火電廠自動(dòng)化與現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)
點(diǎn)擊次數(shù)：3692 更新時(shí)間：2011-07-19
進(jìn)入20世紀(jì)90年代，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FCS，F(xiàn)ieldbusControlSystem）走向?qū)嵱没?。目前已成為自?dòng)化技術(shù)中的一個(gè)熱點(diǎn)，已有不少論文和專著相繼發(fā)表，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)作了專門介紹。現(xiàn)在的關(guān)鍵是如何研究、開發(fā)、應(yīng)用，使之在火電廠自動(dòng)化中發(fā)揮效益。
一、FCS系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)
目前，DCS（DistributedControlSystem）分散控制系統(tǒng)己普遍應(yīng)用于電站，為什么還要研發(fā)FCS系統(tǒng)，與DCS相比FCS的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)在哪里?
l.FCS與DCS的差異要點(diǎn)
從系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、信號(hào)制、通信協(xié)議、現(xiàn)場(chǎng)裝置、應(yīng)用范圍等方面，人們可以列出許多項(xiàng)FCS與DCS的系統(tǒng)差異。作為針對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較的系統(tǒng)差異，有下列兩項(xiàng)重點(diǎn):
?。?）信號(hào)制。
DCS系統(tǒng)采用的是模擬量、開關(guān)量、數(shù)字信號(hào)混合系統(tǒng)信號(hào)制，而且是單向的。FCS系統(tǒng)采用的是全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。
（2）現(xiàn)場(chǎng)裝置。
DCS系統(tǒng)使用的是模擬式單功能儀表、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。雖然有時(shí)也稱為"智能"現(xiàn)場(chǎng)裝置，但主要是指在裝置安裝調(diào)試期間的智能功能。
FCS系統(tǒng)使用的是全數(shù)字化、智能、多功能現(xiàn)場(chǎng)裝置。帶有控制器功能，除能輸出數(shù)字化的工藝參數(shù)信號(hào)外，還能輸出數(shù)字化的狀態(tài)信號(hào)。
2.FCS系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)
?。╨）FCS系統(tǒng)采用的是全數(shù)字通信，這本身就是一大優(yōu)勢(shì)。我們知道，數(shù)字通信是目前技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，在信息時(shí)代的今天尤為突出。
?。?）FCS系統(tǒng)采用全數(shù)宇通信，正因?yàn)榇?，就有可能用一?duì)雙線電纜連接分散的智能現(xiàn)場(chǎng)裝置至中央控制室，而模擬信號(hào)則無法做到，具體可參見圖1。
圖l（a）為傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)（DCS），每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到控制室都需使用一對(duì)的雙絞線，用于傳遞4～2OmA信號(hào);圖l（b）所示為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到接線盒的雙絞線仍然可以使用，但從現(xiàn)場(chǎng)接線盒到中央控制室僅用一根雙絞線完成數(shù)宇通信。省去了大量信號(hào)電纜。在省去電纜的同時(shí)也就相應(yīng)省去了大量的電纜橋架及電纜敷設(shè)，也節(jié)省了設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)的費(fèi)用。人們還應(yīng)注意到，信號(hào)電纜省去了，相當(dāng)數(shù)量的信號(hào)隔離器、端子柜、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜都省掉了，這些設(shè)備的占用空間與占地面積也節(jié)省了（某電廠DCS電子間約占800m2）。
?。?）FCS系統(tǒng)采用的是全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制，就能實(shí)現(xiàn)將控制室中央控制器的控制策略直接下載到現(xiàn)場(chǎng)裝置之中，現(xiàn)場(chǎng)裝置中的控制策略、工藝參數(shù)信號(hào)也能上傳至中央控制器，更有意義的是，現(xiàn)場(chǎng)裝置中所反映的狀態(tài)信號(hào)也能上傳至中央控制室，這不僅可以做到變"設(shè)備故障檢修"為"設(shè)備狀態(tài)維修"，更重要的是，大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息，為管理決策提供了基礎(chǔ)。在這方面取得的經(jīng)濟(jì)效益，不是用簡(jiǎn)單的數(shù)字能表示的。
?。?）FCS系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)裝置為全數(shù)字化、智能、多功能現(xiàn)場(chǎng)裝置，帶有控制器功能，這樣就可以做到將中央控制器的控制功能（DCS）分散下放到現(xiàn)場(chǎng)裝置之中。減少中央控制器的配置及復(fù)雜程度，也省去了大量的設(shè)計(jì)工作量。據(jù)初步設(shè)計(jì)估算，對(duì)于電站，可以下放到現(xiàn)場(chǎng)裝置中的控制系統(tǒng)數(shù)約占總線的73%。當(dāng)然在功能組級(jí)檔以上較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，目前尚不具備下放至現(xiàn)場(chǎng)裝置的條件。這部分控制功能的實(shí)現(xiàn)，將在下面進(jìn)行敘述。
二、FCS在電站的應(yīng)用
1.在國內(nèi)外FCS沒有應(yīng)用于大型電站的示例
FCS系統(tǒng)進(jìn)入我國時(shí)，遠(yuǎn)比不上DCS系統(tǒng)進(jìn)入我國時(shí)成熟。20世紀(jì)80年代末期，DCS系統(tǒng)進(jìn)入我國電站時(shí)，國外己有多個(gè)DCS系統(tǒng)用于大型工程的示例。據(jù)調(diào)研，到目前為止，F(xiàn)CS系統(tǒng)仍以中、小型工程的示例居多。國內(nèi)外，在大型火電廠內(nèi)統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)的模型全部，即設(shè)備層、監(jiān)控層、遠(yuǎn)程監(jiān)控層上均使用現(xiàn)場(chǎng)總線的范例，還未見報(bào)導(dǎo)。
2.PLC聯(lián)網(wǎng)控制
FCS系統(tǒng)在火電廠已有局部使用，其中有一例是成功的。即四川廣安電廠，采用遵循Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的L2-DP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將該廠的鍋爐補(bǔ)給水與凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)等輔助車間控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，提高了火電廠輔助車間控制的勞動(dòng)生產(chǎn)率及系統(tǒng)可靠性。
