数字化电厂现场总线技术应用研究

赵婧

（秦能齐源电力工程设计有限公司济南分公司，山东 济南 250101）

1 现场总线系统特点

现场总线是用于过程自动化和制造自动化最底层的现场设备或现场仪表互连的通信网络，是现场通信网络与控制系统的集成。在电厂进行建设和安装生产设备过程中，利用数字化技术，从而将多种信息和数据进行处理，并使不同的操作流程有效地实现。在电厂进行建设过程中，通过现场总线技术的应用，能够有效降低安装成本，增加各个连线间的作用，减少电厂的电线总数，使电厂整体更加整洁。由于实施现场总线，在电厂线路设计和安装过程中，能够减少安装时间，同时也为电厂后续的维修和保养提供更多的便利。

2 现场总线控制系统概念及优势

随着现场总线技术的发展，已经形成整体的控制系统，并用FCS 作为名称的代替。利用现场总线，使智能设备与总线形成联系，从而将多种信息和数据进行传输，并通过电厂的控制管理系统，将数据进行整理，并建立完善的信息系统，实现整体系统协调和统一。通过FCS 与DCS 系统进行比较，FCS 具有以下优势。

（1）在进行数据和信息收集和传输过程中，能够实现具有开放性的特点，从而能够使整体系统逐步完善。通过将不同通信信息进行连接，对各个总线设备，实现现场管理和调度。

（2）在电厂建设和发展过程中，不同设备及系统的融入，能够实现不同系统的互操作性。按照各自系统具备的执行标准和方式，使现场总线完成对不同系统的测试和使用。

（3）通过不同数据和信息的传输，利用现场总线能够实现通信全数字化，也能增加自身抗干扰能力，降低由于产生的误差而出现问题，并为系统的稳定提供更多的支持。

（4）利用现场总线的优势，在不同设备间能够实现现场设备的智能化，增加多种测量和补充方式，并减少控制所需时间。

（5）通过长时间对现场总线效果分析，具有较高的可靠性和稳定性，并能够充分发挥自身特点，实现现场总线的有效利用。

（6）由于传统电厂需要大量的电缆作为基础，使用现场总线技术后，能够提高控制系统的利用率，同时也能有效地减少工程建设成本。

3 现场总线技术在燃机控制中的应用

在进行电厂建设过程中，首先要成立集控室，使现场总线技术得到支持，通过对现场设备进行调试，使产生的数据和信息转换成数字化信息输送到集控室。这样就能使现场总线的控制过程中，出现数字化和网络化状态。所以在对燃机控制中，应用现场总线技术，不仅能够对设备出现的问题及时报警，同时也能建立完善的数据信息平台，并为后续的控制和维修处理提供更多的支持。所以应用现场总线技术，能够使电厂燃气轮机控制系统产生更多的效益，并通过以下几点得到充分的证明。

（1）根据燃气电厂的控制系统特点，在进行控制和操作过程中，利用现场总线能够实现流程简单化，并降低燃机工作成本，使整体系统获得理想的工作状态。

（2）在现场总线运行过程中，通过具有的数字化能力，将整个现场设备进行自动修复和调整，并将燃气轮机的各个结构分别控制，实现整体运行稳定高效的效果。

（3）由于现场总线具有数字化控制能力，能够将产生的数据和信息进行数字化的控制，增强自身的抵抗外界干扰能力，在进行信息和数据传输时，使传输过程更加稳定和安全。

（4）将燃气轮机系统与现场总线联系，能够实现燃气轮机系统局域数字化控制能力，并通过与网络进行数据和信息的传输，实现电厂整体控制的目的，增加电厂整体管理作用。

（5）将现场总线技术运用到控制系统中，将充分提高燃气轮机系统的使用效率，同时也能实现不同设备和结构的安装，通过这样的方式，能够实现多种系统和运行方式的融合。

下面通过实际案例，对现场总线技术进行分析，并为更多的电厂建设提供参考价值。在某燃气电厂建设过程中，使用一体化控制系统，并将现场总线技术作为核心基础，将多个生产设备组织在控制网络中。在这个控制网络系统中，主要通过操作和监控系统形成联系，并完成电厂的生产和运行。然后在不同设备间，实现不同系统的相互融合，从而利用现场总线技术，不仅将多种生产设备纳入统一的控制网络中，同时也能对电厂的生产起到积极的作用。

