火力發電廠現場總線調試分析

胡曉光

摘要：現場總線控制系統（Fieldbus Control System，FCS）方便了火力發電廠的控制。這種技術不但極大的促進火力發電廠的發展，同時提出了更高的要求。本文就這種技術優勢，設計思路和在調試過程中出現的問題進行討論，并提出相應的解決方法，為火力發電廠現場總線控制系統的設計提供思路。

關鍵詞：火力發電廠;現場總線;調試;數據處理

現場總線控制系統（簡稱FCS）是用現場總線將控制器互聯構成的控制系統，分布控制系統（簡稱DCS）的更新換代產品。因為其模式非常適用于火力發電廠，所以開始逐步應用。但是，就目前而言，這一技術還需要完善，在調試中仍存在許多問題。因此，企業有必要對問題進行探討分析，消除安全隱患。對此，可以建立相應的調試標準，以保證總線質量。

一、FCS的優勢

1.1節省資源

FCS最主要的特點是信息化處理，在設計中減少了I/O裝置的使用量，優化了系統結構，減少了鋪設面積，節省了安裝，維護等費用。

1.2抗干擾能力強

相對于DCS，FCS采用全新的數字化通信，準確度提高，抗干擾能力強，因此，系統的安全性和準確性大幅增強。

1.3管理模式的改變

因為FCS采用雙向通信和現場總線控制，可以對設備進行遠程操控，診斷，這種管理模式的優勢是DCS無法相比的。

1.4兼容性好

FCS作為開放式系統，其兼容性強，可以方便擴容，也可以實現邊使用邊擴展。

二、影響現場總線調試的因素

2.1總線系統設計

對比DCS，總線設計系統要求嚴格，前者所有設備提供信號基本一致，無需進行規劃統一，而后者對于信號，距離的要求十分苛刻，例如，過程現場總線 （PROFIBUS） 和基金會現場總線（FF）的要求。總線系統設計難點在于其拓撲結構的確定，拓撲結構的設置決定了FCS的效率，并且設計的是否合理還影響到其安全性。設計時因無明確標準所以主要依靠設計人員的經驗，即使有相關案例可以參考，但還是埋下了隱患。

2.2工程組態

因為系統的組建涉及硬件和軟件，硬件由不同廠家所提供，因此各廠家實現數據流動的數據格式不統一，這樣就會導致大規模的組態只能在現場調試。并且，相比于DCS，FCS更多的選用了數字智能現場設備，對此不但要關注設備的準確度，使用壽命等指標，而且要特別關注與總線系統的接口是否匹配。總線設備組態與設備具有很大關聯，所以工程量大會對相應的調試時間造成影響。

2.3工程出廠驗收

由以往的經驗來看，DCS廠商會進行系統的硬件組裝和軟件的組態，而如果FCS沿用這種模式則會出現很多問題，例如，對設備的熟悉程度以及如何使用，FCS廠商很難做到非常了解。所以，系統設備制造商和FCS廠家應密切合作，相互交流，最終確定方案。

2.4總線系統工程軟件恢復和通道測試

DL/T 5294—2013《火力發電建設工程機組調試技術規范》中規定：調試方配合廠家對各控制器進行軟件恢復，根據DCS I/O清冊核查I/O模件類型和數量，進行通道測試。這個規定只適用于DCS，對于FCS并不適用，導致調試工作很難完成。

結合以往經驗，在進行總線控制系統調試時完成下列操作：線路檢查，通信檢查，供電是否穩定，畫面是否清晰，出現故障能否自動報警，冗余功能是否正常。

2.5施工前的技術交底和設計到貨核查

現場總線技術是一項新技術，在安裝前需要對施工單位進行技術培訓。通常是參考《火力發電廠現場總線安裝技術導則》，此外還可以通過圖片，視頻等案例詳細介紹安裝施工要求。若施工單位有能力可以編制該工程的標準流程圖。但是大部分的火電工程因為不可抗力導致無法進行此流程，施工質量無法得到保證，為長期的運行埋下隱患。

設計到貨核查也是對安裝調試進度影響較大的因素之一。因現場調試會遇到各種各樣，不可抗力等因素，需優化和調試的地方過多，會導致工程的配套設備出現供貨不足的情況，對此，設計單位在設計時要充分考慮這一因素。此外，FCS設備的關聯性要求必須按照設計來進行供貨，但在實際當中，常常會出現供貨錯誤等情況，例如應是FF供貨卻為PROFIBUS。這種錯誤往往會導致設計出現更改或者暫時停工，對安裝時間造成很大影響。

2.6抗干擾問題

抗干擾問題是FCS應用中的一大難題。因為現場總線在電廠中架構，勢必會穿過某些惡劣的電磁環境地區，如何減少電磁干擾，是設計方要深入思考的問題。

三、FCS設計要點

3.1設計思路和應關注的問題

對照DCS的設計方法，FCS可以進行如下設計：首先確定應用場合，其次是根據實地考察選擇設備，再次根據設備確定拓撲結構，最后選擇電纜。因火力發電廠需要控制的單位很多，而分布又很不均勻，所以如何進行控制器的分配和如何合理規劃是需要特別注意的問題。

3.2確定總線標準

上文提到，目前最主要的現場總線標準分別是過程現場總線和基金會現場總線。兩種標準分別適用于不同的領域，但都比較適合于火力發電廠的控制。雖然這種技術非常方便，但不適用于任何場合，例如在觀測點密集的場合，使用FCS并不是最佳選擇，比如需要實時測溫的鍋爐內壁，就比較適合用采集模塊來匯入總線網絡。如果采用FCS模式就會導致系統變得復雜，系統的安全性和準確性降低。所以要根據實際情況來進行設計。

3.3拓撲設計

拓撲設計的好壞直接決定了FCS的實用性。因此，拓撲設計是FCS的設計重點。其要求分別是1.確定拓撲結構;2。劃分區域;3.對區域進行分別設計;4.對網段總線長度進行分析設計;5.解決其他問題如抗干擾問題。

3.4電纜設計

電纜的選用應選擇A型標準通信電纜而不是普通的通信電纜。在設計時要注意不能講冗余的電纜和主要的電纜敷設在一起，并且在設計完成后檢測系統的響應時間，確保可以達到要求。

四、結束語

現場總線技術在火力發電廠的應用前景越來越廣泛，現階段成熟的火力發電機組有很多，值得我們借鑒。但是由于一些頻繁出現的實際問題，相關的調試技術還有待完善。相信隨著此技術的不斷發展，這項新技術會越來越成熟，不久的將來一定能更好的服務社會，讓火力發電廠取得更高的成就。

參考文獻：

[1]陸杰鋒，徐燕娟.現場總線技術在火力發電廠電氣控制系統中的應用研究[J].電子世界，2019

[2]李友根.火力發電廠電氣控制系統中現場總線技術的應用及故障排除[J].電子世界，2018