3.FDCS的應(yīng)用
我們將在通信和數(shù)據(jù)傳輸方面遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)稱之為FDCS控制系統(tǒng)。該類系統(tǒng)在對(duì)外的功能及本身的體系結(jié)構(gòu)，與DCS系統(tǒng)并無多少差別，但在通信和數(shù)據(jù)傳輸方面遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
該類型系統(tǒng)目前國內(nèi)有兩種，具體如下:
?。?）*種系統(tǒng)為ALSPAP320控制系統(tǒng)，應(yīng)用于華能珞璜電廠二期工程。
AISSPAP320有三大網(wǎng)絡(luò):LOCVTAFIP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，遵循WorldFIP標(biāo)準(zhǔn);F900數(shù)據(jù)總線，遵循WorldFIP標(biāo)準(zhǔn);CONTRONET控制網(wǎng)，使用以太網(wǎng)技術(shù)。
?。?）第二種系統(tǒng)為SimatiCPCS7控制系統(tǒng)，應(yīng)用于楊凌燃機(jī)熱電廠燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。
每一對(duì)冗余控制器均通過冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線Pro-fibus-DP（zui高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)12Mbit/s）帶一定數(shù)量的遠(yuǎn)程I/O擴(kuò)展機(jī)架ET2OOM及I/O模件;控制器與控制器之間、控制器與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信是通過冗余的環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)來完成的。網(wǎng)絡(luò)速率1OOMbit/s。
4.擬采用FCS系統(tǒng)的企業(yè)自備電廠
山東濱州化工廠自備電廠35t/h鍋爐與邯鄲鋼鐵廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐控制，擬采用遵循FF現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議技術(shù)的SmarSystem320控制系統(tǒng)實(shí)施控制。
該項(xiàng)目的工程實(shí)踐，是一個(gè)比較完整的FCS控制系統(tǒng)。有關(guān)鍋爐閉環(huán)控制框圖參見圖2，從圖中可以看出，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，需在多臺(tái)數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置之間進(jìn)行信息交換?，F(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與變送器皆采用附有控制器功能的數(shù)字式智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，用以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能，做到了"信息處理現(xiàn)場(chǎng)化"。部分順序控制功能由可編程序邏輯控制器PLC（圖2中的MA18、MA19）來實(shí)現(xiàn)，并與現(xiàn)場(chǎng)附有控制器功能的數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行信息交換。
5.FCS系統(tǒng)在電站應(yīng)用評(píng)述
（1）電站中，以PLC為硬件的順序控制系統(tǒng)，用FCS總線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，是一個(gè)很好的選擇，并可取得良好的效果。
?。?）FDCS系統(tǒng)雖算不上完整、典型的FCS系統(tǒng)，但它的成功使用，是現(xiàn)場(chǎng)總線在火電廠大型機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)用的很好嘗試。
?。?）SmarSystem320控制系統(tǒng)在火電廠中小型機(jī)組鍋爐控制中的應(yīng)用，可以作為FCS系統(tǒng)在大型火電機(jī)組上應(yīng)用很好的借鑒。
（4）電站中較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以及實(shí)時(shí)性要求較高的控制系統(tǒng)，以目前FCS系統(tǒng)的技術(shù)水平來實(shí)施，還有一定的難度。有待進(jìn)一步開發(fā)研究。
?。?）FCS是電火電廠實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管埋和運(yùn)營的必然選擇。
1）廠網(wǎng)分開將促進(jìn)火電廠實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化:廠網(wǎng)分開體制改革實(shí)現(xiàn)后，電廠將相對(duì)獨(dú)立地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。實(shí)現(xiàn)包括基礎(chǔ)自動(dòng)化、管埋自動(dòng)化和決策自動(dòng)化的高層次綜合自動(dòng)化是電廠的必然選擇。
2）FCS是消滅火電廠"信息孤島"的武器:FCS的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備能將大量現(xiàn)場(chǎng)信息送上通信網(wǎng)絡(luò)，這是DCS、PLC無法實(shí)現(xiàn)的。這些實(shí)時(shí)信息為企業(yè)綜合自動(dòng)化所必需，也是發(fā)電集團(tuán)企業(yè)信息集成的基礎(chǔ)。
3）電廠對(duì)綜合經(jīng)濟(jì)性的重視將青睬于FCS:FCS在提供高層次控制、管埋性能的同時(shí)，使系統(tǒng)在其生命周期中的投資大大低于DCS。電廠在重視長(zhǎng)期的綜合經(jīng)濟(jì)性和效益時(shí)，F(xiàn)CS的價(jià)格優(yōu)勢(shì)就明顯了。
三、目前電廠應(yīng)用FCS的障礙
l.FCS的效益是綜合的、長(zhǎng)期的
FCS只有和全廠的管理自動(dòng)化與決策自動(dòng)化等高層次綜合自動(dòng)化相結(jié)合，才能更好地發(fā)揮其效益。且時(shí)間越長(zhǎng)效益越明顯。
2.智能現(xiàn)場(chǎng)裝置可選品種大少
目前，遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)很多，但其品種規(guī)格供選擇的卻明顯不足，例如，F(xiàn)F的Hl開發(fā)已10多年了，但到2001年5月31日為止，還只有30余種、83個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品正式注冊(cè)可供正式選用。83個(gè)產(chǎn)品中還包括同一規(guī)格不同廠商、公司的產(chǎn)品，在30余種中包括光纖壓力變送器、光纖溫度變送器、模擬工具、記錄儀這些不常用的在內(nèi)。而且目前注冊(cè)過的產(chǎn)品，我國國產(chǎn)的極少。目前在FF組織的上僅檢索到北京華控公司有一種（溫度變送器）通過注冊(cè)，在ProfibuS組織的上未檢索到中國產(chǎn)品。
