探究现场总线与电厂全集成自动化

摘 要：电厂自动化与其他工业过程控制自动化一样，随着自动化、计算机等相关技术的飞速发展，控制范围经历了单个设备、子系统、单岛、多岛、单机组、多机组、全电厂的逐步扩大过程；自动化水平从安全运行、经济运行向市场运行发展。逐步实现电厂全集成自动化对加速其稳定发展有重要意义。文章首先对电厂全集成自动化系统的基本思路与结构进行了简要分析，然后对现场总线技术进行了基本介绍，最后对电厂全集成自动化系统中现场总线技术的体现进行了分析，望以上研究能够引起各方人员的关注与重视。

关键词：电厂全集成自动化 现场总线技术 应用

中图分类号：TP319 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）06（c）-0083-01

由于现场总线技术具有区别于现场信号电缆网的诸多优势，且能够与不同智能化现场设备实现连接，因此可缩小现场设备的测试维护工作，综合效益确切。故而可以预见的是：电厂全集成自动化系统将与现场总线技术齐头并进，共同发展。因此，逐步实现现场总线技术与电厂全集成自动化系统的融合有着重大的现实意义。

1 电厂全集成自动化系统

随着电厂运行规模的不断扩大，自动化水平也有明显的提升趋势，电厂自动化系统中所覆盖的控制点以及采样点均呈直线上升趋势。因此，在电厂自动化系统的正常运行期间，对电缆的用量明显增长，分布范围也更加全面，联接对象更是比较复杂。从这一角度上来说，现场设备作为直接影响电厂生产系统的一环，必须高度重视对它们的监控、维护以及管理。在这一整体思路下，包括联接现场设备与自动化控制系统的现场总线网开始被纳入电厂全集成自动化系统的研究范畴当中。

为解决在复杂过程系统自动化运行中存在的一系列问题，全集成自动化系统得到了非常深入的应用。其主要思路是：在单一、全集成系统支持下解决系统内部存在的所有问题。因此，全集成自动化系统对子系统有可集成性的要求，并且各个子系统需要建立在同一平台上，实现功能的统一与兼容。

电厂全集成自动化系统所对应的拓扑结构具有多层分布的特点，以多层网络的方式与各个子系统以及设备进行连接。智能化功能分布在各级子系统及设备上，并尽量下放，直至I/O模件及现场设备。各子系统完成自身的功能，并在上层命令管理或控制下协调工作。

2 现场总线技术

现场总线技术是现阶段最具典型价值的开放性现场总线之一，被广泛应用于多个的行业领域，引入国际标准，对串行现场总线系统的技术以及功能特性进行了准确定义，能够确保各个设备制造商所提供的部件连接与标准相符合，同时具有开放性的特点。目前，现场总线技术可以根据其运行特点划分为三个类型：第一，是PROFIBUS-FMS现场总线，此类现场总线可用于电厂级总线网，与各个子系统形成联接关系，从而满足数据通信方面的需求；第二，是PROFIBUS-DP现场总线，此类现场总线可用于现场级单位，支持现场设备与自动设备实现数据交换，且具有快速性以及可循环性的特点，通信速度正常条件下可达到12.0 Mbit/s以上，具有较强的抗干扰能力；第三，是PROFIBUS-PA现场总线，此类现场总线可用于对安全性有严格要求的本质安全区现场级单位，如可用于有防爆要求的工作区域，满足过程自动化。

无论在电厂自动化系统中所使用的现场总线为哪种类型，其所构成的现场总线网均是由多个主站以及从站子网共同构成的，一个主站与多个从站形成对应关系，可通过电缆、光缆、红外线、或组合形式连接。

其中，对于DP主站而言，其作为整个现场总线网络的核心部件，应用范围较广，可集成在自动控制系统当中，也可以混合接口模件运行。在多个可设置的周期下，主站能够与各个从站实现对预先设置数据的交换，也可以在特定事件的触发条件下对非周期数据进行读写处理。同时，主站还能够支持实现对从站发送中断的确认与周期性数据交换做合并处理，最大限度的确保自动化系统内数据传输的可靠与完整，并通过对数据记录进行读写的方式，实现子站的组态化与参数化，支持信息诊断功能的实现。

对于电机厂全集成自动化系统而言，现场总线网中的操作设备型DP主站主要由编程器、操作设备以及组态设备这三个方面构成，其与DP从站连接，实现数据交换，同时支持对数据记录的读写操作，对组态数据进行处理，并设置地址，以满足信息诊断的要求。

而DP从站则可以是具有现场总线接口的智能现场执行器，也可以是各种具有现场总线接口功能的传感器设备、远程操作站。这些DP从站能够接收来自于主站的各种指令，并根据指令设置参数，执行相应的操作并传输数据信息。不同的设备类型决定了DP从站信息数据量的输出、输入大小。

3 现场总线在电厂全集成自动化中的体现

第一，电厂全集成自动化系统中可引入现场总线技术支持远程I/O站功能的实现：即通过远程站点与远程传统I/O模件接口，即可实现对远程设备或循泵房、水处理系统等辅机系统的控制。同时，现场总线技术还支持利用远程启动器接口，实现包括电动机启动器等大启动设备的灵活控制，此过程当中能够支持三相负载的启动、停止以及保护等相关操作。

第二，电厂全集成自动化系统中可引入现场总线技术支持现场设备驱动功能的实现：即利用电动执行机构，在现场总线技术的支持下直接实现对阀门部件的远程操作与控制，在不影响阀门正常启停的前提下，能够省去阀门操控相关的接触器以及开关模件。而在电机保护装置中，通过对现场总线技术的应用，能够满足对电机进行双向控制的要求，远程设置保护条件逻辑，减少了外部电流互感器以及开关等装置的工作量。

4 结语

现场总线技术在数字通信基础之上实现，相比传统的信号电缆网而言，具有电缆长度小，敷设方法简单，抗干扰性能好，总费用低等多个方面的优势，不仅优化了对现场设备的维护效果，同时还达到了降低运行成本的目的。因此，在电厂全集成自动化系统中应用现场总线技术的价值是非常突出的。该文围绕其展开分析，望促进现场总线技术的进一步发展。

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