現場總線儀表前言國防工業出版社2005年出版火電廠控制和管理系統可分為3級:（1）廠(管理)級SIS/MIS（2）機組(車間)級DCS（3）現場設備級FCS。機組(車間)級已經實現了全數字化,廠(管理)級也有了飛速發展并不斷完善,普遍建立了SIS/MIS管理系統。但現場設備級FCS在電廠應用才開始SIS:SupervisoryInformationSystem電廠實時監控信息系統MIS:ManagementInformationSystem電廠信息管理系統FCS：Fieldbuscontrolsystem現場總線控制系統FB：Fieldbus現場總線現場總線技術在電廠應用的重要意義由于傳統的DCS系統是模擬量、開關量、數字量混合系統信號制,而且是單向的,只能從傳統的現場設備中采集到傳統的用于過程控制的信息,而診斷和維護信息卻無法采集,制約了企業信息化系統SIS/MIIS的發展,從而影響了企業過程監控、管理信息化的實現,使其在電力市場競爭中處于被動地位。現場總線技術突破了傳統的/點對點傳輸方式,將豐富的現場狀態信息、診斷信息等送入機組(車間)級控制系統,并實現遠程參數的調整和校正等功能,使得現場設備與電廠控制管理系統之間的數字通信成為可能,為電廠信息化的建設和全面績效管理提供了強大的數據基礎平臺,使得電廠的數字化管理可以從現場設備級開始。隨著火電廠突飛猛進的發展,采取有效措施大幅降低工程造價已成為火電廠設計方案優化中越來越重要的因素。而對于熱控專業來說,采用現場總線技術將控制功能和I/O移到現場設備,大幅減少電纜和橋架等材料的用量,成為從根本上解決這一問題的關鍵。火電廠數字化的深度和廣度直接影響火電廠的信息化水平,從而影響電廠的經濟效益。1.現場總線在電廠過程控制中應用較少的原因⑴大趕快上前提下DCS成為首選。2002年下半年開始，電力供應缺口導致大量電廠項目大趕快上，項目業主及工程設計人員的主要精力放在如何在最短時間內完成項目設計任務，常規技術方案自然成為首選；⑵對現場總線技術理解有局限工程技術人員對現場總線技術優勢的理解僅局限于節省電纜、功能分散、設備信息數字化，缺乏應用的積極性；⑶電廠控制對象復雜國內沒有應用業績。電廠過程控制回路相關度高、控制功能復雜、安全性和穩定性要求，要求對現場總線技術的切實掌握和實踐驗證；⑷現場總線儀控設備價格高。現場總線儀控設備比常規儀控設備價格高，總線型設備的選擇范圍還相對較小，一定程度上阻礙了現場總線技術在電廠過程控制中的大量應用。2.近些年FCS在國內外電廠的應用實例德國尼德豪森電廠（2×950MW）；曼海姆電廠；柏林北部電廠；慕尼黑電廠；禮克林豪森電廠美國Xcel能源集團Comanche電廠(750MW)；Omaha公用事業Nebraska電廠(740MW)

華能玉環電廠（4×1000MW）華電鄒縣電廠（2×1000MW）國華寧海電廠（2×1000MW）國華綏中電廠（2×1000MW）華能金陵電廠（2×1030MW）平頂山電廠（2×1000MW）華能九臺電廠（2×600MW）寧夏鴛鴦湖電廠（2×600MW）山西平朔電廠；山西嶂山電廠；內蒙古呼和浩特電廠；3現場總線設備基本情況