3.電站特殊工藝要求
在電站的某些熱工過程控制系統(tǒng)中需要高速的開關(guān)量或模擬量控制系統(tǒng)。例如:事件順序記錄系統(tǒng)（SOE）、汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)以及順序控制系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)中的快關(guān)、快開控制等。事件順序記錄系統(tǒng)等需要1～2ms的分辨率，而汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)等需要lOms左右的控制周期。以目前FCS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與通信技術(shù)，滿足不了上述控制系統(tǒng)的功能要求。
4.復(fù)雜系統(tǒng)控制
FCS系統(tǒng)，對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可以現(xiàn)場(chǎng)解決，參見圖3。而對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)則需要在多臺(tái)智能裝置之間進(jìn)行信息交換，系統(tǒng)可靠性降低。
四、研發(fā)FCS路徑的探討
l.FCS系統(tǒng)工程應(yīng)用研究
雖然FCS系統(tǒng)現(xiàn)有的技術(shù)在大型火電機(jī)組上全面應(yīng)用還存在一些難點(diǎn)，但是，利用FCS系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)，積極開展FCS系統(tǒng)在大型火電機(jī)組局部控制領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅大有可為，而且十分重要。它可以讓我們更深入地掌握FCS系統(tǒng)的技術(shù)，這主要是因?yàn)槔碚撋系恼J(rèn)知深度遠(yuǎn)比不上工程實(shí)踐理解的深度。
2.電站輔助車間FCS的構(gòu)建和信息系統(tǒng)研究
火電廠輔助車間適度集中控制，是目前在電站內(nèi)達(dá)到減員增效十分有效的措施，將電站內(nèi)數(shù)十個(gè)輔助車間，適度集中為水、煤、灰等3～4個(gè)控制中心，運(yùn)行人員可大幅度減少，現(xiàn)階段正在推廣之中。而FCS系統(tǒng)技術(shù)在這方面能充分發(fā)揮其功能效益，因?yàn)樵摲N配置*符合FCS的設(shè)計(jì)思想。當(dāng)然也有其他一些研究課題。
3.SCS與MCS混合控制系統(tǒng)研究
今天的PLC已十分成熟與完善，更重要的是，它不斷向DCS系統(tǒng)"滲透"，開發(fā)了諸多的模擬量閉環(huán)控制功能。從一定程度上講，PLC集開關(guān)量順序控制與模擬量閉環(huán)控制于一身。當(dāng)然，處理開關(guān)量順序控制仍舊是PLC的特點(diǎn)。電站中某些較為復(fù)雜的功能組級(jí)檔以上的MCS系統(tǒng)，而且又是與電站中SCS系統(tǒng)，在工藝上有密切關(guān)連的那些MCS系統(tǒng)，由PLC來實(shí)現(xiàn)其控制功能。
4.用于電站的智能現(xiàn)場(chǎng)裝置研究
對(duì)于電站而言，供選擇的智能現(xiàn)場(chǎng)裝置品種規(guī)格太少。而數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置是現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)，與DCS不同，采用現(xiàn)場(chǎng)總線后，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息可通過現(xiàn)場(chǎng)總線與控制系統(tǒng)進(jìn)行交互，所以各級(jí)用戶都可以隨時(shí)查詢數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置用網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，還可以在線標(biāo)定、校準(zhǔn)、修改各種設(shè)備的性能參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，從根本上解決了控制系統(tǒng)中zui基本的測(cè)控信息的實(shí)時(shí)傳遞，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和狀態(tài)維修提供了技術(shù)支撐。所以，沒有數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，F(xiàn)CS系統(tǒng)的許多*性無法發(fā)揮，也就失去了使用FCS系統(tǒng)技術(shù)的真正意義。
5.電站特殊工藝要求的FCS系統(tǒng)研究
高可靠性的具有毫秒級(jí)時(shí)間同步的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開發(fā)研究，是將FCS系統(tǒng)技術(shù)用于大型火電機(jī)組控制中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
6.網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋控制器研究
參見圖4。如果我們能擴(kuò)大、增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋控制器的控制功能，以此來實(shí)現(xiàn)電站中功能組級(jí)檔以上控制系統(tǒng)的控制功能，這也是擴(kuò)大FCS系統(tǒng)技術(shù)在大型火電機(jī)組中應(yīng)用的一個(gè)可行方案。這就相當(dāng)于在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中增加一層中層控制器。
7.FCS與DCS網(wǎng)絡(luò)集成的開發(fā)研究
FCS與DCS網(wǎng)絡(luò)集成方案有兩種：一種方案，即DCS主機(jī)為一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，采用網(wǎng)關(guān)將DCS網(wǎng)絡(luò)掛接到高速網(wǎng)絡(luò)上。另一種方案，即將DCS系統(tǒng)視為主體，將現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)掛接在DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)上。
8.研發(fā)FCS系統(tǒng)的切入點(diǎn)
研發(fā)FCS系統(tǒng)，以從研發(fā)電站輔助車間FCS監(jiān)控和信息系統(tǒng)作為突破口。進(jìn)一步分析論證，又以電站的化學(xué)水車間作為切入點(diǎn)。其理由如下：
?。?）電站輔助車間的布局比較接近石化等行業(yè)的狀況，即地域分布較廣，設(shè)備較為分散，有利于FCS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮與體現(xiàn)。也可利用FCS系統(tǒng)成功應(yīng)用于石化行業(yè)的工程點(diǎn)作為借鑒。
?。?）電站輔助車間的自動(dòng)化水平近幾年雖有提高，但相對(duì)于電站主廠房?jī)?nèi)機(jī)組自動(dòng)化水平仍有較大差距。FCS系統(tǒng)在該領(lǐng)域的研發(fā)與實(shí)施，有利于自動(dòng)化水平提高后效果的體現(xiàn)。
（3）電站輔助車間控制系統(tǒng)的規(guī)模，相對(duì)于主廠房?jī)?nèi)機(jī)組的控制系統(tǒng)要小，投資規(guī)模相對(duì)也小，相對(duì)而言，資金投入的風(fēng)險(xiǎn)也小。