4 影响现场总线技术推广应用的因素

4.1 统一总线标准困难

在我国目前总线技术发展过程中，根据电厂建设实际情况，将设备和生产技术进行比较和分析，对总线技术的标准制定产生诸多阻碍。同时，根据国际现场总线制定标准，无法将现有的现场总线技术融入其中。所以在进行现场总线推广过程中，由于不具备统一的总线制定标准，使许多生产方式和设备都无法进行整体的控制。

4.2 实时数据的管理和分析缺少有效利用

通过已有的电厂现场总线技术应用发现，由于信息和数据不断的增加，造成系统管理和控制的压力不断提升。这样对实时数据进行管理和分析时，没有利用此数字化优势，实现电厂整体控制系统的融合，进而阻碍电厂的发展。另外，在应用现场总线技术时，对系统的管理和控制也无法进行有效的监管，出现的许多问题得不到及时的解决。

4.3 快速性与安全性需进一步验证

根据现场总线具有的特点和优势，在电厂实际应用中能够获得理想的效果。但是通过对实际效果进行分析时发现，由于在对电厂控制和管理系统进行操作时，数据和信息发生传输和收集过程中，需要较高能力的控制回路作为基础，这样就使整体运行效果受到了影响。另外，控制回路的能力和处理数据的时间，都会随着数据和信息量的增加而产生巨大的压力，所以就无法实现现场总线技术具有的快速性和安全性。根据出现的问题，需要技术人员进行不断的研究和分析，并为具体的效果进行验证，从而确保控制系统整体运行效果。

4.4 现场总线型设备的选择范围相对较小

在进行现场的总线操作时，应当在发电厂的主系统中将其广泛应用，与此同时，还需要相关保护系统以及较高程度的控制有准确保证，同时还要对相关控制回路进行实时性的高控制，在此时并不适用现场总线技术。而机组的安全运行以及主要辅机保护，都会对现场总线的纳入产生一定的影响。在进行电厂正常施工时，会对两类现场总线进行采用。通过实验证明，两类总线都可以对电厂正常施工有所满足，但是对电厂周期也有所要求。在实际应用过程中，应该按照常规以及实际情况进行总线应用的选择，与此同时，还要保证总线的应用能够对其他过程控制要求有所满足。另外，控制回路的能力和处理数据的时间，都会随着数据和信息量的增加而产生巨大的压力，所以就无法实现现场总线技术具有的快速性和安全性。根据出现的问题，需要技术人员进行不断的研究和分析，并为具体的效果进行验证，从而确保控制系统整体运行的效果。

5 就本文现场总线控制系统进行相关配置方案的提出

在电厂建设过程中，需要不断进行系统方案的配置和计划。由于我国目前的现场总线技术处在不断研究过程中，需要电厂按照《火力发电厂设计技术规程》规定，同时确保不同系统能够相互融合，并最终确定电厂控制系统的运行方式。

5.1 机组主控系统

在电厂控制系统中，需要对机组主控系统进行合理的配置，并确保整体运行具有稳定的效果。在机组主控系统中，需要对主机和辅助方式合理的配置，同时在现场总线控制中，需要加入多种控制系统的使用，并主要围绕以下几种系统进行配置：（1）锅炉安全监视系统；（2）汽机数字电液控制系统；（3）汽轮机紧急跳闸系统；（4）旁路控制系统；（5）事故顺序记录。按照DCS 系统控制方式，能够将多种利于电厂建设的设备进行配置，同时也要注意不同设备间的控制效果。在电厂控制系统配置中，将现场总线与电厂系统进行联系，使控制和操作系统操作更加方便快捷。特别是在联动保护设备中，增加多种防护措施，能够为电厂操作系统实现数字化起到关键的作用。在不同设备相互产生作用的同时，需要更多的智能操作方式进行融合，并将整体运行效果不断增加。

5.2 全厂辅助车间控制系统

在电厂控制系统中，由于全厂辅助车间控制系统需要不断地完善和优化，需要整体具备较高的安全性能，并根据运行时间的长短，确保在每个系统运行环节中，将多种辅助措施运用到控制系统中，从而使PLC 技术能够发挥自身的优势。

6 结语

综上所述，在目前电厂建设过程中，利用现场总线技术的特点和优势，能够使燃机电厂获得更多的效果。找出相应的影响因素和管理措施，这样一来，增加了现场总线的使用效果。在今后的电厂建设发展中，将现场总线具有的特点和优势能够创造更大的发展空间。