摘要：火電廠因為現場總線與PLC相比較體現的*性而大量投入使用該技術來提高全廠的自動化綜合水平。本文主要想討論現場總線技術在電廠輔助車間使用的可行性來驗證這一觀點。
　　
　　一、電廠輔助系統采用現場總線技術的可行性
　　
　　為了適應信息化時代的需要，火電廠可以通過大量拓展可編程控制器（PLC）和現場總線技術的應用范圍來提高全廠綜合自動化水平。而現場總線與PLC比較，無論是系統結構，還是系統設計、安裝、調試、投運及正常運行、檢修維護等方面，都體現了其*性。下面從分析電廠輔助系統特點入手，對電廠輔助車間應用現場總線技術作簡單的可行性研究。
　　
　　1.1電廠輔助控制系統特點
　　
　　火電廠輔助系統可以大致分為水處理、輸煤、除灰除渣、暖通、脫硫、網控等，其主要特點是:（1）高度分散化:控制室多，距離遠，分散度大，使用傳統方法應用或改造，電纜成本將急劇上升;（2）互聯互通性差:系統供應廠家采用不同的通信協議，各子系統開放性差，很難互聯互通，甚至無法上傳至管理信息系統（MIS）;（3）值班人員眾多:每個控制室需要2-3名值班人員，全廠多達100~2OOA;（4）設備維護量大:設備種類多，*程度不同，運行維護工作量大。
　　
　　1.2采用現場總線技術的可行性
　　
　　針對輔助控制系統的特點，目前已有電廠在輔助車間應用現場總線技術，實踐證明采用現場總線技術效果是明顯的，它可為無人值班或少人值班、實現全廠實時監控創造便利條件。
　　
　　（1）利用當前高度發展的網絡通信技術和現場總線技術，將智能設備或模塊拄接在總線上構成一個全分布式自動化控制系統。在保持控制設備分布的原則下，在主控室集中監控，可實現管控一體化的綜合自動化功能，溝通了現場控制設備之間及其與更高控制管理層網絡之間的，非常適合火電廠輔助系統高度分散化的特點，為*打破自動化系統的信息孤島創造了有利條件。
　　
　　（2）利用現場總線技術將相互獨立的各個輔助系統集中控制或相對集中控制，實現輔助系統無人值班化，不僅在技術上是輔助系統控制的重大革新，而且逐步取消了分離的控制室，大量減少運行人員，大幅度提高勞動生產率和經濟效益，達到減人增效的目的。因此電廠輔助系統采用現場總線技術是可行的，實踐證明也是可取的。
　　
　　二、電廠化驗站自動控制系統設計
　　
　　現代化大型火電廠的發展方向是大機組、高容量、多參數集中監控，對各種現場信號采集的要求也越來越高。水汽品質直接影響電廠的生產效率、系統的安全可靠性及設備的使用壽命，水汽品質的參數必須快速準確地向監控中心、生產車間、化學車間、局域網傳送。近兒年來，大多數電廠在在線化學分析儀表應用的基礎上實現了計算機自動控制，但由于計算機控制系統中所使用的儀表設備不同、連接方式不同、通信協議不同，給系統的兼容性、可擴展性、穩定性和可維護性等方面帶來了很大的困難，現場總線控制系統恰恰能解決以上問題。現介紹元寶山發電廠化驗站現場總線控制系統的設計及專家系統的實現情況。
　　
　　2.1現場總線控帶系統設計概況
　　
　　目前上共有40多種各具特色的現場總線，但沒有一種總線能覆蓋所有應用領域，而基金會現場總線FF是在過程自動化領域得到廣泛支持和具有良好發展前景的技術。該總線協議的Hl部份產品巳經成功應用;它采用設備描述語言DDL，定義了統一的儀表功能模塊，確保不同生產廠商產品之間的可互操作性和可互替換性;且其所頒布的現場總線規范具有一定的性。基于基金會現場總線的這些優點，選擇了SMAR公司的基金會現場總線產品SYSTEM302系統。
　　
　　根據電廠化驗站控制系統的要求，現場全部選用智能型儀表。系統組態軟件選用SYSCON，該軟件集成在模塊化結構設計的SYSTEM302系統中，功能強大，界面友好，可對SYSTEM302系統各個部分進行組態和管理，包括硬件、控制策略、操作接口和通信等。
　　
　　2.2系統結構
　　
　　由于監控過程的控制量不多，采用的FF現場總線智能儀表數量也不太多，且考慮了現場的實際情況，本控制系統采用總線型網絡拓撲結構的具有2層結構的現場總線控制系統，專家系統集成在現場總線控制系統的人機界面上。控制系統的結構如圖1所示　　
