20世紀80年代，DCS(數字式分散控製係統)開始進入電站自動化控製領域,由於其在安全生產與經濟效益等方麵帶來的正麵作用是以往任何一種控製係統無法與其相提並論的
，因此，DCS在電站被廣泛使用。

　　目前300MW以上機組
，無論是國產機組還是引進機組，無一例外采用DCS，就連200MW
、100MW機組也在使用DCS來進行改造，甚至於一些自備電廠的25MW、12MW的火電機組也采用DCS係統。

　　那麼
，作為20世紀90年代才走向實用化的
，在自動化領域內最為新型的控製係統——現場總線控製係統(fieldbuscontrolsystem,FCS)
，能否也像DCS係統一樣被電站接受並廣為推廣使用?

　　1FCS與DCS相比較最顯著的特點

　　根據國際電工委員會IEC1158定義:安裝在製造或過程區域的現場裝置與控製室內的自動控製裝置之間的數字式、串行、多點通信的數據總線稱為現場總線。

　　以現場總線為基礎的全數字控製係統稱為現場總線控製係統FCS。即:現場總線是用於現場儀表與控製室係統之間的一種開放、全數字化、雙向通信與多站的通信係統。

　　DCS與FCS的具體比較如下:

　　(1)DCS係xi統tong是shi個ge大da係xi統tong
，其qi控kong製zhi器qi功gong能neng強qiang而er且qie在zai係xi統tong中zhong的de作zuo用yong十shi分fen重zhong要yao，數shu據ju公gong路lu更geng是shi係xi統tong的de關guan鍵jian，所suo以yi必bi須xu整zheng體ti投tou資zi一yi步bu到dao位wei，事shi後hou擴kuo容rong難nan度du較jiao大da。而erFCS功能下放較徹底，信息處理現場化，廣泛采用的數字智能現場裝置使得控製器功能與重要性相對減弱。因此
，FCS係統投資起點低
，可以邊用、邊擴
、邊投運。

　　(2)DCS係統是封閉式係統，各公司產品基本互不兼容。而FCS係統是開放式係統，用戶可以選擇不同廠商、不同品牌的各種設備連入現場總線
，達到最佳的係統集成。

　　(3)DCS係統的信息全都是二進製或模擬信號形成的，必須有D/A與A/D轉換。而FCS係統是全數字化
，免去了D/A與A/D變換，高集成化高性能，使精度可以從±0.5%提高到±0.1%。

　　(4)FCS係統可以將PID閉環控製功能裝入變送器或執行器中，縮短了控製周期，目前可以從DCS的2～5次/s，提高到FCS的10～20次/s，從而改善調節性能。

　　(5)DCS係統可以控製和監視工藝全過程，對自身進行診斷
、維護和組態。但是，由於其自身的致命弱點，其I/O信號采用傳統的模擬量信號
，無法在DCS工程師站上對現場儀表(含變送器
、執行器等)進行遠方診斷、維護和組態。FCS係統采用全數字化技術
，數字智能現場裝置發送多變量信息，而不僅僅是單變量信息，並且還具備檢測信息差錯的功能。FCS係統采用雙向數字通信現場總線信號製。因此，它可以對現場裝置(含變送器、執行器等)進行遠方診斷、維護和組態。FCS係統這點優越性是DCS係統無法比擬的。

　　(6)FCS係統由於信息處理現場化，與DCS係統相比
，可以省去相當數量的隔離器

、端子櫃、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O櫃，同時也節省了I/O裝置及裝置室的空間與占地麵積
，有專家認為可以節省60%。[page_break]

　　(7)與(6)同樣的理由，FCS係統可以減少大量電纜與敷設電纜用的橋架等，同時也節省了設計、安裝和維護費用，有專家認為可以節省66%。

　　對於(6)
、(7)兩點應補充說明的是，采用FCS係統，節省投資的效果是勿庸置疑的

，但是否如有的專家所說達60%～66%，shangyoudaigeichukeguanpingjia，jinguanzhexieshuzizaiduopianwenzhangzhongchuxian，bizherenweizheshixianghuzhuanzhaidejieguo，muqianhaiweizhaodaozhexieshuzideyuanshichuchu。yinci
，duzhezaiyinyongzhexieshuzishiyaoshenzhong。

