火力发电厂现场总线调试分析

胡晓光

摘要：现场总线控制系统（Fieldbus Control System，FCS）方便了火力发电厂的控制。这种技术不但极大的促进火力发电厂的发展，同时提出了更高的要求。本文就这种技术优势，设计思路和在调试过程中出现的问题进行讨论，并提出相应的解决方法，为火力发电厂现场总线控制系统的设计提供思路。

关键词：火力发电厂;现场总线;调试;数据处理

现场总线控制系统（简称FCS）是用现场总线将控制器互联构成的控制系统，分布控制系统（简称DCS）的更新换代产品。因为其模式非常适用于火力发电厂，所以开始逐步应用。但是，就目前而言，这一技术还需要完善，在调试中仍存在许多问题。因此，企业有必要对问题进行探讨分析，消除安全隐患。对此，可以建立相应的调试标准，以保证总线质量。

一、FCS的优势

1.1节省资源

FCS最主要的特点是信息化处理，在设计中减少了I/O装置的使用量，优化了系统结构，减少了铺设面积，节省了安装，维护等费用。

1.2抗干扰能力强

相對于DCS，FCS采用全新的数字化通信，准确度提高，抗干扰能力强，因此，系统的安全性和准确性大幅增强。

1.3管理模式的改变

因为FCS采用双向通信和现场总线控制，可以对设备进行远程操控，诊断，这种管理模式的优势是DCS无法相比的。

1.4兼容性好

FCS作为开放式系统，其兼容性强，可以方便扩容，也可以实现边使用边扩展。

二、影响现场总线调试的因素

2.1总线系统设计

对比DCS，总线设计系统要求严格，前者所有设备提供信号基本一致，无需进行规划统一，而后者对于信号，距离的要求十分苛刻，例如，过程现场总线 （PROFIBUS） 和基金会现场总线（FF）的要求。总线系统设计难点在于其拓扑结构的确定，拓扑结构的设置决定了FCS的效率，并且设计的是否合理还影响到其安全性。设计时因无明确标准所以主要依靠设计人员的经验，即使有相关案例可以参考，但还是埋下了隐患。

2.2工程组态

因为系统的组建涉及硬件和软件，硬件由不同厂家所提供，因此各厂家实现数据流动的数据格式不统一，这样就会导致大规模的组态只能在现场调试。并且，相比于DCS，FCS更多的选用了数字智能现场设备，对此不但要关注设备的准确度，使用寿命等指标，而且要特别关注与总线系统的接口是否匹配。总线设备组态与设备具有很大关联，所以工程量大会对相应的调试时间造成影响。

2.3工程出厂验收

由以往的经验来看，DCS厂商会进行系统的硬件组装和软件的组态，而如果FCS沿用这种模式则会出现很多问题，例如，对设备的熟悉程度以及如何使用，FCS厂商很难做到非常了解。所以，系统设备制造商和FCS厂家应密切合作，相互交流，最终确定方案。

2.4总线系统工程软件恢复和通道测试

DL/T 5294—2013《火力发电建设工程机组调试技术规范》中规定：调试方配合厂家对各控制器进行软件恢复，根据DCS I/O清册核查I/O模件类型和数量，进行通道测试。这个规定只适用于DCS，对于FCS并不适用，导致调试工作很难完成。

结合以往经验，在进行总线控制系统调试时完成下列操作：线路检查，通信检查，供电是否稳定，画面是否清晰，出现故障能否自动报警，冗余功能是否正常。

2.5施工前的技术交底和设计到货核查

现场总线技术是一项新技术，在安装前需要对施工单位进行技术培训。通常是参考《火力发电厂现场总线安装技术导则》，此外还可以通过图片，视频等案例详细介绍安装施工要求。若施工单位有能力可以编制该工程的标准流程图。但是大部分的火电工程因为不可抗力导致无法进行此流程，施工质量无法得到保证，为长期的运行埋下隐患。

设计到货核查也是对安装调试进度影响较大的因素之一。因现场调试会遇到各种各样，不可抗力等因素，需优化和调试的地方过多，会导致工程的配套设备出现供货不足的情况，对此，设计单位在设计时要充分考虑这一因素。此外，FCS设备的关联性要求必须按照设计来进行供货，但在实际当中，常常会出现供货错误等情况，例如应是FF供货却为PROFIBUS。这种错误往往会导致设计出现更改或者暂时停工，对安装时间造成很大影响。

2.6抗干扰问题

抗干扰问题是FCS应用中的一大难题。因为现场总线在电厂中架构，势必会穿过某些恶劣的电磁环境地区，如何减少电磁干扰，是设计方要深入思考的问题。

三、FCS设计要点

3.1设计思路和应关注的问题

对照DCS的设计方法，FCS可以进行如下设计：首先确定应用场合，其次是根据实地考察选择设备，再次根据设备确定拓扑结构，最后选择电缆。因火力发电厂需要控制的单位很多，而分布又很不均匀，所以如何进行控制器的分配和如何合理规划是需要特别注意的问题。

3.2确定总线标准

上文提到，目前最主要的现场总线标准分别是过程现场总线和基金会现场总线。两种标准分别适用于不同的领域，但都比较适合于火力发电厂的控制。虽然这种技术非常方便，但不适用于任何场合，例如在观测点密集的场合，使用FCS并不是最佳选择，比如需要实时测温的锅炉内壁，就比较适合用采集模块来汇入总线网络。如果采用FCS模式就会导致系统变得复杂，系统的安全性和准确性降低。所以要根据实际情况来进行设计。

3.3拓扑设计

拓扑设计的好坏直接决定了FCS的实用性。因此，拓扑设计是FCS的设计重点。其要求分别是1.确定拓扑结构;2。划分区域;3.对区域进行分别设计;4.对网段总线长度进行分析设计;5.解决其他问题如抗干扰问题。

3.4电缆设计

电缆的选用应选择A型标准通信电缆而不是普通的通信电缆。在设计时要注意不能讲冗余的电缆和主要的电缆敷设在一起，并且在设计完成后检测系统的响应时间，确保可以达到要求。

四、结束语

现场总线技术在火力发电厂的应用前景越来越广泛，现阶段成熟的火力发电机组有很多，值得我们借鉴。但是由于一些频繁出现的实际问题，相关的调试技术还有待完善。相信随着此技术的不断发展，这项新技术会越来越成熟，不久的将来一定能更好的服务社会，让火力发电厂取得更高的成就。

参考文献：

[1]陆杰锋，徐燕娟.现场总线技术在火力发电厂电气控制系统中的应用研究[J].电子世界，2019

[2]李友根.火力发电厂电气控制系统中现场总线技术的应用及故障排除[J].电子世界，2018