(1)現場總線型電動執行機構SIPOS5Flash、AUMA、ROTORK、EMG。這些品牌的產品基本上以支持PROFIBUS-DP總線標準為主，其中ROTORK還支持FF總線標準。(2)電動機控制裝置西門子公司SIMOCODE智能馬達控制器已有大量成功應用業績。國內的同類產品有東大金智智能電動機控制器(LPC2-530)、丹東華通智能馬達控制和保護裝置（PDM-810MRH-DP）、蘇州萬龍智能電動機控制器（ST502）。(2)電動機控制裝置西門子公司SIMOCODE智能馬達控制器已有大量成功應用業績。國內的同類產品有東大金智智能電動機控制器(LPC2-530)、丹東華通智能馬達控制和保護裝置（PDM-810MRH-DP）、蘇州萬龍智能電動機控制器（ST502）。(3)現場總線型變送器支持FF和PROFIBUS現場總線地變送器主要有：Rosemount公司的3051系列；Siemens公司的SITRANSP系列；Yokogawa公司的EJA；ABB公司的2600T系列；Honeywell公司的ST3000系列等等(4)現場總線型閥門定位器支持FF的現場總線型閥門定位器主要有：美國FISHER-ROSEMOUNT公司生產的FIELDVUEDVC系列智能閥門定位器日本山武公司的SVP3000智能定位器支持FF總線標準。支持PROFIBUS的現場總線型閥門定位器主要有：德國西門子公司的SIPARTPS2閥門定位器（支持PROFIBUS-PA）；總體來看支持PROFIBUS-PA的閥門定位器產品選擇余地相對較小。⑸國內智能現場設備的現狀目前,國產引進型智能變送器都支持現場總線技術;溫度測量元件需要加裝溫度變送器;國產電、氣動執行機構沒有采用現場總線技術的業績,需要采用進口電、氣動執行機構才能滿足要求;用于電機控制和保護的Simocode、E3等也為進口產品。4.國內現場總線的選取和應用范圍⑴DCS和現場總線標準的選取對過程控制應用來說，PROFIBUS和FF總線比較適合。兩種總線標準相比而言，FF較適用于連續量控制(取代4~20mA模擬量)，而PROFIBUS較適用于離散量控制，但同時也適用于連續量控制（只是在連續量控制方面略遜于FF總線）。國內機組控制系統原則上采用上述兩種現場總線標準。Profibus現場總線的現場智能設備本身基本不具備控制功能。國內火電廠采用的主流DCS基本上都已提供了各自的現場總線解決方案。西門子的T-3000、艾默生公司的OVATION；FOXBORO的I/A支持FF和PROFIBUS-DP現場總線標準。⑵國內現場總線的應用范圍①對影響機組安全運行的系統,如燃燒管理系統(BMS)或鍋爐爐膛安全監控系統(FSSS),主燃料跳閘(MFT)、汽輪數字電液控制系統(DEH)、汽輪機緊急跳閘系統(ETS)、給水泵調節系統(MEH)、給水泵危急跳閘系統(METS)、事故順序記錄(SOE)和部分調節功能系統(MCS)(如風量控制,爐膛壓力控制等)以及控制周期小于500ms的回路,采用傳統分散控制系統(DCS)實現控制功能,相關的變送器采用帶Hart協議的變送器,電動、氣動執行機構采用傳統現場設備。②對于過熱器/再熱器金屬壁溫度、汽輪機金屬壁溫度、發電機線圈/鐵心等溫度、送風機/引風機/一次風機的電機線圈/軸承溫度等純數據采集溫度測點采用熱電偶或熱電阻進行測量,并通過遠程智能數據采集前端進行數據采集,再通過與DCS通訊將數據送至DCS。對于其他熱力系統中的溫度測點,除用于保護的測點采用傳統溫度測量元件外,均采用支持現場總線技術的溫度變送器。③與機組安全無關的系統的電動執行機構采用支持現場總線的進口智能電動執行機構,氣動執行機構采用支持現場總線協議的進口智能定位器。在目前情況下,不考慮采用國產電動/氣動執行機構。④根據實際布置情況,氣動閥門的電磁閥可以采用傳統硬接線方式接入DCS,也可采用支持現場總線協議的進口閥島。⑤所有機械式開關量儀表均采用傳統硬接線信號接入DCS。⑥對采用現場總線技術的智能現場設備,所有控制邏輯按照工藝系統劃分在各DCS的控制器中集中處理,而不是將控制功能分散至現場設備。⑦電氣的400V電機全部采用現場總線技術;10kV或6kV電機仍采用硬接線方案,但采用冗余ProfibusDP現場總線方式將電流、電壓等模擬量和其他數字量接入單元機組DCS;其他電氣設備不采用現場總線技術。西門子T-3000總線應用OVATION總線應用FFH1端子塊ControlRoomFieldDPCableProfibusDPMasterFiberCableHirschmannOZDHirschmannOZDHirschmannOZDHirschmannOZDFiberCableOVATION總線應用PROFIBUSDP--鍋爐汽水部分--MBV-2MBV-1MBV-3MBV-5MBV-4TerminatorTerminatorMBV-2MBV-1MBV-3MBV-5MBV-4TerminatorTerminatorDPCableDPSegment1DPSegment2控制器#1控制器號#1控制器功能描述協調汽溫控制，給水控制工藝系統鍋爐汽水DP總線段數2DP設備10臺電動門21

工程造價分析對象類型數量設備材料單位價格變化投資變化總額工程量變化(RMB)（RMB)DCS1(套)115400001540000進口電動閥門249(臺)24980001992000進口電動調節閥39(臺)398000312000氣動調節閥(智能定位器）302(臺)30250001510000各類變送器320（臺）3201500480000控制電纜400(公里)-15011000-1650000計算機電纜350(公里)-5019186-959300橋架350(噸)-1507672-1150800匯總

2073900工程造價分析整個機組控制系統的投資費用較采用常規DCS增加約200萬，但這一投資增加量占整個工程中熱控設備材料投資額的比例很小。上述分析并未計及由于電纜、橋架減少以及雙絞線接線節省的現場安裝施工工程量。(據有關典型試驗工程的測算資料表明，可節約安裝費用30％以上)。考慮到應用現場總線技術將帶來全廠管控數字化和全生命周期的設計、安裝、調試、運行維護成本節約等有利因素，如此程度的投資增加應該是可以接受的。課堂練習題⑴說明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵火電廠控制和管理系統可分為幾級，此圖系統分為幾級？⑶說明每級通信的特點（是單向還是雙向）。⑷Cnet網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑸C.W網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑹X.B網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑺最下面的箭頭符號傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑻具有縱向分級橫向分站特點的控制裝置名稱是什么？⑴說明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵火電廠控制和管理系統可分為幾級，此圖系統分為幾級？⑶說明每級通信的特點（是單向還是雙向）。⑷Cnet網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑸C.W網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑹X.B網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑺最下面的箭頭符號傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑻Onet網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑴說明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵此圖通信系統分為幾級？⑶說明每級通信的特點。⑷各通信網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑴說明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵此圖通信系統分為幾級？⑶說明每級通信的特點⑷各級通信網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑸指明操作員站在圖中的位置⑹指明工程師站在圖中的位置⑺指明通信接口裝置的位置⑻指明變送器、氣動執行器、遠程I/O的位置。⑼具有扁平結構特點的控制裝置名稱是什么？⑴說明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵此圖通信系統分為幾級？⑶說明每級通信的特點⑷各級通信網絡傳遞的是數字信號還是模擬信號？⑸指明操作員站在圖中的位置⑹指明工程師站在圖中的位置⑺指明通信接口裝置的位置⑻指明變送器、氣動執行器的位置。⑼說明此系統結構特點？寧夏鴛鴦湖電廠