　　(8)FCS相對於DCS組態簡單
，由於結構
、性能標準化，便於安裝、運行
、維護。

　　(9)用於過程控製的FCS設計開發要點。這一點並不作為DCS的比較，隻是說明用於過程控製或者用於模擬連續過程類的FCS在設計開發中應重點考慮的問題。

　　1)要求總線本安防爆功能，而且是頭等重要的。

　　2)基本監控如流量
、料位、溫度、yalidengdebianhuashihuanmande，erqiehaiyouzhihouxiaoying，yinci
，jiedianjiankongbingbuxuyaohenkuaidedianzixuedexiangyingshijian，danyaoqiuyoufuzademoniliangchulinengli。zheyiwulitezhengjuedinglexitongjibenshangduocaiyongzhu-從之間的集中輪詢製
，這在技術上是合理的，在經濟上是有利的。

　　3)流量、料位、溫度
、壓力等參數的測量，其物理原理是古典的，但傳感器、變送器及控製器應向數字智能化發展。

　　4)作為針對連續過程類及其儀器儀表而開發的FCS係統，應側重於低速總線H1的設計完善。

　　2FCS在火電廠的實際應用

　　現場總線控製係統FCS是一個新型的控製係統，進入我國的時間還不算長
，目前在火電廠的應用還處於局部領域使用的階段。

                          圖1AlspaP320應用係統

　　例1:CegelecAlspaP320係統(見圖1)應用於我國華能珞璜電廠(4×360MW)二期工程(2×360MW)機組的自動控製。該係統有31個雙冗餘WorldFIP網絡
，16個監視和控製站，32台冗餘PLC，處理18000I/O點
，50000點控製數據。該係統采用雙絞線媒體，操作站冗餘並有後備站，係統典型的響應時間為50ms。

　　華能珞璜電廠二期工程是從法國GECALSTOM集團全套引進的2×360MW燃煤發電機組。鍋爐由STEIN公司提供
，汽輪機由STG公司提供，發電機由STG公司提供。已於1998年底全部投運發電。[page_break]

　　控製係統是法國CEGELCE公司提供的
、20世紀90年代中期開發推出的ALSPAP320控製係統。實現了機組的數據采集係統(DAS)
、閉環控製係統(MCS)、順序控製係統(SCS)與燃燒器管理係統(BMS)等主要功能。汽輪機數字電液控製係統(DEH)采用法國GECALSTOMSTG公司提供的MICROREC控製係統。

　　ALSPAP320控製係統各部分通過標準網絡來相互通信，與其他控製部件可以方便地進行通信。ALSPAP320有三大網絡:

　　LOCAFIP現場總線網絡(WorldFIP)，采用FIP標準(UTEC64＋601607)，用於鏈接輸入輸出模板到P320的C370控製器。

　　F900數據總線(WordlFIP)
，用於C370控製器之間的數據交換和C370控製器與CENTRALOG通信。F900是一種快速的數據傳輸網絡，基於IEEE的FIP標準(UTEC64＋601607)的工業局域網。

　　CONTRONET控製網使用以太網技術，用於集中控製層CENTRALOG數據庫與操作員工作站之間的數據交換。CONTRONET遵照IEEE803.3局域網標準。

　　通過INTERENT標準協議，P320可進行長距離通信

，進行遠程維護和大型電網控製。

　　例2：陝西省楊淩燃機熱電廠位於陝西省楊淩農業高新技術開發區內，采用德國Siemens公司生產的遵循Profibus現場總線協議的SimaticPCS7控製係統作為機、爐、電的集中控製係統。

　　                        係統配置圖如圖2所示。

　　圖2楊淩熱電廠1號機組FDCS係統配置圖

　　該係統共配置3對冗餘CPU－41H控製器。每一對冗餘控製器均通過冗餘的現場總線Profibus－DP(最新數據傳輸速率可達12Mbit/s)帶一定數量的遠程I/O擴展機架ET200M及I/O模件。由遠程I/O擴展機架和模件組成的遠程I/O站均放置於現場附近，通過Profibus－DP總線與放置在主控樓的冗餘控製器通信。

