【正文】 過程中廣泛應(yīng)用，工程人員對(duì)其信賴感備增，數(shù)字化控制的特點(diǎn)和優(yōu)越性越來越深刻的被人們所認(rèn)識(shí)。隨著微電子技術(shù)及信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展， 現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)運(yùn)而生?，F(xiàn)場(chǎng)總線是指在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)的測(cè)量控制設(shè)備與控制中心之間實(shí)現(xiàn)全數(shù)字、雙向、串行、多節(jié)點(diǎn)數(shù)字通信網(wǎng)絡(luò)，基于這種開放型網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造了新一代的全分布控制系統(tǒng)一現(xiàn)場(chǎng)總線，控制系統(tǒng) (FCS)。 FLS 從概念上講，是一全新的系統(tǒng)，有巨大的優(yōu)越性，在石油化工等 — 些領(lǐng)域已有成功應(yīng)用。但是， FCS 的應(yīng)用是一系統(tǒng)工程，涉及到協(xié)議的統(tǒng)一，涉及到變送器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等各個(gè)環(huán)節(jié)設(shè)備的智能化及充足的產(chǎn)品供應(yīng)，這些均不是 — 朝一夕能解決的事情。目前、 FCS 的狂熱思潮已經(jīng)過去，應(yīng)用的呼聲更趨于平靜。另外， FCS 從工程技術(shù) 方面講仍未定型，單元機(jī)組的協(xié)調(diào)控制等復(fù)雜算法應(yīng)在 FCS 的哪 — 級(jí)去完成等等，仍是需研究確定的問題。因此， FCS 作為“安全可靠”為第 — 設(shè)計(jì)原則的火電廠控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)選型，條件尚不具備。在所選用 DCS 允許的情況下，可在工藝系統(tǒng)的局部，例如燃油泵房，小范圍采用 FCS產(chǎn)品，為 FCS在火電廠的應(yīng)用積累經(jīng)驗(yàn)。 2 電子設(shè)備間分散 隨著網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展， DCS 應(yīng)用的推廣普及，響應(yīng)用戶的普遍需求， DCS 網(wǎng)絡(luò)趨向于采用通用的網(wǎng)絡(luò)硬件和標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議， DCS 廠商專注于測(cè)量控制卡件的生產(chǎn)和控制策略軟件的開發(fā)；目前，大多 數(shù)DCS 的主干通訊網(wǎng)絡(luò)支持光纖介質(zhì)，通訊網(wǎng)絡(luò)兩站之間的距離滿足電子設(shè)備間分散的要求，以下是電站常用的幾家 DCS 的通訊網(wǎng)絡(luò)情況。 MCS 公司的 MAXl000+PLUS 系統(tǒng)采用 MAX 通訊網(wǎng)絡(luò)連接工程師站、操作員站和機(jī)柜 RPU(DPU 柜 )， MAX 通訊網(wǎng)絡(luò)采用 100Mbps 的交換式以太網(wǎng)．支持雙絞線和光纖介質(zhì)，當(dāng)機(jī)柜距離控制室低于超過 180m時(shí)可采用雙絞線，超過 18m 時(shí)需采用光纖介質(zhì)，可達(dá) 1000m； ABB 貝利公司 symphony 系統(tǒng)中用于過程控制和過程管理數(shù)據(jù)交換的控制網(wǎng)絡(luò)為C， C 的環(huán)形網(wǎng)絡(luò)用于連接現(xiàn)場(chǎng)控制站 HCU(DPU 柜 )、人系統(tǒng)接口和系統(tǒng)工程設(shè)計(jì)工具，環(huán)形網(wǎng)絡(luò)使用存儲(chǔ)器插入式的存儲(chǔ)轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，數(shù)據(jù)傳輸率為 10MB／ S，可采用同軸電纜和光纖介質(zhì)，相鄰兩節(jié)點(diǎn)之間的距離可達(dá) 2021m 以上：西門子公司的 TXP 系統(tǒng)的電廠總線用于 AS620自動(dòng)控制系統(tǒng) (DPU 柜 )、 0M650 過程控制和管理系統(tǒng)的處理器 PU／ SU、ES680工程設(shè)計(jì)系統(tǒng)處理器 ES和 DS670診斷系統(tǒng)處理器 DS之間的通訊，終端總線用于 PU／ SU、 OM650 操作終端叮 (操作員站 )、 ES680 操作終端ET(工程師站 )和 DS670 操作 終端 DT 之間的通訊，電廠總線和終端總線均是通過使用光纜的局域以太網(wǎng)建立起來的，采用 IEEE802． 3 標(biāo)準(zhǔn)的碰撞檢測(cè) (CSMA／ CD)協(xié)議，傳輸介質(zhì)可采用同軸電纜和光纖，最遠(yuǎn)距離可達(dá) 4300m；上海?？怂共ā_的 I／ ASefies 系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)按節(jié)點(diǎn)的概念來構(gòu)成， I／ ASeries 系統(tǒng)各個(gè)站 (控制處理機(jī)，應(yīng)用操作站處理機(jī)等 )通過節(jié)點(diǎn)總線 (Nodebus)相互連接形成過程管理和控制節(jié)點(diǎn)，節(jié)點(diǎn)總線符合 IEEE802． 3 標(biāo)準(zhǔn)，采用總線形式，傳遞媒體為同軸電纜或光纜，通訊管理方式采用碰撞檢測(cè)方式，數(shù)據(jù)傳輸率為， 10MB／ S，節(jié)點(diǎn)總線段最大長(zhǎng)度為 0Om，利用節(jié)點(diǎn)總線擴(kuò)展組件進(jìn)行總線擴(kuò)展，兩節(jié)點(diǎn)總線擴(kuò)展組件之間距巨離最大 300m，節(jié)點(diǎn)總線最大長(zhǎng)度為 700m；控制處理機(jī)通過現(xiàn)場(chǎng)總線和現(xiàn)場(chǎng)總線組件連接，現(xiàn)場(chǎng)總線采用雙絞線時(shí)最大長(zhǎng)度可達(dá) 1800m，采用光纜時(shí)可達(dá) 20km；西屋公司的 Ovation 系統(tǒng)的 OvationFDDI 通訊網(wǎng)絡(luò)以 FDDI 網(wǎng)絡(luò) (光纖分布式數(shù)據(jù)接口 )為基礎(chǔ)，通訊速率為 l00Mbp／ s，以光纖為介質(zhì)，兩站之間距離可達(dá) 2km，超過2km 時(shí)，可選擇單模光纖，兩站之間距離可達(dá) 60km， FDDI 環(huán)形距離最大為 200km。 從以上幾家電站常用的 DCS 來看，高速數(shù)據(jù)總線的通訊距離均能滿足主廠房?jī)?nèi)控制機(jī)柜物理分散的要求。因此，完成 DCS 電子設(shè)備間分散，例如分別建立鍋爐電子設(shè)備間和汽機(jī)電子設(shè)備間，主要受主設(shè)備布置的制約。目前已有電廠在初步設(shè)計(jì)中即采用在鍋爐和汽機(jī)側(cè)分別設(shè)置鍋爐電子設(shè)備間和汽機(jī)電子設(shè)備間的布置方式。 在汽機(jī)房設(shè)立汽機(jī)電子設(shè)備間，應(yīng)充分考慮振動(dòng)問題，確保滿足DCS 機(jī)柜的要求。對(duì)于 60MW 機(jī)組，汽機(jī)部分的 DCS 機(jī)柜、繼電器柜、電源柜、 ETS 柜、 TSI 柜、 DEH 柜及 MEH 柜等可全部放入汽機(jī)房電子設(shè)備間。由于機(jī)柜較 多，可采用普通機(jī)柜，汽機(jī)電子設(shè)備間通過裝沒空調(diào)，考慮防塵等措施滿足機(jī)柜的環(huán)境要求。 目前電氣進(jìn)入 DCS 已有許多成功業(yè)績(jī)，電氣全部進(jìn)入 DCS(某些專有設(shè)備，例自動(dòng)勵(lì)磁控制裝置、自動(dòng)同期裝置等通過接口與 DCS 連接 )已成共識(shí)。