?。?）電站輔助車間規(guī)模相對(duì)雖小，但是，其設(shè)備品種繁多，在該領(lǐng)域FCS系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，有利于取得全面研發(fā)FCS的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步明確電站用FCS系統(tǒng)的研發(fā)方向與項(xiàng)目?jī)?nèi)容。也增加電站行業(yè)對(duì)FCS系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與了解。
?。?）電站化學(xué)水系統(tǒng)是電廠重要的輔助車間和輔助系統(tǒng)，由于電廠化學(xué)系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)電廠而言是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，與其他主體專業(yè)相關(guān)性不是很強(qiáng)，同時(shí)，電廠化學(xué)水系統(tǒng)因?yàn)楸O(jiān)視控制點(diǎn)比較分散，難以納入傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)中進(jìn)行系統(tǒng)化改造，致使化學(xué)專業(yè)自動(dòng)化水平、信息集成化水平相對(duì)落后。
目前大部分新建、擴(kuò)建的大容量電廠的化學(xué)水處理系統(tǒng)多采用PLC程控方式對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視控制。由于機(jī)組容量的增加，化學(xué)水處理等輔機(jī)容量亦相應(yīng)增大，造成PLC控制系統(tǒng)I/O測(cè)點(diǎn)的增加，各類模件增加，機(jī)柜數(shù)量龐大，系統(tǒng)復(fù)雜。
針對(duì)目前火力發(fā)電廠化學(xué)水系統(tǒng)設(shè)備布置分散，汽水取樣、自動(dòng)加藥、繁多的常規(guī)測(cè)點(diǎn)等現(xiàn)狀，F(xiàn)CS系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制，特別適合于化學(xué)水處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀。簡(jiǎn)單地講，以現(xiàn)場(chǎng)總線為鏈，把單個(gè)分散的化學(xué)水處理系統(tǒng)測(cè)量、控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行信息互換，組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽水取樣、自動(dòng)加藥、水處理等各項(xiàng)監(jiān)控系統(tǒng)功能一體化。
9.實(shí)施步驟
為了實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、雙向通信，必須將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上各種設(shè)備的輸入、輸出信號(hào)全部變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，各現(xiàn)場(chǎng)裝置必須達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的要求。為此，必須開發(fā)相應(yīng)的功能模塊。化學(xué)水監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)于主廠內(nèi)的機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)規(guī)模要小得多，但其設(shè)備品種，可謂是"麻雀雖小，五臟俱全"。因此，要*達(dá)到FCS系統(tǒng)典型配置的水平，研發(fā)工作量相當(dāng)大，時(shí)間周期長(zhǎng)，投資規(guī)模大，風(fēng)險(xiǎn)也大。所以，以分步實(shí)施為宜。
（1）*步——聯(lián)網(wǎng)控制。
將化學(xué)水車間的化學(xué)水監(jiān)測(cè)、化學(xué)水程控，自動(dòng)加藥等幾大部分工藝系統(tǒng)，分別納入各自的PLC控制范圍之內(nèi)，再將這些符合現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制的PLC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，形成初級(jí)的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。
（2）第二步——重點(diǎn)設(shè)備信號(hào)制改造。
也就是進(jìn)行信號(hào)制改造，即進(jìn)入真正的現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制階段。由于要研發(fā)的品種太多，資金投入量大，所以只能從個(gè)別重點(diǎn)設(shè)備開始進(jìn)行改制。百先采用數(shù)字智能化學(xué)水監(jiān)測(cè)儀表。以引入其狀態(tài)信號(hào)，改善監(jiān)控系統(tǒng)管理水平。
（3）第三步——各品種模塊的研發(fā)。
為了達(dá)到真正的典型FCS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，必須做到關(guān)鍵模塊品種齊全，包括硬件與軟件的同時(shí)開發(fā)。
?。?）第四步——FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)水車間。
將各功能模塊植入化學(xué)水系統(tǒng)所有相關(guān)設(shè)備之中，全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)形成。此時(shí)，我們就可能全面的評(píng)價(jià)FCS系統(tǒng)技術(shù)所帶來的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益，為FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于電站內(nèi)所有監(jiān)控系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
?。?）第五步——FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于電站。
在對(duì)化學(xué)水車間應(yīng)用FCS系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，就可以更為細(xì)致與確切地知道FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于電站的關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)方向與項(xiàng)目?jī)?nèi)容，確定下一步研發(fā)重點(diǎn)，為FCS系統(tǒng)技術(shù)全面應(yīng)用于電站鋪開道路。
一、FCS系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)
目前，DCS（DistributedControlSystem）分散控制系統(tǒng)己普遍應(yīng)用于電站，為什么還要研發(fā)FCS系統(tǒng)，與DCS相比FCS的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)在哪里?
