一、 前言

　　隨著人類社會文明的不斷進步，生產技術迅猛發展，尤其計算機技術和通信技術的飛速前進，使我國工業生產的自動化程度不斷完善，節約了生產成本、解放了生產力，生產效率也得到提高。尤其隨著我國電力的緊缺，全國各地電力項目的啟動，使各生產DCS系統的生產企業有了廣闊的市場。

　　雖然電力項目增多，但是人們對DCS系統的要求卻更高了。人們不在是單純的要求增加控制功能這樣簡單的問題，而是要求增強DCS系統可靠性和穩定性，減少運行人員的操作量，減少檢修人員的工作量，提高DCS自動化水平，對過程控制響應快，減少通信部分的故障。

　　當前新建電廠的主要特點就是要求控制系統自動化程度高，維護和運行人員少，機組能夠長周期穩定運行，而能夠實現這些主要還是依賴使用的控制系統可靠性、穩定性和具有的強大控制功能。

　　DCS 控制系統的意義在于“分散控制，集中管理”。過程控制分散好處就在于把危險分散，由于過程控制器完成的功能不同，承擔的任務不同，所以當一個控制器出現問題，不會影響其他控制器穩定運行，同時集中管理是把分散的部分集中管理，協調分散的控制器能夠共同完成一項控制任務。以往的控制系統確實也體現了這種意義。各DCS生產廠家在生產實踐中不斷的總結經驗，對控制系統不斷的改進，使DCS系統日趨完善。現有DCS系統雖然成熟，但各生產廠家生產DCS系統時都使用自己的專利技術，并嚴格保密自己的技術，如果需要與不同的系統通信只有借助網關等設備完成。

　　借助網關通信對管理系統和日常生活使用的網絡十分適合，但是用于工業控制就存在很多問題，在我們七臺河電廠的一期兩臺機組控制系統DCS部分是美國Honeywell公司的TDC3000系統而汽輪機主機部分的控制系統是GE公司的MARKV控制系統，由于兩種控制系統的網絡構成、網絡協議的不同所以在通信方面存在問題，基于上述原因兩個系統的聯絡都是依靠信號線硬線連接，這樣雖然可靠性增加，但是卻增加了系統的負荷率，違反了DCS系統的運行規范。所以尋求消除這種矛盾的途徑就是采用使用了現場總線技術的控制系統。

　　二、 現場總線的特點及優點

　　現場總線是生產過程區域現場設備/儀表和控制室系統之間的一種串行、數字式的雙向通信的數據總線，是一門新興的技術，同時也是控制系統今后主要的發展方向。這種新興的技術在不久后就會全面應用于工業生產中。這種技術不只是新穎，而且設計思想對生產自動化程度以及生產效率的提高都有益處。

　　現場總線技術所具有的特點：

　　1、有較強的開放性。

　　現場總線極大程度的開放了控制系統，通信協議一致開放，使用戶在選擇控制系統時不必過多考慮技術壟斷和設備壟斷的問題存在，各個廠家只要遵從標準，就完全可以實現不同廠家的設備之間實現信息互換。

　　2、現場總線具有互操作性和互用性。

　　互操作性在互聯的設備之間，系統之間的信息的傳遞與溝通，相互之間設備雖然來自不同廠家但是由于協議相同，可互相完成相同的工作。

　　互用性不同廠家的設備如果有著相似的功能就可以相互替代，這樣在設備損壞的情況下，可以使用不同廠家的設備，提高現場缺陷的消除。

　　3、控制系統的精性高。

　　由于現場總線采用的是數字化通信的方式，所以不需要像DCS那樣進行A/D和D/A轉換，沒有了D/A和A/D轉換傳輸的數據精度就提高了，通信的速度也提高了，從而系統運行可靠性得到改善。

　　4、現場總線的使控制系統的就地控制分散性加強。

　　現場總線所連接現場設備都是高度智能化的設備，在這樣的設備當中都設計了自己的控制回路，完全獨立完成對現場工況的閉環控制，減少由于控制站故障的原因而引起的機組停運設備損壞的事故發生。

　　現場總線的優點：

　　1、減少由于設備信號制不統一而出現的檢修煩瑣問題。

　　我們現有的很多DCS系統使用的信號并不是統一的標準，模擬量信號包括有4-20Ma、0-5V的不同的電流、電壓信號給檢修工作帶來極大的不方便。而采用現場總線控制系統完全沒有這種不便利的因素存在，在數據線上以相同的形式傳送數據，增強了數據的可信度。