電氣 I／ O 點(diǎn)數(shù)占 DCSI／ O 點(diǎn)數(shù)的 20％以上，因此，電氣部分 DCS 機(jī)柜就地布置，會(huì)創(chuàng)造相當(dāng)?shù)男б?。廠用電和發(fā)電機(jī)／變壓器組控制用 DCS 機(jī)柜可置于電氣配電間，電氣配電間的環(huán)境基本能滿足DCS 機(jī)柜對(duì)環(huán)境 (溫度、濕度、風(fēng)塵及電磁環(huán)境等 )的要求。配電間的環(huán)境不能滿足要求時(shí)，可通過改善配電間環(huán) 境，或通過 DCS 采用密封機(jī)柜和加裝空調(diào)解決。另外， DCS 卡件都有機(jī)柜的屏蔽，再通過良好的接地系統(tǒng)都能滿足對(duì)電磁環(huán)境的要求。實(shí)際上，電氣的一些微機(jī)控制裝置都在電氣配電間內(nèi)運(yùn)行多年，且運(yùn)行良好。 3 遠(yuǎn)程 I／ O 目前，遠(yuǎn)程 I／ O 基本上分為兩類，一是 DCS 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程 I／ O、一是國(guó)產(chǎn)遠(yuǎn)程智能 I／ O 3． 1DCS 一體化的遠(yuǎn)程 I／ O 在石油化工等行業(yè)， DCS 遠(yuǎn)程 I／ O 的應(yīng)用較為普遍，由于電站本身的特點(diǎn)， DCS 在電力系統(tǒng)的應(yīng)用到發(fā)展的過程中，幾乎都采用集中電子設(shè)備間的形式。近年來隨著 DCS 在電站應(yīng)用的普及，應(yīng)電 站用戶的要求，各 DCS 廠商都不同程度的在遠(yuǎn)程 I／ O 方面作了不少工作，但目前在國(guó)內(nèi)的應(yīng)用業(yè)績(jī)很少，下面是幾家DCS 產(chǎn)品遠(yuǎn)程 I／ O 的特點(diǎn)和應(yīng)用情況：西門子公司的 TXP 系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線 pmfibus 連接處理器 AP 和遠(yuǎn)程站 ET200， ET200 有 IP IP 5 IP65 等不同防護(hù)等級(jí)的產(chǎn)品，有專門的，手冊(cè)介紹，在一些電廠的循環(huán)水泵房等有應(yīng)用； MCS 公司的 MAXl000+PLUS 的遠(yuǎn)程 L／ O 卡件與 MAXl000+PLUS 系統(tǒng)中相同并行總線 I／ O 卡件完全一樣， I／ O 卡件運(yùn)行環(huán)境溫度為 0— 60℃，遠(yuǎn)程 I／ O 箱大小可選，防護(hù)等級(jí) IP65，通過總線擴(kuò)展模件利用光纖連接遠(yuǎn)程 I／ O 和電子設(shè)備間的 DPU，距離可達(dá) 1000 米，在產(chǎn)品樣本中有專門的章節(jié)介紹，在國(guó)外有成功應(yīng)用，但在國(guó)內(nèi)尚無業(yè)績(jī)；西屋的 OVATION 系統(tǒng)的遠(yuǎn)程 I／ O 柜與其標(biāo)準(zhǔn)機(jī)柜巨尺寸相同，工作溫度為 0— 60℃，國(guó)內(nèi)無應(yīng)用業(yè)績(jī)； ABB— BEILY 的symphony 系統(tǒng)，遠(yuǎn)程 I／ O 與主機(jī)柜之間距離為 1300m，環(huán)境溫度要求為 0— 70℃，在國(guó)內(nèi)也無應(yīng)用業(yè)績(jī)。 由以上情況可看出，著名的 DCS 廠家都有遠(yuǎn)程 I／ O 產(chǎn)品，國(guó)內(nèi)應(yīng)用業(yè)績(jī)較少，但技術(shù)上是成熟的，并且遠(yuǎn)程 I／ O 的通訊總線可采用冗余通訊總線，可靠性得到了保證。因此可以說，遠(yuǎn)程 I／ O 的應(yīng)用總是僅僅是 DCS 廠家提供的柜體的防護(hù)等級(jí)和遠(yuǎn)程站規(guī)劃大小的可選擇性問題，以及休用遠(yuǎn)程站機(jī)柜相對(duì)于普通機(jī)柜增加的價(jià)格因素。 