一．前言

近十年来，随着科学技术，尤其是电子计较机技术的飞速成长，DCS涣散控制系统日渐成熟，并已在国内许多年夜中小型火电厂中得以普遍运用。使其不管是硬件系统，软件设计组态，仍是在运行治理上都堆集了很多成熟可信的经验，这对保证电厂平安，靠得住，经济，文明运行起到十分重要的作用。电厂机、炉、电主控系统工控水平有了很年夜提高的同时，对各类辅助系统控制治理水平响应提高也提出新的要求。辅助控制系统是全厂热工自动化的重要组成部门，依靠进步前辈的计较机技术，网络通讯技术合理有用地提高辅助系统的控制水平是提高全厂综合自动化水平，提高电厂运行经济性；是到达减人增效，实现“厂网分隔，竞价上网”，增强电厂的市场竞争力的重要保证。�
电厂化学水系统作为重要的辅助车间和辅助系统，非凡是年夜型火电厂利供热电厂的化水处置车间处置年夜，工艺复杂，水要求高，其运营的黑白直接关系到电厂的平安运行及靠得住性。可是，由于电厂化学水系统对于整个电厂而言是一个相对自力的系统，与其他主体相关性不是很强，同时，电厂化学水系统由于监视控制点比力涣散，难以纳进传统DCS控制技术进行系统化改造，致使化学自动化水平、信息集成化水平相对落后，已不能知足现代化电力生产的需要。在全厂自动化水平年夜幅提高的同时，提高化水系统的控制水平以知足生产需求已经是当务之急。�

二．电厂化学水监控治理系统的现状及存在的问题

1．PLC程控方式

随着机组容的增年夜，化学水监控随之增加，且对系统的各项生产治理的精度要求越来越高，采用传统的常规仪表盘控制方式难以知足系统的整体控制要求，是以，今朝年夜部门新建、扩建的年夜容电厂的化水系统多采川PLC程控方式对该系统进行监视控制。经由过程现场检测元刊：将数据收集，由分歧功能的模块将数据按要求传至CPU进行处置，进而完成模拟的检测与控制，实现开关的按钮、限位开关、机电启动器、指示灯、报警器等的毗连，开经由过程各自的通讯网络在计较机上集中信息，统一处置后在操作员站上实现各类画面显示，故障报警，报表打印，数据存储及各类分析处置，实现化水系统的滤池、澄清池、加药装备、过滤器、刚床、阴床、混床、水箱、泵、风机、酸碱贮存和计装备的各项监控功能。�

2．常规仪表盘控制方式

今朝，这类控制方式还有一些电厂里仍在沿川。在就地控制室将年夜的反映压力、温度、流及记实仪等二次仪表安装在控制盘上进行进程的监视与记实，经由过程操作台或控制盘上的开关或按钮米实现对现场的泵、风机和电动门开启关闭等操作指令。现场安插有心磁阀箱配电箱等装备。�

3．存在的问题

由于今朝PLC程控技术的成长和在辅助系统，尤其是化学水系统的普遍运用，使得制造商清晰地熟悉到辅助系统PLC程控是一块贵重资本，不惜重金以各类手段纷纷抢占这块市场。这样由于他们的技术水平各有分歧，生产出的产物也就良莠不齐。尤其在打价格战的今天，很多之前在火电厂化学水系统无有任何绩的部门厂家凭仗低廉的价格，在竞标中赢得项目，往往造成该系统自力，难以进行有用的维护，兼容性能差，开放性能差，甚至不能将信息资本完全同享，从而周全有用地向MIS系统开放，致使化学水系统成为全厂信息化治理的孤岛。而另外一个不成回避的事实则是由于机组容的增加，化水等辅机容亦响应增年夜，这样势必造成PLC控制系统输进输出I／O测点的增加，造成各类模件增加，机柜数目庞年夜，系统复杂。单是庞年夜的PLC系统硬件这一项就将花费电厂的年夜笔建设费用。很多电厂也因价格昂贵抛却了PLC程控的筹算，退而求其次改用常规仪表盘这类控制方式。

对于一些规模较小的火电厂热电厂，化学水系统使用常规仪表盘控制还有其存在的合理性，可是，现代化的生产工艺系统日益年夜型化，复杂化，仍采用常规仪概况对年夜信息和指令，自力工作的控制装配和控制开关是很难胜任的，将需用很多很长的监控仪表盘、台。重要的是，在信息化、数字化、尺度化的今天，依然面向仪表的治理方式己不合适当前技术成长的主流趋向，具体浮现为：