l.FCS與DCS的差異要點(diǎn)
從系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)、信號(hào)制、通信協(xié)議、現(xiàn)場(chǎng)裝置、應(yīng)用范圍等方面，人們可以列出許多項(xiàng)FCS與DCS的系統(tǒng)差異。作為針對(duì)技術(shù)、經(jīng)濟(jì)比較的系統(tǒng)差異，有下列兩項(xiàng)重點(diǎn):
?。?）信號(hào)制。
DCS系統(tǒng)采用的是模擬量、開關(guān)量、數(shù)字信號(hào)混合系統(tǒng)信號(hào)制，而且是單向的。FCS系統(tǒng)采用的是全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制。
（2）現(xiàn)場(chǎng)裝置。
DCS系統(tǒng)使用的是模擬式單功能儀表、變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)。雖然有時(shí)也稱為"智能"現(xiàn)場(chǎng)裝置，但主要是指在裝置安裝調(diào)試期間的智能功能。
FCS系統(tǒng)使用的是全數(shù)字化、智能、多功能現(xiàn)場(chǎng)裝置。帶有控制器功能，除能輸出數(shù)字化的工藝參數(shù)信號(hào)外，還能輸出數(shù)字化的狀態(tài)信號(hào)。
2.FCS系統(tǒng)的技術(shù)、經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)
?。╨）FCS系統(tǒng)采用的是全數(shù)字通信，這本身就是一大優(yōu)勢(shì)。我們知道，數(shù)字通信是目前技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，在信息時(shí)代的今天尤為突出。
?。?）FCS系統(tǒng)采用全數(shù)宇通信，正因?yàn)榇?，就有可能用一?duì)雙線電纜連接分散的智能現(xiàn)場(chǎng)裝置至中央控制室，而模擬信號(hào)則無法做到，具體可參見圖1。
圖l（a）為傳統(tǒng)的過程控制系統(tǒng)（DCS），每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到控制室都需使用一對(duì)的雙絞線，用于傳遞4～2OmA信號(hào);圖l（b）所示為現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，其中每個(gè)現(xiàn)場(chǎng)裝置到接線盒的雙絞線仍然可以使用，但從現(xiàn)場(chǎng)接線盒到中央控制室僅用一根雙絞線完成數(shù)宇通信。省去了大量信號(hào)電纜。在省去電纜的同時(shí)也就相應(yīng)省去了大量的電纜橋架及電纜敷設(shè)，也節(jié)省了設(shè)計(jì)、安裝和維護(hù)的費(fèi)用。人們還應(yīng)注意到，信號(hào)電纜省去了，相當(dāng)數(shù)量的信號(hào)隔離器、端子柜、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜都省掉了，這些設(shè)備的占用空間與占地面積也節(jié)省了（某電廠DCS電子間約占800m2）。
?。?）FCS系統(tǒng)采用的是全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制，就能實(shí)現(xiàn)將控制室中央控制器的控制策略直接下載到現(xiàn)場(chǎng)裝置之中，現(xiàn)場(chǎng)裝置中的控制策略、工藝參數(shù)信號(hào)也能上傳至中央控制器，更有意義的是，現(xiàn)場(chǎng)裝置中所反映的狀態(tài)信號(hào)也能上傳至中央控制室，這不僅可以做到變"設(shè)備故障檢修"為"設(shè)備狀態(tài)維修"，更重要的是，大量的現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)信息，為管理決策提供了基礎(chǔ)。在這方面取得的經(jīng)濟(jì)效益，不是用簡(jiǎn)單的數(shù)字能表示的。
?。?）FCS系統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)裝置為全數(shù)字化、智能、多功能現(xiàn)場(chǎng)裝置，帶有控制器功能，這樣就可以做到將中央控制器的控制功能（DCS）分散下放到現(xiàn)場(chǎng)裝置之中。減少中央控制器的配置及復(fù)雜程度，也省去了大量的設(shè)計(jì)工作量。據(jù)初步設(shè)計(jì)估算，對(duì)于電站，可以下放到現(xiàn)場(chǎng)裝置中的控制系統(tǒng)數(shù)約占總線的73%。當(dāng)然在功能組級(jí)檔以上較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，目前尚不具備下放至現(xiàn)場(chǎng)裝置的條件。這部分控制功能的實(shí)現(xiàn)，將在下面進(jìn)行敘述。
二、FCS在電站的應(yīng)用
1.在國內(nèi)外FCS沒有應(yīng)用于大型電站的示例
FCS系統(tǒng)進(jìn)入我國時(shí)，遠(yuǎn)比不上DCS系統(tǒng)進(jìn)入我國時(shí)成熟。20世紀(jì)80年代末期，DCS系統(tǒng)進(jìn)入我國電站時(shí)，國外己有多個(gè)DCS系統(tǒng)用于大型工程的示例。據(jù)調(diào)研，到目前為止，F(xiàn)CS系統(tǒng)仍以中、小型工程的示例居多。國內(nèi)外，在大型火電廠內(nèi)統(tǒng)一的現(xiàn)場(chǎng)總線控制網(wǎng)絡(luò)的模型全部，即設(shè)備層、監(jiān)控層、遠(yuǎn)程監(jiān)控層上均使用現(xiàn)場(chǎng)總線的范例，還未見報(bào)導(dǎo)。
2.PLC聯(lián)網(wǎng)控制
FCS系統(tǒng)在火電廠已有局部使用，其中有一例是成功的。即四川廣安電廠，采用遵循Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的L2-DP網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，將該廠的鍋爐補(bǔ)給水與凝結(jié)水精處理控制系統(tǒng)等輔助車間控制系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，提高了火電廠輔助車間控制的勞動(dòng)生產(chǎn)率及系統(tǒng)可靠性。
3.FDCS的應(yīng)用
我們將在通信和數(shù)據(jù)傳輸方面遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的數(shù)字式分散控制系統(tǒng)稱之為FDCS控制系統(tǒng)。該類系統(tǒng)在對(duì)外的功能及本身的體系結(jié)構(gòu)，與DCS系統(tǒng)并無多少差別，但在通信和數(shù)據(jù)傳輸方面遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)。
