文档介绍：现场总线技术在数字化电厂中的应用范围及投资分析
黄冬兰吴国瑛
(广东省电力设计研究院广州 510663)
【摘要】数字化电厂是火力发电厂发展的热点及趋势,数字化电厂的本质是信息化,现场设备的数字化是实现数字化电厂的基础,现场总线技术是实现现场设备数字化的关键。现场总线在火力发电厂的大范围应用是必然的,但是目前由于各种原因,我们还需要在实际工程应用中进行慎重分析。本文主要论述了现场总线在数字化电厂中的应用范围及投资分析。
【关键词】现场总线 Profibus 基金会现场总线数字化电厂应用范围投资分析
0 引言
按照国际电工委员会IEC61158的定义,现场总线(fieldbus)为:“安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、双向、多点通信的数据总线称为现场总线”;由现场总线和现场智能设备组成的控制系统称为现场总线控制系统通称为FCS(Fieldbus Control System)。
数字化电厂是近年来火力发电厂发展的一个热点, 现代火力发电机组,特别是大容量、高参数机组,其复杂程度越来越高,对这样的机组的操作、控制和检修的要求也越来越高。数字化电厂是在传统的火力发电站的基础上发展起来的,它通过应用一系列先进的科学技术、融入现代化的管理思想,旨在解决火力发电厂管理粗放水平低下、发电能耗高、污染物(气、水、渣)排放严重、辅助系统运行不稳定、设备故障率高、自动保护投入率低、运行人员多的现状,最终实现火力发电站现代化的运营和管理,达到企业运营成本最小、发电能耗最低、污染物零排放(废气达标排放)、设备可用系数高、人均产值高。
数字化电厂目的是为了实现电厂的现代化运营和管理,而电厂的现代化运营和管理是要以大量的数据信息为基础的,传统的DCS系统是模拟量、开关量、数字信号混合系统信号制,而且是单向的、一对一的,无法满足实现数字化电厂的需求。现场总线技术的发展有望解决这一难题。
目前,火电厂厂级和机组(车间)级这二级已经实现数字化(工业以太网),但是现场控制设备级绝大部分尚未实现数字化,这是目前数字化电厂建设中的一个瓶颈。
火电厂现场总线的应用将更侧重于现场设备的数字化及由此数字化而带来的种种益处,而不在于纯粹意义上的FCS应用。智能现场设备是FCS的硬件支持、双向数字通信的基础载体、设备状态信息的来源,是现场控制设备级实现数字化的基础条件。由于现场总线技术的出现,推动了现场智能设备和智能仪表的发展,促进了传统DCS 系统和PLC 系统的融合,并推动了FCS(以现场设备为基础形成的网络集成式全分布控制系统) 的出现、发展和广泛应用。
1 适用于过程控制的现场总线控制系统(FCS)
现场总线的种类很多,适用于电厂过程控制的现场总线(或称之为主流产品)有:
(FF)现场总线(有带控制功能的智能现场装置)
(尚未开发用于闭环控制的功能块)
(尚未开发相应的智能现场装置)
目前火电厂较普遍应用的是基金会现场总线(FF)和Profibus现场总线。
FF 现场总线控制系统
通信模型:
物理层-低速总线H1:
高速总线HSE(H2):100Mb/s(高速以太网)
数据链路层-通信栈
调度/周期通信:按传输时间表