FCS在火电厂控制系统改造中的应用

　　随着发电厂自动化控制要求的提高,DCS或PLC控制系统的现场信号采集量、信号处理、数据采集精度以及控制可靠性已不能满足生产需要。FCS是在融合数字通信、传感器和微处理器等技术,采用全数字信号数据传输,更加分散的控制策略架构的基础上产生的。相对于DCS,FCS具有控制分散更彻底、故障较分散、系统彻底开放、经济效益显著等优点。因此,FCS在短时间内就得到了迅猛的发展,据统计仅PROFIBUS总线2005年的全球安装节点数就达到了1540万个。

　　1　现场总线特点

　　FCS是基于现场总线技术的新一代集散式控制系统,因此FCS具备现场总线的诸多技术特点。

　　(1)开放系统　开放系统是指不同制造厂的产品只要符合相同的现场总线标准都可以实现数据通讯。

　　(2)数字化通信　FCS采用数字信号代替模拟信号,可实现一线传输多个信号,且同时可利用总线为多个设备供电,减少电厂大量的电缆桥架和电缆,节省投资和安装成本。图1和图2是传统仪表和现场总线仪表的电缆连接。

　　(3)设备智能化与功能自治　FCS将传感测量、补偿计算及控制功能分散到现场设备中实现,现场设备除完成自动控制的基本功能外还可随时诊断设备状态。这不但可以减少主控系统的比重和运行负荷,还使电厂的状态维修成为可能,在电厂的增容改造中可减少主控系统的投资成本。

　　(4)控制功能高度分散　FCS的现场智能设备直接在现场完成部分控制功能,实现控制功能彻底分散,从根本改变现有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系。

　　(5)对现场环境的适应　FCS的底层网络是专门为现场环境设计的,具有较强的抗干扰能力,可采用两线制实现供电与通信,并满足安全防爆要求。

　　2　FCS技术改造

　　2.1　改造原则

　　FCS改造是在充分利用现有DCS过程控制站、现场设备和补充部分现场总线变送器及执行器的基础上进行的。改造后使基于现场总线的系统和设备成为DCS的一个节点,新增的控制站则为FCS控制站,原DCS过程控制站和新增的FCS控制站负责进行各种复杂的运算、控制及建模。

　　2.2　FCS控制范围

　　改造方案主要将汽轮机、锅炉、除灰渣、脱硫脱硝、综合水泵房和循环水泵房等设备中涉及的温度、液位和流量信号纳入FCS现场总线中。对于与停机、停炉连锁保护有关的信号(锅炉汽包水位、锅炉炉膛负压、汽轮机转速、电液控制(EH)润滑油低、锅炉汽轮机联锁信号等),为确保机组的安全运行则采用硬接线的方式接入控制系统。

　　2.3　现场总线接口卡