該類型系統(tǒng)目前國內(nèi)有兩種，具體如下:
?。?）*種系統(tǒng)為ALSPAP320控制系統(tǒng)，應(yīng)用于華能珞璜電廠二期工程。
AISSPAP320有三大網(wǎng)絡(luò):LOCVTAFIP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，遵循WorldFIP標(biāo)準(zhǔn);F900數(shù)據(jù)總線，遵循WorldFIP標(biāo)準(zhǔn);CONTRONET控制網(wǎng)，使用以太網(wǎng)技術(shù)。
?。?）第二種系統(tǒng)為SimatiCPCS7控制系統(tǒng)，應(yīng)用于楊凌燃機(jī)熱電廠燃?xì)?蒸汽聯(lián)合循環(huán)發(fā)電機(jī)組。
每一對(duì)冗余控制器均通過冗余的現(xiàn)場(chǎng)總線Pro-fibus-DP（zui高數(shù)據(jù)傳輸速率可達(dá)12Mbit/s）帶一定數(shù)量的遠(yuǎn)程I/O擴(kuò)展機(jī)架ET2OOM及I/O模件;控制器與控制器之間、控制器與服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)通信是通過冗余的環(huán)型工業(yè)以太網(wǎng)來完成的。網(wǎng)絡(luò)速率1OOMbit/s。
4.擬采用FCS系統(tǒng)的企業(yè)自備電廠
山東濱州化工廠自備電廠35t/h鍋爐與邯鄲鋼鐵廠75t/h循環(huán)流化床鍋爐控制，擬采用遵循FF現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議技術(shù)的SmarSystem320控制系統(tǒng)實(shí)施控制。
該項(xiàng)目的工程實(shí)踐，是一個(gè)比較完整的FCS控制系統(tǒng)。有關(guān)鍋爐閉環(huán)控制框圖參見圖2，從圖中可以看出，要實(shí)現(xiàn)一個(gè)閉環(huán)控制系統(tǒng)，需在多臺(tái)數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置之間進(jìn)行信息交換?，F(xiàn)場(chǎng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)與變送器皆采用附有控制器功能的數(shù)字式智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，用以實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制功能，做到了"信息處理現(xiàn)場(chǎng)化"。部分順序控制功能由可編程序邏輯控制器PLC（圖2中的MA18、MA19）來實(shí)現(xiàn)，并與現(xiàn)場(chǎng)附有控制器功能的數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置進(jìn)行信息交換。
5.FCS系統(tǒng)在電站應(yīng)用評(píng)述
（1）電站中，以PLC為硬件的順序控制系統(tǒng)，用FCS總線進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，是一個(gè)很好的選擇，并可取得良好的效果。
?。?）FDCS系統(tǒng)雖算不上完整、典型的FCS系統(tǒng)，但它的成功使用，是現(xiàn)場(chǎng)總線在火電廠大型機(jī)組控制系統(tǒng)應(yīng)用的很好嘗試。
?。?）SmarSystem320控制系統(tǒng)在火電廠中小型機(jī)組鍋爐控制中的應(yīng)用，可以作為FCS系統(tǒng)在大型火電機(jī)組上應(yīng)用很好的借鑒。
（4）電站中較為復(fù)雜的控制系統(tǒng)，以及實(shí)時(shí)性要求較高的控制系統(tǒng)，以目前FCS系統(tǒng)的技術(shù)水平來實(shí)施，還有一定的難度。有待進(jìn)一步開發(fā)研究。
?。?）FCS是電火電廠實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化管埋和運(yùn)營的必然選擇。
1）廠網(wǎng)分開將促進(jìn)火電廠實(shí)現(xiàn)企業(yè)綜合自動(dòng)化:廠網(wǎng)分開體制改革實(shí)現(xiàn)后，電廠將相對(duì)獨(dú)立地參與市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)。實(shí)現(xiàn)包括基礎(chǔ)自動(dòng)化、管埋自動(dòng)化和決策自動(dòng)化的高層次綜合自動(dòng)化是電廠的必然選擇。
2）FCS是消滅火電廠"信息孤島"的武器:FCS的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備能將大量現(xiàn)場(chǎng)信息送上通信網(wǎng)絡(luò)，這是DCS、PLC無法實(shí)現(xiàn)的。這些實(shí)時(shí)信息為企業(yè)綜合自動(dòng)化所必需，也是發(fā)電集團(tuán)企業(yè)信息集成的基礎(chǔ)。
3）電廠對(duì)綜合經(jīng)濟(jì)性的重視將青睬于FCS:FCS在提供高層次控制、管埋性能的同時(shí)，使系統(tǒng)在其生命周期中的投資大大低于DCS。電廠在重視長(zhǎng)期的綜合經(jīng)濟(jì)性和效益時(shí)，F(xiàn)CS的價(jià)格優(yōu)勢(shì)就明顯了。
三、目前電廠應(yīng)用FCS的障礙
l.FCS的效益是綜合的、長(zhǎng)期的
FCS只有和全廠的管理自動(dòng)化與決策自動(dòng)化等高層次綜合自動(dòng)化相結(jié)合，才能更好地發(fā)揮其效益。且時(shí)間越長(zhǎng)效益越明顯。
2.智能現(xiàn)場(chǎng)裝置可選品種大少
目前，遵循現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，其協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)很多，但其品種規(guī)格供選擇的卻明顯不足，例如，F(xiàn)F的Hl開發(fā)已10多年了，但到2001年5月31日為止，還只有30余種、83個(gè)規(guī)格的產(chǎn)品正式注冊(cè)可供正式選用。83個(gè)產(chǎn)品中還包括同一規(guī)格不同廠商、公司的產(chǎn)品，在30余種中包括光纖壓力變送器、光纖溫度變送器、模擬工具、記錄儀這些不常用的在內(nèi)。而且目前注冊(cè)過的產(chǎn)品，我國國產(chǎn)的極少。目前在FF組織的上僅檢索到北京華控公司有一種（溫度變送器）通過注冊(cè)，在ProfibuS組織的上未檢索到中國產(chǎn)品。
3.電站特殊工藝要求