3． 2 國(guó)產(chǎn)遠(yuǎn)程智能 I／ O 近年，國(guó)內(nèi)儀表生產(chǎn)商成功開發(fā)出自己的分布式測(cè)控網(wǎng)絡(luò)，比較有代表性的有南京總參工程兵工程學(xué)院微機(jī)測(cè)控技術(shù)研究所開發(fā)的 893— 數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，錫山市陽(yáng)山儀器 {義表廠生產(chǎn)的 IDAS 智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)。兩者在結(jié)構(gòu)上有相似之處，采用智能數(shù)據(jù)采集前端，素稱黑匣子，就近布置于生產(chǎn)設(shè)備附近，采集過程參數(shù)并進(jìn)行工程變換、越限報(bào)警等數(shù)據(jù)處理，通過串行總線和置于主機(jī)內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)適配器與主機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。一個(gè)采集網(wǎng)絡(luò)可掛 50塊黑匣子，一塊黑匣子一般具有 20 個(gè)左右的通道，智能數(shù)據(jù)采集前端采用密封結(jié)構(gòu)，可防塵防 潮，環(huán)境溫度要求為 — 20℃ — 60℃，真正實(shí)現(xiàn)了分布式測(cè)量，近十年來，已大量應(yīng)用于火電廠數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，在小機(jī)組生產(chǎn)過程監(jiān)控方面應(yīng)用非常廣泛。 在某些大中型火電機(jī)組采用 DCS 監(jiān)控的同時(shí)，為減小 DCS 規(guī)模，降低 DCS 造價(jià)，對(duì)一部分?jǐn)?shù)據(jù)的監(jiān)視也采用國(guó)產(chǎn)數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)，通常稱之為小 DAS，其缺點(diǎn)是它的主機(jī)一般采用工控機(jī)，其監(jiān)視器與 DCS 的操作員站不夠協(xié)調(diào)，另外，又增加了一個(gè)監(jiān)視點(diǎn)。為此在一些電廠的設(shè)計(jì)中，取消了小 DAS 的監(jiān)視器，利用其數(shù)據(jù)采集與處理功能，采集過程參數(shù)，通過一定的通訊方式把采集到的參數(shù)傳給 DCS 進(jìn) 行監(jiān)視，相對(duì) DCS 而言，稱之為遠(yuǎn)程智能 I／ O。 遠(yuǎn)程智能 I／ O 與 DCS 之間的通訊基本上有四種方式， — 是利用已開發(fā)的 DCS 和遠(yuǎn)程智能 I／ 0 的現(xiàn)成接口連接，目前只有少數(shù)可利用的產(chǎn)品；二是通過 DCS 局域，網(wǎng)的 PC 機(jī)接口，增加 PC 機(jī)，該 PC 機(jī)既作為遠(yuǎn)程智能 I／ 0 的主機(jī)，也作為 DCS 的一個(gè)工作站：三是，當(dāng) DCS 系統(tǒng)的操作管理站采用 PC 總線計(jì)算機(jī)時(shí) (目前 DCS 的操作管理站多采用PC 總線計(jì)算機(jī) )，直接將智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)絡(luò)適配器插 kDCS 的操作管理站，此時(shí)操作管理站亦作為智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的主機(jī)；四是通過串行口的 方式，也是以往工程斗應(yīng)用最多的一種方式，通過智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的串行口適配器或其主機(jī)的 RS232C、 RS422／ 485串口與 DCS控制站的串口相連接，這種連接方式受串行口速率的限制，但對(duì)于輔助測(cè)點(diǎn)參數(shù)采集的小系統(tǒng)來說足以滿足要求。