示意图。

ＦＦ总线控制结构示意图

二、数字化电厂控制系统设计中现场总线技术具体应用

1、实例概述

以中电贵州普安2×660MW工程为例，中电普安电厂ＱＣ小组成员（质量控制小组）对前期已竣工移交的采用现场总线控制的国投板集电厂#1机组截止冲管时FF总线控制的仪表投入率进行分析统计，总线控制仪表为412台，冲管时仪表正常投入为369台，投入率为89.6%，未投入的43台。针对这种情况，要在深化利用现场总线技术过程中科学设计数字化现场总线控制系统，在动态化监督、管理、控制基础上最大化提高数字化电厂的仪表投入率，在控制成本过程中提高电力生产中仪表使用的经济效益。

2、现场总线技术应用的具体剖析

围绕上面实例，从影响因素、具体原因、控制系统设计、优化对策、效果几个层面入手，客观剖析现场总线技术的具体应用，在功能作用发挥过程中促使中电普安电厂的仪表投入率最大化提高。

2.1分析影响现场总线控制系统仪表投入率的因素以及原因

为了深入探究现场总线技术在数字化电厂的控制系统设计中具体化应用，中电普安电厂成立了专门的质量控制小组，合理安排安排成员的同时明确仪表投入率提高的层次化任务，客观剖析ＦＦ总线控制仪表投入使用中呈现的问题，针对仪表调试最新要求，结合以往仪表调试中获取的经验以及教训，科学展开现场仪表安装工作，在利用现场总线技术过程中设计数字化现场总线控制系统，在功能作用发挥中借助精细化调试，提高机组ＦＦ总线仪表在数字化电厂中的投入率。在此过程中，由于发电厂系统控制现场环境复杂化，机组ＦＦ总线仪表投入使用中不可避免会受到不同层面因素影响，比如，安装因素，体现在仪表、仪表管路以及总线安装三大层面，安装位置不科学以及现场仪表受损是影响仪表安装的因素，管路倾斜不合理以及管路泄露是仪表管路安装的影响因素，总线安装主要体现在总线接线不规范以及总线敷设路径干扰两大层面。同时，机组ＦＦ总线仪表投入率还会受到控制设备以及人员素质的影响，控制设备体现在ＤＣＳ以及现场仪表层面，比如，ＤＣＳ组态以及通信和实际情况不吻合，现场仪表、总线二者不配套，人员素质包括调试人员的责任感、业务能力、操作技能，比如，对总线控制以及调试方法手段的掌握情况，调试中是否进行规范化操作。

２.２基于现场总线技术的数字化电厂控制系统设计

针对现场总线控制系统仪表投入率的影响因素以及各方面原因，在联系实际过程中深化应用现场总线技术，在坚持相关设计原则基础上科学设计数字化的控制系统，即单元机组部分控制系统、辅助电力生产的控制系统、信息系统，促使各类系统协调统一中高效发挥优势作用。在辅助电力生产的控制系统中合理化设计多样化的控制功能、现场总线以及相关设备配置，布置好作用到电厂中的集中控制设备，

比如，仪表、控制试验设备。在设计信息系统中，从各方面实际出发，科学把握系统的网络结构体系，在软硬件规范化配置基础上科学设置监控、管理等功能。与此同时，在数字化控制系统设计中，将基于现场总线技术的控制系统诊断软件规范化应用其中，设置报警监视、在线诊断、历史记录等功能，在协同作用过程中管控ＦＦ总线仪表投入使用各个环节，及时发现因安装、环境、违规操作等引发的各类隐患问题，在合理化处理基础上加大关键性环节管控力度，促使仪表投入率在基于现场总线技术的数字化控制系统作用下最大化提高。

2.3数字化电厂仪表投入率提高对策

在设计数字化控制系统过程中，中电普安电厂可以邀请ＤＣＳ厂家技术人员，对调试人员进行现场指导，向其讲解现场控制总线的工作原理、调试要点，在相互交流、自学过程中科学掌握多种调试现场总线控制系统的方法，在实践过程中提升操作能力。同时，提前检查发现火检冷却风3台压力变送器、磨煤机高压油站厂共18台变送器、机组排水槽2台超声波液位计，及时联系厂家更换及时更换无法实现现场FF总线控制的仪表，便于冲管阶段包括4～20mA普通型仪表在内的各类仪表都能正常使用。此外，在日常调试中，调试人员要根据具体要求，规范化操作数字化控制体系，进行合理化调试，正确校对总线接线，仔细检查屏蔽层处理情况等，通过多样化路径高效管控ＦＦ总线仪表投入使用全过程，降低故障、事故等发生系数，同步提高使用效率以及经济效益。

2.4数字化电厂仪表投入率提高效果

在现场总线控制系统作用下的质量控制中，中电普安电厂#1机组冲管时的现场总线仪表投入率明显提高。通过与业主、调试单位、监理单位相关人员的专项检查和统计本台机组现场总线控制仪表共 478台，除吹灰系统6台变送器未到货以外，其他仪表均正常投入，投入率高达98.7%。在此过程中，中电普安电厂机组调试效率提高，在仪表投入率以及经济效益同步提升中减少了作用到机组调试人员上的成本。#1机组调试高峰期仅投入热控调试人员12人，调试质量以及效率明显提高，现场FF总线的仪表投入率进一步提高，具有较高的经济效益。

三、结语

总而言之，电厂要细化剖析电力生产、日常运营管理中呈现的各类问题，深化认识现场总线技术及其在数字化控制层面的优势，从数字化的角度出发，在实践过程中高效应用现场总线技术，科学设计控制系统，随时动态管控电力生产以及运营管理全过程，在保证电能质量的基础上高效控制运行成本，全面提升综合效益以及竞争力，在数字化水平提高中实现持续性发展。

参考文献：

[1]姚鸿仟.基于电厂设备电气自动化系统的节能控制研究[J].中国石油和化工标准与质量,2019,39(09):154-155.

[2]冯言勇,李昱,方俊伟.国内大型火电机组基于现场总线技术的智能化电厂设计[J].中国仪器仪表,2018(12):25-30.

[3]吴行健.现场总线技术下供电系统接触网远动监控可靠性评估[J].自动化与仪器仪表,2019(02):125-127+132.

[4]徐杰.如何提高电厂电气控制系统的运行管理水平[J].冶金管理,2019(07):129-130.