　　2、減少維修工作量，提高工作效率。

　　現場總線和就地設備都是通過網絡進行數據傳輸，人們在進行維修工作時對現場設備的檢查完全可以在工程師站或操作員站得以實現，對現場設備的設置通過網絡直接下載到現場設備當中，并通過定期對參數的檢查間接的確定設備是否故障，另外采用現場總線的控制系統的報警不單可以對現場控制站出現的硬件故障進行診斷分析，查明故障原因，通過工程師和操作員站的報警來提示檢修人員進行設備維護。

　　3、在一定程度上提高機組的安全性。

　　現在的DCS系統有很多情況下出現信號接地把控制系統的IO卡件燒毀或控制系統的電源短路失電，造成系統在故障狀態下運行，或者出現非計劃停運。這種事故出現后排查起來十分困難，既費工又費時。而現場總線的產生，輕而易舉的解決這累問題，同時對查找出現故障的設備提供方便。

　　4、現場設備的免維護量提高。

　　由于采用了現場智能設備，所以檢修工作大大降低，同時現場設備免維護的量加大，設備可以保證能夠長周期穩定的運行。七臺河電廠現場的HONEYWELL變送器是一種智能型變送器，此變送器的精度很高達到了0.1%,在檢修的過程中,對此變送器熱工專業一對重要參數的變送器抽檢,在檢驗過程發現這種變送器性能十分好,基本可以達到免維護的要求。

　　雖然現場總線技術在電廠中有很廣泛應用，但是現在還有很多的問題沒有完全解決，所以現場總線的并沒有完全應用到現場DCS系統中。

　　三、 應注意的幾個問題

　　1、現場總線噪音問題

　　現場總線應用必然涉及到系統噪音問題，由于所有的現場設備完全連接到現場總線的網絡當中，連接處必然使用TAP接頭，這種接頭長期處于現場環境較為惡劣的地方，就會出現網絡噪音的現象，繼而出現設備與網絡連接錯誤的報警，所以現場總線對現場的衛生條件，現場的振動條件都有嚴格的要求。接頭每次停機都要進行檢查，但是并不是檢查后就可以完全消除噪音。

　　2、冗余問題

　　現場總線設計思想，低速部分是不要冗余的，因為現場總線已經分散了危險，現場儀表在現場可以自成調節回路而實現自主調節。雖然是這樣，但是由于沒有冗余功能，所以一旦總線故障，雖然可以完全依靠就地來完成功能調節，卻無法讓運行人員監視到全系統運行狀況，按照熱控的檢修標準在控制系統機組主要運行參數的監視就應該停止機組運行，所以要想達到安全的目的，冗余設計是很有必要的。

　　3、維修成本較高

　　如果在以往的DCS系統改為有現場總線技術的DCS系統，現場的設備需要全部更換，以便適應現場總線的需要，現場智能設備承擔的調節功能增加也會使其造價的成本增加，同樣維修中，如果更換一樣儀表都會有很昂貴的費用。減低這種費用就要選擇信譽較好的廠家，使用其設備，如果設備的性能好，對環境適應能力強，同樣可以達到降低生產成本的效果，改善設備運行性能。

　　4、對機組保護設計應重點考慮

　　電廠中熱控最重要的是對熱控保護的嚴格設計，防止保護不發生誤動同時也要保證保護不發生拒動，要求在控制系統的IO卡件以及設備上要求采用三取二的要求：如汽包水位變送器設計、爐膛負壓的設計在DCS上要求現場的三個設備分別進入三個不相同的IO卡件當中，三個不同的IO卡件分屬不同的控制站，達到保護不因為一個設備、一個IO卡件、一個控制站的故障而導致的保護誤動現象。

　　現場總線對這方面應該著重考慮，由于現場總線現場布置需要我們改變這種設計，否則就要增加費用，如就地設備需要在就地完成三取二功能，而且信號需要分別與三條就地總線到達三個控制柜，這無疑增加了工作量，同時也增加了費用，只有這樣才能達到現場的設計要求。

　　現場的總線現在還存在著一定的缺陷，所以在電廠中在大多數的監視系統和外圍設備上應用廣泛，原因就是外圍設備的缺陷和停運不會對主業生產造成影響，同時總線用于外圍設備控制可以使控制系統設計簡潔明快。

　　四、結束語

　　如果要使DCS繼續發展，現場總線技術無疑為這種發展提供了一個廣闊的發展空間。各個DCS系統的廠商看好了這一勢頭，不斷圍繞著這一技術開發研制新的控制系統，這一發展方向預計著新的DCS技術革命即將到來。