　　該係統共配置32個ET200M遠程機架
，按工藝流程分成8個遠程I/O站，放置在全廠8個不同位置


，最遠的一個遠程I/O站——深井泵房遠程I/O站距主廠區3.4km左右
，其他的遠程I/O站間距離在200m以內。控製器與各遠程I/O站間的通信是通過Profibus-DP現場總線完成的
，主廠區內Profibus-DP現場總線傳輸介質為雙絞線，深井泵房遠程I/O站與主廠區間的數據通信采用光纖作為傳輸介質，兩端通過光電轉換接口，與Profibus-DP現場總線相接。

　　由於使用了Profibus-DP現場總線技術，現場布置I/O機櫃，實現了對燃機外圍設備
、餘熱鍋爐
、汽機輔機
、循環水泵房、綜合水泵房、深井泵房
、廠用電氣係統
、110kV升壓站等係統與主控環的服務器進行雙向數據交換，實現了全廠各係統的集中監控。自動係統投入率達到100％，2001年8月係統投入商業運營。

　　例3：四川廣安電廠
，采用遵循Profibus現場總線協議的L2-DP網(wang)絡(luo)技(ji)術(shu)

，成(cheng)功(gong)地(di)將(jiang)鍋(guo)爐(lu)補(bu)給(gei)水(shui)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)與(yu)凝(ning)結(jie)水(shui)精(jing)處(chu)理(li)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)控(kong)製(zhi)等(deng)輔(fu)助(zhu)車(che)間(jian)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)聯(lian)網(wang)
，提(ti)高(gao)了(le)火(huo)電(dian)廠(chang)輔(fu)助(zhu)車(che)間(jian)控(kong)製(zhi)的(de)勞(lao)動(dong)生(sheng)產(chan)率(lv)及(ji)係(xi)統(tong)可(ke)靠(kao)性(xing)。[page_break]

　　3FCS在火電廠局部應用效果

　　首先明確FCS的3個關鍵要點：

　　(1)核心：FCS係統的核心是總線協議，即總線標準。也就是說

，隻有遵循現場總線協議的控製係統，才能稱為現場總線控製係統。

　　(2)基礎：FCS係統的基礎是數字智能現場裝置。數字智能現場裝置是FCS係統的硬件支撐。

　　(3)本質：FCS係統的本質是信息處理現場化。這是FCS係統效能的體現。

　　再來分析前麵提到的火電廠應用FCS的幾個例子。

　　在例1中，華能珞璜電廠的ALSPA320控製係統，它的LocaFip網絡與F900網絡均遵循WorldFip現場總線的總線協議，CONTRONET控製網采用以太網技術。這是一個非常典型的現場總線體係結構。

　　在例2中，楊淩燃機熱電廠的SimaeicPCS7控製係統
，控製器與各遠程I/O間的通信是通過Profibus-DP現場總線來完成。控製器與控製器之間

、控製器與服務器之間的數據通信是通過冗餘的環型工業以太網來完成。

　　上shang述shu兩liang例li子zi中zhong，在zai通tong信xin網wang絡luo方fang麵mian均jun遵zun循xun現xian場chang總zong線xian協xie議yi，即ji都dou含han有you做zuo為wei現xian場chang總zong線xian控kong製zhi係xi統tong的de核he心xin部bu分fen，但dan另ling一yi個ge共gong同tong特te點dian是shi都dou沒mei有you采cai用yong數shu字zi智zhi能neng現xian場chang裝zhuang置zhi，仍reng采cai用yong模mo擬ni量liang的de測ce量liang元yuan件jian和he執zhi行xing機ji構gou，不bu具ju備bei現xian場chang控kong製zhi功gong能neng。失shi去qu了le現xian場chang總zong線xian控kong製zhi係xi統tong的de硬ying件jian支zhi撐cheng，信xin息xi處chu理li現xian場chang化hua就jiu不bu能neng實shi現xian，也ye就jiu是shi說shuo現xian場chang總zong線xian的de突tu出chu特te點dian——降低係統投資成本、減少運行費用和提高運行和管理水平等，未能充分發揮出來。