(1)．手段落后，操作人员工作强度年夜，需要较多的人员对年夜涣散的仪表进行维护。

(2)．与良莠不齐的仪表、控制装备制造供给商打交道，产物没有保证，备品备件品种繁多。同时工艺生产在相当水平上还发生对生产厂商的依靠。

(3)．现在仪表生产方式难以受尺度化制约。

(4)．即使是智能仪表，其功能也没法与计较机系统相比。

(5)．年复一年备品备件的购置，仍是一笔很年夜的开支。

由上我们不难看出，传统的面向仪表的治理必然会随着科技的成长而慢慢淡出，取而代之的是将更科学更有前景的新方式。�

三．FCS在化学水系统的运用

FCS技术作为第三代DCS的成长标的目的，其以全数字化，全涣散化，全开放性的技术特点将慢慢取代DCS成为发屯企主要控制方式，其控制领域将笼盖到电厂的各个系统。�

1．现场总线及FCS简介

1．1现场总线(Fieldbus)是用于现场仪表与控制系统及与控制室之间的全涣散，全数字化，智能，双向，多变，多点多站的互连通讯网络，也被称为开放式，数字式多点通讯的底层控制网络。现场总线技术将用微处置器置进传统的丈控制仪表或在传统的控制仪表上加挂智能模块，使它们各自具有了数字通讯能力，用数字旌旗灯号取代4—20mA的模拟旌旗灯号。采用可进行简单毗连的双绞线等作为总线，把多个丈仪表毗连成网络系统，并按公然规范的通讯协议，在位于现场的多个微机化丈控制装备之间及现场仪表与远程监控计较机之间，实现数据传输与信息交换，形成各类顺应现实需要的自动控制系统。

其具体寄义体现在以下几个方面：

(1)．现场通讯网络：即用于进程自动化和制造自动化，现场仪表或现场装备互连的通讯网络。

(2)．现场装备互连：即现场的传感器、变送器、执行器等装备可以经由过程一对传输线实现互连。

(3)．功能块涣散：行将组成控制同路的功能块涣散在多台现场装备中，使现场装备不仅具有I／O功能，还八有控制功能，实现完全的涣散控制。

(4)．互操作性：即分歧厂家的现场装备可以相互通讯并能统一组态。

(5)．通讯线供电：即现场装备采川通讯线供电，并可以提供本平安。

(6)．互连网络控制系统：即现场总线网络互连，网络数据同享，组成网络控制系统。

1．2现场总线的类型

1．2．1今朝上是多种现场总线并存，IEC于2000年1月4日公布IEC61158采用以下8种现场总线类型1：IEC61158技术陈述(即FFH1)类型2：ControlNet(美国Rockwell)�类型3：Profibus(德国Siemens)�类型4：P�NET(丹麦ProcessData)�类型5：FFHSE(美国Fisher�Rosemount)类型6：SwiftNet(美国Boyin)�类型7：WorldFIP(美国A1ston)�类型8：Interbus(德国PhoenixContact)

1．2．2其余现场总线

类型1：HART(美国Fisher�Rosemount)类型2：CAN(德国Bosch，IS011898，Philips)类型3：LON(LonWorks)(美国Echelon)类型4：Dupline(瑞士CarloGavazzi)

1．3现场总线控制系统(FieldbusControlSystem简称FCS)将测控使命涣散到现场装备中，上位机只负责监控一些复杂的化和进步前辈控制功能，FCS用现场总线这一开放的，可操作的网络成为智能装备或智能模块的联系纽带，把挂接在总线上，作为网络节点的智能装备或模块接为网络系统，并进一步组成自动化系统，实现基本控制、抵偿计较、参数修改、报警、显示、监控、化及控管一体化的综合自动化能力。同时，控制功能完全下放到现场，下降了安装成本和维护费用。是以，FCS实是一种真实的全涣散，全数字化，全开放可交换及互操作的新型生产进程控制系统。采用现场总线控制系统，现场仪表、PLC、操作员站、丁程师站及上位机系统都将作为现场总线上的节点平等地挂在总线上。

2．FCS技术在化学水系统的运用

针对今朝火力发电厂化学水系统装备安插涣散，汽水取样、自动加药、繁多的常规测点的监控等：1：程现状，FCS技术以其全数字化，全涣散性，全开放，可换及互操作性为主要技术特点，非凡适合于发电企化水系统涣散化的现状。化水系统运用FCS技术，成本低，性能靠得住，实现全数字化。冈此，改造、建设一个融监测、程控、自动加药及信息集中上传MIS系统于一体的化水综合自动化平台已成为化水自动化技术的主流。作为科技成长的必然成效，FCS在化水及其它辅助系统的普遍运用，势必使电厂的整体控制水平有极年夜提高，今朝我国部门电厂已起头实施。