在電站的某些熱工過程控制系統(tǒng)中需要高速的開關(guān)量或模擬量控制系統(tǒng)。例如:事件順序記錄系統(tǒng)（SOE）、汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)以及順序控制系統(tǒng)與保護(hù)系統(tǒng)中的快關(guān)、快開控制等。事件順序記錄系統(tǒng)等需要1～2ms的分辨率，而汽輪機(jī)數(shù)字式電液控制系統(tǒng)等需要lOms左右的控制周期。以目前FCS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)與通信技術(shù)，滿足不了上述控制系統(tǒng)的功能要求。
4.復(fù)雜系統(tǒng)控制
FCS系統(tǒng)，對(duì)于簡(jiǎn)單的控制系統(tǒng)，可以現(xiàn)場(chǎng)解決，參見圖3。而對(duì)于復(fù)雜系統(tǒng)則需要在多臺(tái)智能裝置之間進(jìn)行信息交換，系統(tǒng)可靠性降低。
四、研發(fā)FCS路徑的探討
l.FCS系統(tǒng)工程應(yīng)用研究
雖然FCS系統(tǒng)現(xiàn)有的技術(shù)在大型火電機(jī)組上全面應(yīng)用還存在一些難點(diǎn)，但是，利用FCS系統(tǒng)的現(xiàn)有技術(shù)，積極開展FCS系統(tǒng)在大型火電機(jī)組局部控制領(lǐng)域的應(yīng)用，不僅大有可為，而且十分重要。它可以讓我們更深入地掌握FCS系統(tǒng)的技術(shù)，這主要是因?yàn)槔碚撋系恼J(rèn)知深度遠(yuǎn)比不上工程實(shí)踐理解的深度。
2.電站輔助車間FCS的構(gòu)建和信息系統(tǒng)研究
火電廠輔助車間適度集中控制，是目前在電站內(nèi)達(dá)到減員增效十分有效的措施，將電站內(nèi)數(shù)十個(gè)輔助車間，適度集中為水、煤、灰等3～4個(gè)控制中心，運(yùn)行人員可大幅度減少，現(xiàn)階段正在推廣之中。而FCS系統(tǒng)技術(shù)在這方面能充分發(fā)揮其功能效益，因?yàn)樵摲N配置*符合FCS的設(shè)計(jì)思想。當(dāng)然也有其他一些研究課題。
3.SCS與MCS混合控制系統(tǒng)研究
今天的PLC已十分成熟與完善，更重要的是，它不斷向DCS系統(tǒng)"滲透"，開發(fā)了諸多的模擬量閉環(huán)控制功能。從一定程度上講，PLC集開關(guān)量順序控制與模擬量閉環(huán)控制于一身。當(dāng)然，處理開關(guān)量順序控制仍舊是PLC的特點(diǎn)。電站中某些較為復(fù)雜的功能組級(jí)檔以上的MCS系統(tǒng)，而且又是與電站中SCS系統(tǒng)，在工藝上有密切關(guān)連的那些MCS系統(tǒng)，由PLC來實(shí)現(xiàn)其控制功能。
4.用于電站的智能現(xiàn)場(chǎng)裝置研究
對(duì)于電站而言，供選擇的智能現(xiàn)場(chǎng)裝置品種規(guī)格太少。而數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置是現(xiàn)場(chǎng)總線的基礎(chǔ)，與DCS不同，采用現(xiàn)場(chǎng)總線后，由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備運(yùn)行的實(shí)時(shí)信息可通過現(xiàn)場(chǎng)總線與控制系統(tǒng)進(jìn)行交互，所以各級(jí)用戶都可以隨時(shí)查詢數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置用網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行狀態(tài)，還可以在線標(biāo)定、校準(zhǔn)、修改各種設(shè)備的性能參數(shù)和運(yùn)行參數(shù)，從根本上解決了控制系統(tǒng)中zui基本的測(cè)控信息的實(shí)時(shí)傳遞，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控、故障診斷和狀態(tài)維修提供了技術(shù)支撐。所以，沒有數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置，F(xiàn)CS系統(tǒng)的許多*性無法發(fā)揮，也就失去了使用FCS系統(tǒng)技術(shù)的真正意義。
5.電站特殊工藝要求的FCS系統(tǒng)研究
高可靠性的具有毫秒級(jí)時(shí)間同步的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的開發(fā)研究，是將FCS系統(tǒng)技術(shù)用于大型火電機(jī)組控制中的關(guān)鍵技術(shù)之一。
6.網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋控制器研究
參見圖4。如果我們能擴(kuò)大、增強(qiáng)網(wǎng)關(guān)、網(wǎng)橋控制器的控制功能，以此來實(shí)現(xiàn)電站中功能組級(jí)檔以上控制系統(tǒng)的控制功能，這也是擴(kuò)大FCS系統(tǒng)技術(shù)在大型火電機(jī)組中應(yīng)用的一個(gè)可行方案。這就相當(dāng)于在系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)中增加一層中層控制器。
7.FCS與DCS網(wǎng)絡(luò)集成的開發(fā)研究
FCS與DCS網(wǎng)絡(luò)集成方案有兩種：一種方案，即DCS主機(jī)為一個(gè)普通節(jié)點(diǎn)，采用網(wǎng)關(guān)將DCS網(wǎng)絡(luò)掛接到高速網(wǎng)絡(luò)上。另一種方案，即將DCS系統(tǒng)視為主體，將現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)掛接在DCS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)上。
8.研發(fā)FCS系統(tǒng)的切入點(diǎn)
研發(fā)FCS系統(tǒng)，以從研發(fā)電站輔助車間FCS監(jiān)控和信息系統(tǒng)作為突破口。進(jìn)一步分析論證，又以電站的化學(xué)水車間作為切入點(diǎn)。其理由如下：
?。?）電站輔助車間的布局比較接近石化等行業(yè)的狀況，即地域分布較廣，設(shè)備較為分散，有利于FCS系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)的發(fā)揮與體現(xiàn)。也可利用FCS系統(tǒng)成功應(yīng)用于石化行業(yè)的工程點(diǎn)作為借鑒。
?。?）電站輔助車間的自動(dòng)化水平近幾年雖有提高，但相對(duì)于電站主廠房?jī)?nèi)機(jī)組自動(dòng)化水平仍有較大差距。FCS系統(tǒng)在該領(lǐng)域的研發(fā)與實(shí)施，有利于自動(dòng)化水平提高后效果的體現(xiàn)。
（3）電站輔助車間控制系統(tǒng)的規(guī)模，相對(duì)于主廠房?jī)?nèi)機(jī)組的控制系統(tǒng)要小，投資規(guī)模相對(duì)也小，相對(duì)而言，資金投入的風(fēng)險(xiǎn)也小。