　　整個控制系統的數據通信網絡分為2級:監控級和現場級。監控級數據通信網絡采用以太網，其通信速率為lOMb/S;現場級數據通信網絡采用基金會現場總線，其通信速率為31.25kb/s。
　　
　　底層控制網絡包括2條基金會Hl總線，通過現場總線鏈路設備（DFI302，網橋）與操作員站連接，"總線一"掛接6臺智能溫度變送器（TT302）."總線二"掛接5臺電流/總線轉換器（1F302）和2臺現場總線遠程I/O（DC302）。這些總線設備通過這2條總線與上層監控級通信。
　　
　　上層監控級可實現對整個化驗站控制系統的監控和管理，實現對底層總線設備的組態、診斷及設備信息管理，并實現與MIS網的互連，將各項實時數據和信息及時送入MIS，供管理層了解查詢。
　　
　　現場設備智能化，通信網絡延伸到現場，使現場設備信息量大大增加，這些信息除用于控制外，大量的用于維護、診斷和管理。許多原來需要在現場完成的工作（如校線、診斷、調試）可方便地在控制室操作站上完成。另外，所有現場設備與儀表均可在現場總線技術下進行統一組態，實現*的分散控制，簡化系統結構，提高系統的可靠性，并同樣可隨時診斷在線設備的運行狀態。
　　
　　另外，利用現場總線控制系統的數據和信息、專家經驗知識以及現場總線智能儀表的特點，在現場總線控制系統的人機界面上開發設計化驗站專家系統，實現對化驗站水汽運行的安全監督，對故障狀態發出報警，對水汽品質給出專家分析意見和相應的處理辦法。
　　
　　2.3專家系統在現場總線控制系統中的實現
　　
　　專家系統在現場總線控制系統中的作用是讓運行人員參考、借鑒和運用現場專家的經驗來指導運行。化驗站專家系統是研究水汽取樣、儀表、水汽品質分析的故障診斷專家系統，系統對運行中發生的故障迸行檢測和診斷，提出相應的參考對策，并在此基礎上，進一步對水汽品質提出專家分析意見，以確保故障的提前報警和盡量避免故障發生，并給出整個水汽系統實時運行狀態的專家評審意見。
　　
　　本專家系統采用定時啟動方式以定時監控化學量參數。現以發生"化驗站各點水樣溫度均高于40℃這一異常為例，具體介紹專家系統的診斷過程（見圖2）　　
　　如圖2所示，當通過現場總線控制系統檢測到化驗站各點水樣溫度都發生異常時，首先處理前臺部分的功能，如報警、使監測界面的顏色發生改變等;同時，在后臺啟動指標異常判斷數據庫和故障記錄庫、自動診斷庫等。其中，"指標異常判據庫"的作用是提供診斷化學量參數異常的判斷內容;后臺啟動的"故障記錄庫"的作用是自動記載化學指標異常的日期、時間、故障表現及建議措施等，此項工作是在后臺自動運行，供日后用戶查詢時使用;"自動診斷庫"是在診斷過程自動發生后，存儲指標異常判據結果的地方，該庫的作用是供日后或現場查看專家系統的診斷結果，整個專家系統的功能可以通過該庫的"診斷結果"域反映出來。
　　
　　三、系統功能
　　
　　電廠化驗站現場總線控制系統實現的功能主要有以下方面:
　　
　　（1）實現對整個化驗站的全面監控（包括對化驗站模擬量信號和水樣溫度信號的顯示、溫度信號越限報警、參數設置、電磁閥的控制等），實現現場無人巡檢，在操作員站即可了解現場設備的運行情況和各種狀態參數，并通過專家系統對故障進行判斷、診斷;
　　
　　（2）實現對水汽化學取樣架所采集的各路水樣的電導率、溶氧量、pH值、鈉、二氧化硅和磷酸根等化學量的在線監測;
　　
　　（3）實時信息顯示，歷史數據查詢;
　　
　　（4）運行統計報表記錄;
　　
　　（5）參數報警值的實時和歷史顯示;
　　
　　（6）對水汽品質進行安全監督和診斷:化驗站水汽監督專家系統，對化驗站水汽運行進行安全監督，針對故障狀態發出報警，并對水汽品質給出專家分析意見和相應的處理辦法。
　　
　　（7）實現與電廠MIS相連，使系統的各項實時數據及時送入MIS，從而可通過網絡將監測、控制、統計數據和設備基本信息及故障等信息提供給其他用戶。
　　
　　四、結語
　　
　　將現場總線技術應用于電廠輔助控制系統，并實現與專家系統的無縫結合，促進了現場信息、監控信息和管理信息的融合、交流和互動。使基礎自動化、管理自動化和決策自動化有機結合，不僅有效地保證了機組的安全經濟運行，而且也大大提高了電廠的運行管理水平。