2．1FCS技术在化学水系统运用简介

简言之，以现场总线为纽带，把单个涣散的化水系统的丈控制装备酿成网络节点，使它们毗连成可以相互沟通讯息，配合完成检测控制使命的网络系统与控制系统，实现汽水取样，自动加药，水处置等整个系统的各项功能。为使丈装备具有数字通讯能力，凡是选用植有CPU的智能仪表或在仪表上加挂智能模块。今朝，具有各类输进输出参数处置算法的内含参数的模块，在心厂化学中运用较为普遍。在化水监控治理系统配套使用的功能模块年夜致有七类：

类：化学水丈模块，将化学丈电极旌旗灯号转换为总线数字旌旗灯号。主要包括PH模块，电导模块，钠度模块，溶氧模块等。
第二类：变送器转换模块，将多路尺度电压或电流旌旗灯号转换为总线数字旌旗灯号。主要包括压力转换模块，流转换模块等。
第二类：丈热电阻，热电偶模块，将热电阻、热电偶旌旗灯号转换为总线数字旌旗灯号。
第四类：开关输进模块。
第五类：开关输出模块。
第六类：模拟输出模块。
第七类：用模块。主要包括加药控制模块：输进PH旌旗灯号，输出4～20mA，监控站模块：与中心监控平台通讯、协调控制其它模块，PLC用协议转换模块：完成PLC远程单元与现场内部协议转换。这些功能模块，经由过程组态设计，完成化水系统的数据收集，A／D转换，数字滤波，温度压力抵偿及PID控制等各类功能。

2．2FCS技术运用于化学水系统具有下列特点：

(1)．成功地打造了一个融化学水监测、化学水程控、自动加药和信息集中上传MIS的高度信息集成、综合一体化治理的系统。极年夜的改变了今朝电厂化学水监控普遍存在的治理涣散，技术落后，装备设置装备摆设重复，系统建设和改造成本太高及不能将信息有用上传MIS的现状。
(2)．充实采用FCS这一技术，使系统的结构年夜年夜简化。改变了传统旌旗灯号收集进程中，成百上千的现场I／O旌旗灯号经由过程各自电缆，向控制室、机柜会聚的这类规模浩荡的旌旗灯号物理毗连模式。系统可维护性、靠得住性年夜年夜提高；建设费用年夜幅下降；施工简单易行。
(3)．年夜的化学水监测仪表，如PH值、电导率、溶氧等被总线模块取代；许多现场变送器就地集中经由过程现场总线传输，不单下降了成本，而且改变了传统人工面向仪表治理的落后方式，诸如：需要较多人员对涣散仪表进行维护，经常与良莠不齐的仪表供给商打交道，备品备件的资金消耗。
(4)．FCS技术的数字化传输，不单精度高，而且几近没有传输误差，这一点，模拟旌旗灯号没法做到。数字传输的另外一点是双向传输特征，这一特征使化水FCS对现场的控制能力年夜年夜提高。
(5)．由于现场总线划定了尺度的功能模块，分歧的厂家装备均采用不异或相近的组态方式。用户可以灵活选用分歧厂家的现场总线产物来组成现实的控制系统，到达好系统集成。当系统需要扩大时，可将新装备毗连到现场总线上，不用增加任何组件，只要经由过程现场总线对功能模块利参数进行设定即可。是以系统易于组态，扩大性强
(6)．监控站设计为模块化形式，体积年夜为缩小，FCS实现了物理上的涣散，电子装备间的机柜数目年夜为削减，缩小了电子装备间的面积，联系电缆年夜为削减，使得FCS与DCS相比结构小巧灵活。
四．FCS的成长前景与展看

由于FCS在国内诸如赤峰等电厂化学水系统的成功运用，年夜年夜提高了电厂的整体控制水平，也为其它电厂化学水控制水平的提高提供了新的思绪。随着热工自动化技术的成长，数字化、智能化控制仪表的进一步开发及运用，新的控制理论及加倍进步前辈成熟的控制方式将不竭地被应川到现实生产中。FCS技术的飞速成长势必年夜面积运用于化水系统，使其控制水平跨越新台阶，而且将带动FCS技术在其它辅助系统普遍应刚，进而在电厂周全推行开来。权威人士预言：在自动化领域，21世纪将是FCS的世纪。