這四種方式中第 — 種方式最理想，但可供應(yīng)用的產(chǎn)品太少，后三種方式都需要 DCS 和智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)廠家配合開發(fā)一些小程序，業(yè)主和設(shè)計(jì)院在這方面部應(yīng)協(xié)調(diào)好其中的關(guān)系。 這種 DCS+國(guó)產(chǎn)智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)的方式能節(jié)省一部分投資，在物理分散方面起一定的作用，對(duì)主輔設(shè)備金屬溫度群的輔助測(cè)點(diǎn)監(jiān) 測(cè)采用國(guó)產(chǎn)：智能數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡(luò)與 DCS 通訊的方式也得到了電力規(guī)劃總院的推薦。 3． 3 遠(yuǎn)程 I／ 0 的選用 在控制系統(tǒng)的配置中到底采用 DCS 一體化的遠(yuǎn)程 I／ O，還是采用國(guó)產(chǎn)化的遠(yuǎn)程智能 I／ 0，應(yīng)根據(jù)所選用的 DCS、工程中熱控系統(tǒng)的投資以及應(yīng)用場(chǎng)合而定。對(duì)泵和風(fēng)機(jī)、循環(huán)水泵房、燃油泵房的參數(shù)采集和控制，由于 L／ O 點(diǎn)較為集中、數(shù)量較多、同時(shí)有輸入和輸出、且遠(yuǎn)程 I／ 0 布置的環(huán)境都較好，因此采用 DCS 一體化的遠(yuǎn)程 I／ 0。鍋爐和汽機(jī)的金屬溫度，發(fā)電機(jī)的線圈、鐵心、氫氣和冷卻水溫度，輔機(jī)軸承溫度等輔助測(cè)點(diǎn)的監(jiān)視 可采用國(guó)產(chǎn)遠(yuǎn)程智能， I／ O。 按以往的工程經(jīng)驗(yàn)， DCS 一體化的遠(yuǎn)程 I／ O 的工程造價(jià)是國(guó)產(chǎn)遠(yuǎn)程智能 I／ O 造價(jià)的兩倍以上，當(dāng)選用的 DCS 合適，并且工程 Iamp。C 投資允許的情況下，也可選用 DCS 一體化的遠(yuǎn)程 I／ 0，這樣設(shè)備選型統(tǒng) 一、便于施工管理，設(shè)備間的工作也更協(xié)調(diào)，通訊也更可靠。若選用 DCS 一體化的遠(yuǎn)程： I／ O，在測(cè)點(diǎn)和控制點(diǎn)較為集中的區(qū)域，除MFF、汽機(jī)跳閘等保護(hù)回路相關(guān)的測(cè)點(diǎn)采用硬接線的方式外，應(yīng)積極采用遠(yuǎn)程 I／ O。四結(jié)論 作為工程設(shè)計(jì)項(xiàng)目，產(chǎn)品的選用應(yīng)是有成熟應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)的產(chǎn)品，因此、在 熱工自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)中， FCS 不能作為主要控制系統(tǒng)選型；在鍋爐房與汽機(jī)房就近分設(shè)鍋爐電子設(shè)備間和汽機(jī)電子設(shè)備間是實(shí)現(xiàn) DCS地理分散的穩(wěn)妥方式；電氣設(shè)備間內(nèi)，除進(jìn)入保護(hù)的主要輔機(jī) I／ O 點(diǎn)外，采用 DCS 機(jī)柜和遠(yuǎn)程： L／ 0 柜就地布置；循環(huán)水泵房、燃油泵房的監(jiān)測(cè)控制采用 DCS 遠(yuǎn)程 I／ 0 柜；主設(shè)備金屬溫度、輔機(jī)軸溫等僅為監(jiān)視的項(xiàng)目采用國(guó)產(chǎn)遠(yuǎn)程 I／ O，或者測(cè)點(diǎn)較為集中的區(qū)域采用 DCS 一體化的遠(yuǎn)程 I／ O。