基于現場總線技術的智能化電廠設計

趙 婧

（秦能齊源電力工程設計有限公司濟南分公司，濟南 250101）

火力發電是我國主要的一種發電模式，隨著用電需求的增加，火力發電廠的規模也在不斷的增長，應用的技術設備也是越來越先進，自動化、智能化程度也越來越高，這些都在影響著電廠的生產運行模式，要求管理水平和自動化的程度也要隨之改變。如今的電廠，特別是大型的火力電廠都在積極地建立智能化電廠管理信息系統，提高電廠的信息化程度，為電廠的控制和管理帶來了極大的便利。

1 智能化電廠的概念介紹

智能電廠是指在廣泛采用現代數字信息處理技術和通信技術基礎上，集成智能的傳感與執行、控制和管理等技術，達到更安全、高效、環保運行，與智能電網及需求側相互協調，與社會資源和環境相互融合的發電廠。智能化電廠融入了非常多的高新科技，包括自動控制技術、信息通信技術以及傳感測量技術等。結合傳統的分析決策技術和發電技術，以電廠硬件設施為基礎建立起來的現代化的電廠。

2 智能化電廠的基本特征

只有具備以下這些技術與設備，才能稱之為智能化電廠，比如與傳感與測量相關的煤質在線測量技術和智能檢測設備等；與信息通信相關的如物聯網技術、云計算、信息安全技術、信息智能處理、無線通信技術以及現場總線技術等；自動控制技術則包括環境因素控制技術、人機界面控制技術、優化控制策略、APS以及源網協調控制技術等；分析決策技術則需要有決策支持、遠程診斷、ERP、SIS 以及仿真技術的支持。只有具備了這些技術，才能是一個比較完善的智能化電廠系統。智能化電廠管理系統的主要的特征表現在：工程、生產過程、人員行為管理、物流流轉以及管理的智能化。

3 現場總線控制系統的特點及在智能化電廠的應用策略

3.1 現場總線三大特征

（1）系統的開放性。目前，火力電廠基本上都是通過分散控制系統來對單元機組進行控制，也就是DCS。這是一種封閉是的網絡結構，如果要接入其它常見的智能設備是非常困難的。現場總線系統則是一種開放式的網絡結構，每個控制器節點都在各個現場，現場的智能設備也都設置有監控裝置，這種分布式的控制結構，可以選擇各種形式的網絡拓撲結構，對于通信介質的要求也比較少，很多的傳輸介質都可以使用，并且采用這種控制系統，很多功能都分散開來，不用全部通過主機。

（2）系統的分散性。現場總線系統有著顯著的分散性，容錯能力更強，系統的建設也更加的靈活，擴建或者重組都不會有太大的難度。總線系統可以集成很多的功能，完成調試、校驗之類的工作，一些簡單卻經常出現的問題可以由系統自行解決，大大的減少了維修人員的工作量。

（3）系統的低成本。系統的成本不單單來自于造價，還應該包括其運行的費用，比如維護費用。現場總線系統的開發周期更短，分散式的結構其信號的傳輸方式也變成了1對N，不需要重復的進行多次的A/D、D/A 轉換，相關的裝置也減少了很多，不需要專門的布線或者維護。所以說現場總線系統的成本會比DCS低。

3.2 DCS 系統的劣勢及現場總線技術分析

管理系統的信息化是現代電廠企業發展的必然趨勢，管理信息系統的應用也會越來越廣泛，可以為管理者提供及時、準確有效的信息，幫助進行管理和決策，管理信息系統有助于實現對于電廠的優化控制和管理，提高各個環節的運行效率，以及他們之間的協調性。要想實現對于電廠的信息化管理，就需要有很多獨立功能的子系統來完成各個環節的工作，只有這些系統集合起來才能完成電廠的生產，而這一過程將會是非常復雜的。DCS 系統的重要性不言而喻，但是，它只能通過I/O 子系統進行生產監控，獲得的信息量有限，無法提供充足的系統和設備的狀態信息，也就難以對他們進行智能化的管理和維護。

3.3 現場總線技術在智能化發電廠的應用策略

正是隨著電氣設備微機化、智能化的程度不斷提升，發電廠的電氣監控系統才逐步的得以實現。電氣設備的聯鎖、測量以及保護功能所使用的電氣裝置都是和通信網絡分開的，所以，通過網絡通信來對電氣負荷監控其風險要明顯的低于對工藝負荷進行監控，并且，市場上的這種監控系統也已經比較成熟，在很多的監控系統網絡中都有應用。要想提升現場總線技術在電廠電氣監控系統的中應用效果，可以從以下幾方面來入手：一是要做到在信息化系統的建設過程中一定要盡量的實現合理化的投資，在建成系統和平臺以后能夠有效的降低電廠的運行和管理成本，實現電廠效益的提升。二是要求設計人員應該是根據電廠自身的特點，在現有的自動化產品上進行進一步的開發，要求現場總線標準和智能裝備的選擇符合本廠的需求，不要過分追求統一的標準。三是電廠的控制系統應該是多元化的，哪種合適就使用哪種，不用一定要使用某一種控制系統。現場總線控制系統與電氣控制管理系統相比較有了相對改進的地方，首先與DCS 系統之間能夠通過網絡環境實現信息交互。這就能更好地實現了系統之間的信息交互，減少硬接線的實際使用，降低投資的費用，減少生產的成本。

4 結束語

現場總線的控制技術優勢在于能夠最大化的提高現場系統的數據搜集效率和設備管理效率，同時還能夠有效的降低控制系統的成本問題，實現了大范圍的信息共享與交互，擺脫了以往傳統系統的信息交互不暢通、系統控制過于封閉的問題。利用現場總線控制系統可以全面的提升企業的內控質量和市場競爭力。隨著現場總線技術的不斷完善，以及相關技術標準與行業協議的逐步趨同，該技術必然會在更大范圍內實現數據的交互與遠程控制，同時也會在推廣過程中積累足夠多的現場控制經驗，從而為該技術今后更深入的改進與優化提供實踐經驗基礎。預計在不久的將來，現場總線的技術將會逐步在電廠自動控制系統中得到推廣應用，為智能化電廠提供豐富的數據基礎，這是自動化控制技術發展的方向。