　　例3則是目前現場總線在火電廠局部應用中的一個成功典型。

　　4FCS在火電廠的應用前景

　　(1)現場總線控製係統是目前最新型的控製係統
，它是一種全計算機、全數字、雙shuang向xiang通tong信xin的de新xin型xing控kong製zhi係xi統tong。現xian場chang總zong線xian技ji術shu給gei自zi動dong化hua領ling域yu帶dai來lai了le一yi場chang革ge命ming，代dai表biao了le自zi動dong化hua的de發fa展zhan方fang向xiang。數shu字zi通tong信xin是shi一yi種zhong趨qu勢shi，也ye是shi技ji術shu發fa展zhan的de必bi然ran。從cong理li論lun上shang講jiang，雙shuang向xiang數shu字zi通tong信xin現xian場chang總zong線xian信xin號hao製zhi技ji術shu必bi將jiang會hui給gei火huo電dian廠chang安an全quan經jing濟ji運yun行xing及ji提ti高gao管guan理li水shui平ping帶dai來lai實shi實shi在zai在zai的de效xiao益yi。這zhe是shi過guo去qu在zai電dian站zhan中zhong使shi用yong過guo的de任ren何he控kong製zhi係xi統tong所suo無wu法fa與yu之zhi相xiang比bi擬ni的de。

　　(2)作為現場總線控製係統的核心部分——zongxianxieyi，yijingzaihuodianchangkongzhixitongdetongxinwangluozhongchenggongyunxing
，zhebujinxiaochulerenmenyiqiancunyoudexuduoyituan，yeweixianchangzongxiankongzhixitongzaihuodianchangtuiguangyingyongdaxialelianghaodejichu。

　　(3)現場總線控製係統
，在以順序控製為主
，以PLC（可編程邏輯控製器）為硬件的火電廠輔助車間控製係統聯網控製中
，可以發揮最大效益（見例3)。PLC作為一個站掛在高速總線上，充分發揮PLC在(zai)處(chu)理(li)開(kai)關(guan)量(liang)方(fang)向(xiang)的(de)優(you)勢(shi)。現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)在(zai)該(gai)領(ling)域(yu)的(de)應(ying)用(yong)已(yi)經(jing)取(qu)得(de)成(cheng)功(gong)，這(zhe)將(jiang)是(shi)今(jin)後(hou)一(yi)段(duan)時(shi)間(jian)內(nei)火(huo)電(dian)廠(chang)輔(fu)助(zhu)車(che)間(jian)適(shi)度(du)集(ji)中(zhong)控(kong)製(zhi)方(fang)針(zhen)得(de)以(yi)實(shi)現(xian)的(de)一(yi)種(zhong)優(you)選(xuan)方(fang)案(an)。

　　(4)由(you)於(yu)目(mu)前(qian)能(neng)滿(man)足(zu)火(huo)電(dian)廠(chang)控(kong)製(zhi)要(yao)求(qiu)的(de)數(shu)字(zi)式(shi)智(zhi)能(neng)現(xian)場(chang)裝(zhuang)置(zhi)的(de)品(pin)種(zhong)還(hai)很(hen)少(shao)，理(li)論(lun)上(shang)的(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)效(xiao)益(yi)還(hai)不(bu)能(neng)充(chong)分(fen)發(fa)揮(hui)。因(yin)此(ci)
，在(zai)大(da)型(xing)機(ji)組(zu)上(shang)全(quan)麵(mian)采(cai)用(yong)典(dian)型(xing)的(de)現(xian)場(chang)總(zong)線(xian)控(kong)製(zhi)係(xi)統(tong)的(de)時(shi)機(ji)尚(shang)未(wei)成(cheng)熟(shu)。

　　(5)目前，像例1
、例2的控製係統不失是一種向FCS過渡性的控製係統
，它既保留了DCS係統中功能很強的控製器及I/O模mo件jian


，同tong時shi在zai通tong信xin網wang絡luo又you遵zun循xun現xian場chang總zong線xian協xie議yi。我wo們men將jiang該gai係xi統tong稱cheng之zhi為wei在zai通tong信xin和he數shu據ju傳chuan輸shu方fang向xiang遵zun循xun現xian場chang總zong線xian協xie議yi的de數shu字zi式shi分fen散san控kong製zhi係xi統tong，暫zan稱cheng該gai係xi統tong為weiFDCS。