探究現場總線與電廠全集成自動化

周韜

摘 要：電廠自動化與其他工業過程控制自動化一樣，隨著自動化、計算機等相關技術的飛速發展，控制范圍經歷了單個設備、子系統、單島、多島、單機組、多機組、全電廠的逐步擴大過程；自動化水平從安全運行、經濟運行向市場運行發展。逐步實現電廠全集成自動化對加速其穩定發展有重要意義。文章首先對電廠全集成自動化系統的基本思路與結構進行了簡要分析，然后對現場總線技術進行了基本介紹，最后對電廠全集成自動化系統中現場總線技術的體現進行了分析，望以上研究能夠引起各方人員的關注與重視。

關鍵詞：電廠全集成自動化 現場總線技術 應用

中圖分類號：TP319 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）06（c）-0083-01

由于現場總線技術具有區別于現場信號電纜網的諸多優勢，且能夠與不同智能化現場設備實現連接，因此可縮小現場設備的測試維護工作，綜合效益確切。故而可以預見的是：電廠全集成自動化系統將與現場總線技術齊頭并進，共同發展。因此，逐步實現現場總線技術與電廠全集成自動化系統的融合有著重大的現實意義。

1 電廠全集成自動化系統

隨著電廠運行規模的不斷擴大，自動化水平也有明顯的提升趨勢，電廠自動化系統中所覆蓋的控制點以及采樣點均呈直線上升趨勢。因此，在電廠自動化系統的正常運行期間，對電纜的用量明顯增長，分布范圍也更加全面，聯接對象更是比較復雜。從這一角度上來說，現場設備作為直接影響電廠生產系統的一環，必須高度重視對它們的監控、維護以及管理。在這一整體思路下，包括聯接現場設備與自動化控制系統的現場總線網開始被納入電廠全集成自動化系統的研究范疇當中。

為解決在復雜過程系統自動化運行中存在的一系列問題，全集成自動化系統得到了非常深入的應用。其主要思路是：在單一、全集成系統支持下解決系統內部存在的所有問題。因此，全集成自動化系統對子系統有可集成性的要求，并且各個子系統需要建立在同一平臺上，實現功能的統一與兼容。

電廠全集成自動化系統所對應的拓撲結構具有多層分布的特點，以多層網絡的方式與各個子系統以及設備進行連接。智能化功能分布在各級子系統及設備上，并盡量下放，直至I/O模件及現場設備。各子系統完成自身的功能，并在上層命令管理或控制下協調工作。

2 現場總線技術

現場總線技術是現階段最具典型價值的開放性現場總線之一，被廣泛應用于多個的行業領域，引入國際標準，對串行現場總線系統的技術以及功能特性進行了準確定義，能夠確保各個設備制造商所提供的部件連接與標準相符合，同時具有開放性的特點。目前，現場總線技術可以根據其運行特點劃分為三個類型：第一，是PROFIBUS-FMS現場總線，此類現場總線可用于電廠級總線網，與各個子系統形成聯接關系，從而滿足數據通信方面的需求；第二，是PROFIBUS-DP現場總線，此類現場總線可用于現場級單位，支持現場設備與自動設備實現數據交換，且具有快速性以及可循環性的特點，通信速度正常條件下可達到12.0 Mbit/s以上，具有較強的抗干擾能力；第三，是PROFIBUS-PA現場總線，此類現場總線可用于對安全性有嚴格要求的本質安全區現場級單位，如可用于有防爆要求的工作區域，滿足過程自動化。

無論在電廠自動化系統中所使用的現場總線為哪種類型，其所構成的現場總線網均是由多個主站以及從站子網共同構成的，一個主站與多個從站形成對應關系，可通過電纜、光纜、紅外線、或組合形式連接。

其中，對于DP主站而言，其作為整個現場總線網絡的核心部件，應用范圍較廣，可集成在自動控制系統當中，也可以混合接口模件運行。在多個可設置的周期下，主站能夠與各個從站實現對預先設置數據的交換，也可以在特定事件的觸發條件下對非周期數據進行讀寫處理。同時，主站還能夠支持實現對從站發送中斷的確認與周期性數據交換做合并處理，最大限度的確保自動化系統內數據傳輸的可靠與完整，并通過對數據記錄進行讀寫的方式，實現子站的組態化與參數化，支持信息診斷功能的實現。

對于電機廠全集成自動化系統而言，現場總線網中的操作設備型DP主站主要由編程器、操作設備以及組態設備這三個方面構成，其與DP從站連接，實現數據交換，同時支持對數據記錄的讀寫操作，對組態數據進行處理，并設置地址，以滿足信息診斷的要求。

而DP從站則可以是具有現場總線接口的智能現場執行器，也可以是各種具有現場總線接口功能的傳感器設備、遠程操作站。這些DP從站能夠接收來自于主站的各種指令，并根據指令設置參數，執行相應的操作并傳輸數據信息。不同的設備類型決定了DP從站信息數據量的輸出、輸入大小。

3 現場總線在電廠全集成自動化中的體現

第一，電廠全集成自動化系統中可引入現場總線技術支持遠程I/O站功能的實現：即通過遠程站點與遠程傳統I/O模件接口，即可實現對遠程設備或循泵房、水處理系統等輔機系統的控制。同時，現場總線技術還支持利用遠程啟動器接口，實現包括電動機啟動器等大啟動設備的靈活控制，此過程當中能夠支持三相負載的啟動、停止以及保護等相關操作。

第二，電廠全集成自動化系統中可引入現場總線技術支持現場設備驅動功能的實現：即利用電動執行機構，在現場總線技術的支持下直接實現對閥門部件的遠程操作與控制，在不影響閥門正常啟停的前提下，能夠省去閥門操控相關的接觸器以及開關模件。而在電機保護裝置中，通過對現場總線技術的應用，能夠滿足對電機進行雙向控制的要求，遠程設置保護條件邏輯，減少了外部電流互感器以及開關等裝置的工作量。

4 結語

現場總線技術在數字通信基礎之上實現，相比傳統的信號電纜網而言，具有電纜長度小，敷設方法簡單，抗干擾性能好，總費用低等多個方面的優勢，不僅優化了對現場設備的維護效果，同時還達到了降低運行成本的目的。因此，在電廠全集成自動化系統中應用現場總線技術的價值是非常突出的。該文圍繞其展開分析，望促進現場總線技術的進一步發展。

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