现场总线控制系统在火电厂的应用和前景

现场总线控制系统（FCS）与数字式分散控制系统（DCS）是两种在火电厂中广泛使用的自动化控制系统。DCS自20世纪80年代起应用于电站自动化控制领域，并因其在安全生产与经济效益方面的显著优势而获得广泛使用。DCS系统是一个集成度较高的大型系统，其控制器功能强大，对于系统的整体运行至关重要。在DCS系统中，数据公路是系统的关键部分，因此初期投资较高，并且后期扩容较为困难。DCS系统通常采用封闭式设计，不同公司的产品之间存在互不兼容的问题。 相较之下，现场总线控制系统（FCS）是在90年代开始走向实用化的新型控制系统。FCS采用了基于IEC1158标准的现场总线技术，将现场装置与控制室内的自动控制装置通过数字式、串行、多点通信的数据总线相连。FCS的特点包括信息处理现场化、开放式系统结构、全数字化通信、以及双向通信与多站的特点。FCS通过下放控制器功能和采用数字智能现场装置，相对减弱了控制器的重要性，从而降低了系统投资起点，并支持分期扩展和运行。 FCS和DCS的对比揭示了FCS在多个方面的优势。FCS的系统投资更为灵活，可分期投资，而DCS需要一次性较大投资。FCS系统的开放性使得用户能够自由选择不同厂商、不同品牌的设备接入现场总线，实现了更优的系统集成。第三，FCS系统的全数字化特性避免了D/A与A/D转换，提高了精度，并简化了系统结构。FCS的控制周期较短，可以改善调节性能。 在火电厂的实际应用中，FCS节省了隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、文件及I/O柜的数量，同时也节省了装置室的空间与占地面积。FCS还可以减少大量电缆和敷设电缆用的桥架等，进而节省设计、安装和维护费用。一些专家认为，FCS的这些优势可以达到节省投资的60%甚至66%。尽管这些数字尚需要客观评估，但FCS的经济效益显然受到广泛认可。 FCS的组态相对简单，得益于其结构和性能的标准化，便于安装、运行和维护。在火电厂的过程控制应用中，FCS的设计和开发要点包括要求总线具备本安防爆功能、采用主-从集中轮询制、发展数字智能化的传感器、变送器及控制器，以及重点发展低速总线H1的设计。 在华能珞璜电厂的案例中，二期工程采用了Cegelec Alspa P320系统，该系统包含31个双冗余WorldFIP网络、16个监控和控制站、32台冗余PLC，处理了18000I/O点和50000点控制数据。该系统使用双绞线作为媒体，具备冗余操作站和后备站，系统的响应时间典型为50ms。值得注意的是，珞璜电厂的二期工程从法国GEC ALSTOM集团全套引进了两台360MW燃煤发电机组，锅炉、汽轮机和发电机分别由STEIN公司、STG公司提供。该工程已于1998年底全面投运发电。 现场总线控制系统（FCS）在火电厂中的应用和前景是乐观的，FCS作为一项新技术，其带来的经济效益和系统优化潜力引起了行业的广泛关注。虽然在初期投资和扩容方面相对灵活，但FCS在节约成本、提高系统性能和简化控制结构方面的优势是不可忽视的。随着技术的不断成熟和应用的进一步推广，FCS将在火电厂自动化控制领域扮演越来越重要的角色。