数字化智能电厂远程测控的设计

朱新华

【摘要】随着计算机和网络技术的发展，电厂数字化智能化成为可能。为了提高效率，减少现场工作人员，对于数字化智能电厂远程控制的问题亟待解决。远程控制除了外部设备之外就是内部信息的建立和传输，本文从总线技术出发，构建数字化智能电厂远程测控框架。

【关键词】数字智能化；电厂；远程测控

【中图分类号】TM63 【文献标识码】A 【文章编号】1672-5158（2013）01—0083—01

一、引言

数字智能化电厂认识和定义从不同的角度出发有不同的认识，有不少商家认为具备总线技术的电厂就具备数字管理功能，同时也出现了数字化电厂的概念模型，目的是为了实现管控一体化。通过分散控制、信息管理、决策支持共同构成数字智能电厂。既然数字智能电厂已经实现高度的数字集成管理，那么就涉及信息的采集、传输和远程控制。因此职能电厂远程控制因该包含管理数字远程控制、生产过程远程控制以及现场设备远程控制。

二、现场设备远程测控以及生产过程的测控

1、现场设备测控

现场总线是现场设备信息交流的通道，设备与控制部分能够进行单向、双向、多点的数字交流，通过总线能够将通信、计算机以及控制技术和现场进行有效连接，作为控制的整体。同时在现场设备的远程测控中嵌入式技术可以有效利用。通过嵌入式技术将现场的仪表进行连接和监测，数字处理的结构能够通过总线与控制中心进行信息沟通，执行机构具备与远程控制设备之间的数字通信能力。在远程测控通信中采用双绞线和大量采用光纤，提供通信的抗干扰能力，提高系统的可靠性和抗干扰能力，总线和嵌入式在远侧测控中的运用，能减少远侧测控的信号通信节点，提高系统的整体性能和精度。此外总线通过预置方式大大减少传统作业工具的使用，提高系统整体安全性。

2、生产过程测控

本文采用西门子公司提供的基于数字技术的仪控系统，本系统的好处是综合成本低性能更稳定，组网比较灵活扩展性强，管理人员可以迅速的将智能电厂的设备接入总线远程测控网络中，不需重新建立传输统统，比较方便的实现远程测控。现场设备和仪表进入测控模块，采用协议设备制造商使用相同的功能，可以实现不同生产设备运行过程的测控。原则上测控和运行需要构建独立的网络系统，并且通过接口设备和下层控制系统之间建立联系，过程远程测控必须与智能电厂的容量相适应，测控协议采用IEEE802标准，以减少过程测控中网络建立的不可预料的问题。过程的测控网络构架采用集中和分散相结合的设计。

三、测控数据库的建立

电厂在运行过程中会产生大量的数据，对于测控的数据来说并不宜采用常规的关系数据，当然对所有生产的数据进行实施的测控是较为理想的方案，因此测控的数据需要包含以下信息：电厂在生产过程中历史和实时数据是集成的数据对象，需要建立比较有效的测控数据库，实现全长范围内测控资源的共享。测控的数据因该有统一的标准，对各种设备需要测控的频率、精度以及安全级别都要显现。此外还要对电厂二次设备测控，对于数据要求不能进行压缩，以便提高准确性。测控数据具有实施查询和分析的功能，能够及时反映测控的状态。

四、设计原则和网络结构

（一）设计原则

1、实用性和先进性原则。远侧测控随着网络技术迅速发展，新的设备不断涌现，测控的技术和标准也在不断扩大，外部总线的选择要跟进网络信息的发展，将测控的应用建立在较高的层次之上，以适应今后的发展。充分考虑硬件的先进性和网络构架的科学性，选用的硬件基本上采用技术领先的IBM等，充分保证电厂设备以及技术要求。在现场测控网络设计只能够要考虑一用和实用性。

2、可靠性和安全性。系统的运行安全是整个测控建设的基础，各级网络因该具有监督和刮泥的能够，要从分考虑测控设备和线路的冗余，方便线路更换和扩充，确保测控数据正确传输。

（二）网络和总线结构

电厂的试验项目种类繁多，测试设备多种多样，采用的总线、接口标准也各不相同，必须合理的将这些设备通过网络的形式组织起来，形成可靠、实用的适合于试验场应用的测试网络。网络化测控系统结构属于网络应用体系结构的范畴。电厂远侧测控不仅需要反映了网络通信方面的结构恃性，并且反映出含计算机的测控网络系统中，综合信息采集、处理、存储、传输和控制的重要特征，更要反映网络应用系统的结构特征。

本设计采用总线功能的网络测控，现场总线控制系统是以现场总线为基础的开放式、全数字式控制系统，它作为智能设备的联系纽带，把挂在总线上，作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成自动化系统，实现基本控制、补偿计算、参数修改、报警、监控、优化及控管一体化的综合自动化功能。其总线测控由3层网络组成，最后一层为低速现场总线Fields H1连成的控制网络CNET，中间的一层为高速现场总线Fields H2连成的系统网络SNET，最上一层为普通管理网络MNET。最低层的H1现场总线连接着各类现场智能仪表，包括压力变送器、温度变送器、各种测量仪表及调节阀等。低速现场总线Fields H1通过耦合器连到高速现场总线Fields H2作为H2总线的一个节点。XCFCS进行管理和运行控制的工程师站和操作站作为H2总线的节点，连接到FCS的H2总线上。此外，FCS还通过网关接到上层管理网上，把工业现场的各种参数、数据传送到上级管理网络，为管理层决策提供第一手资料，从而实现管控一体化。

五、系统的整体实现

系统主要分为远程系统和现场系统，远程系统即客户端系统主要是完成数据的采集并向服务器发送数据功能，现场系统主要用于电厂信息收集集中，并完成性能分析及远程发布功能。远程系统可以放在监控站中，现场系统主要放控制中心。远程需要建立采集和信息两个部分，为了不干扰电厂实时运行，确保电厂安全并有效运行，数据采集和发送建立在SIS外部，采集可以从电厂数据库中获得。获得信息通过总线进行文件信息交流，发送指令读取信息并发送远程断。现场部分有执行和数据两个部分组成，数据包含现场传输的实时数据，执行数据包含接受和转换命令。

总结本系统主要采用有线测控方式，以内部总线和外部总线技术为基础，通过总线构建三层测控结构，包含低速现场总线、高速总线、普通管理网络构成，此外还建立测控数据库，通过与SIS外部挂接方法，一方面可以利用SIS系统内部的数据，另一方面又可以丰富SIS内部数据。

参考文献

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