?。?）電站輔助車間規(guī)模相對(duì)雖小，但是，其設(shè)備品種繁多，在該領(lǐng)域FCS系統(tǒng)的研發(fā)與應(yīng)用，有利于取得全面研發(fā)FCS的經(jīng)驗(yàn)，進(jìn)一步明確電站用FCS系統(tǒng)的研發(fā)方向與項(xiàng)目?jī)?nèi)容。也增加電站行業(yè)對(duì)FCS系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)與了解。
?。?）電站化學(xué)水系統(tǒng)是電廠重要的輔助車間和輔助系統(tǒng)，由于電廠化學(xué)系統(tǒng)對(duì)于整個(gè)電廠而言是一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的系統(tǒng)，與其他主體專業(yè)相關(guān)性不是很強(qiáng)，同時(shí)，電廠化學(xué)水系統(tǒng)因?yàn)楸O(jiān)視控制點(diǎn)比較分散，難以納入傳統(tǒng)DCS控制系統(tǒng)中進(jìn)行系統(tǒng)化改造，致使化學(xué)專業(yè)自動(dòng)化水平、信息集成化水平相對(duì)落后。
目前大部分新建、擴(kuò)建的大容量電廠的化學(xué)水處理系統(tǒng)多采用PLC程控方式對(duì)該系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)視控制。由于機(jī)組容量的增加，化學(xué)水處理等輔機(jī)容量亦相應(yīng)增大，造成PLC控制系統(tǒng)I/O測(cè)點(diǎn)的增加，各類模件增加，機(jī)柜數(shù)量龐大，系統(tǒng)復(fù)雜。
針對(duì)目前火力發(fā)電廠化學(xué)水系統(tǒng)設(shè)備布置分散，汽水取樣、自動(dòng)加藥、繁多的常規(guī)測(cè)點(diǎn)等現(xiàn)狀，F(xiàn)CS系統(tǒng)的全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制，特別適合于化學(xué)水處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀。簡(jiǎn)單地講，以現(xiàn)場(chǎng)總線為鏈，把單個(gè)分散的化學(xué)水處理系統(tǒng)測(cè)量、控制設(shè)備變成網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，進(jìn)行信息互換，組成網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽水取樣、自動(dòng)加藥、水處理等各項(xiàng)監(jiān)控系統(tǒng)功能一體化。
9.實(shí)施步驟
為了實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、雙向通信，必須將網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)上各種設(shè)備的輸入、輸出信號(hào)全部變?yōu)閿?shù)字信號(hào)，各現(xiàn)場(chǎng)裝置必須達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)數(shù)字智能現(xiàn)場(chǎng)裝置的要求。為此，必須開發(fā)相應(yīng)的功能模塊。化學(xué)水監(jiān)控系統(tǒng)相對(duì)于主廠內(nèi)的機(jī)組監(jiān)控系統(tǒng)，其系統(tǒng)規(guī)模要小得多，但其設(shè)備品種，可謂是"麻雀雖小，五臟俱全"。因此，要*達(dá)到FCS系統(tǒng)典型配置的水平，研發(fā)工作量相當(dāng)大，時(shí)間周期長(zhǎng)，投資規(guī)模大，風(fēng)險(xiǎn)也大。所以，以分步實(shí)施為宜。
（1）*步——聯(lián)網(wǎng)控制。
將化學(xué)水車間的化學(xué)水監(jiān)測(cè)、化學(xué)水程控，自動(dòng)加藥等幾大部分工藝系統(tǒng)，分別納入各自的PLC控制范圍之內(nèi)，再將這些符合現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制的PLC進(jìn)行聯(lián)網(wǎng)控制，形成初級(jí)的綜合監(jiān)控管理系統(tǒng)。
（2）第二步——重點(diǎn)設(shè)備信號(hào)制改造。
也就是進(jìn)行信號(hào)制改造，即進(jìn)入真正的現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制階段。由于要研發(fā)的品種太多，資金投入量大，所以只能從個(gè)別重點(diǎn)設(shè)備開始進(jìn)行改制。百先采用數(shù)字智能化學(xué)水監(jiān)測(cè)儀表。以引入其狀態(tài)信號(hào)，改善監(jiān)控系統(tǒng)管理水平。
（3）第三步——各品種模塊的研發(fā)。
為了達(dá)到真正的典型FCS系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)，必須做到關(guān)鍵模塊品種齊全，包括硬件與軟件的同時(shí)開發(fā)。
?。?）第四步——FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于化學(xué)水車間。
將各功能模塊植入化學(xué)水系統(tǒng)所有相關(guān)設(shè)備之中，全數(shù)字、雙向通信現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)制網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)形成。此時(shí)，我們就可能全面的評(píng)價(jià)FCS系統(tǒng)技術(shù)所帶來的技術(shù)與經(jīng)濟(jì)效益，為FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于電站內(nèi)所有監(jiān)控系統(tǒng)打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
?。?）第五步——FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于電站。
在對(duì)化學(xué)水車間應(yīng)用FCS系統(tǒng)技術(shù)總結(jié)分析的基礎(chǔ)上，就可以更為細(xì)致與確切地知道FCS系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用于電站的關(guān)鍵技術(shù)、研發(fā)方向與項(xiàng)目?jī)?nèi)容，確定下一步研發(fā)重點(diǎn)，為FCS系統(tǒng)技術(shù)全面應(yīng)用于電站鋪開道路。
