摘要:現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用是一個新的開始,隨著各種傳感器,變送器的出現(xiàn),一種新型的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)開始了一個新紀(jì)元。文章主要介紹該FCS的原理,特點及在電廠中的應(yīng)用。
一、引言
隨著控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)和通信技術(shù)的飛速發(fā)展,數(shù)字化作為一種趨勢正從工業(yè)生產(chǎn)過程的決策層、管理層、監(jiān)控層和控制層一直滲透到現(xiàn)場設(shè)備?,F(xiàn)場總線的出現(xiàn),使數(shù)字通信技術(shù)迅速占領(lǐng)工業(yè)過程控制系統(tǒng)中模擬量信號的zui后一塊領(lǐng)地。一種全數(shù)字化的、全開放式的、可互操作的新型控制系統(tǒng)——
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)正在向我們走來?,F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn)代表了工業(yè)自動化領(lǐng)域中一個新紀(jì)元的開始,并將對該領(lǐng)域的發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。
50年前,過程控制系統(tǒng)采用3~15psi的氣動信號標(biāo)準(zhǔn),即所謂的*代過程控制體系結(jié)構(gòu)(PCS)。到了60年代,4~20mA模擬信號的廣泛應(yīng)用,促成了第二代過程控制體系結(jié)構(gòu)(ACS)。70年代前后,數(shù)字計算機(jī)進(jìn)入過程控制領(lǐng)域,出現(xiàn)了集中控制,即第三代過程控制體系結(jié)構(gòu)(CCS)。進(jìn)入80年代后,由于微處理機(jī)的廣泛應(yīng)用而產(chǎn)生了分散控制系統(tǒng),即第四代過程控制體系結(jié)構(gòu)(DCS)。目前在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用的
DCS系統(tǒng)采用了分散式的體系結(jié)構(gòu),型的網(wǎng)絡(luò)支撐和模擬式的現(xiàn)場信號。盡管它克服了CCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、可靠性和實時性差等缺點,但由于其通信網(wǎng)絡(luò)的封閉性和現(xiàn)場模擬信號傳輸?shù)木窒扌裕沟萌藗儾坏貌恢匦聦徱旸CS體系結(jié)構(gòu)的合理性。隨著各種智能傳感器、變送器和執(zhí)行器的出現(xiàn),數(shù)字化到現(xiàn)場、控制功能到現(xiàn)場、設(shè)備管理到現(xiàn)場的呼聲日益增高,一種新的過程控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)——現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)FCS已經(jīng)呈現(xiàn)在我們面前。
二、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的分類
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為第五代過程控制體系結(jié)構(gòu)目前還處在發(fā)展骱段,各種不同的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)層出不窮,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)形態(tài)各異,有的是按照現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)的概念設(shè)計的新型控制系統(tǒng),有的是在現(xiàn)有的DCS系統(tǒng)上擴(kuò)充了現(xiàn)場總線的功能。為了便于討論,我們將重點放在監(jiān)控級、控制級和現(xiàn)場級。監(jiān)控級之上的管理級、決策級等不予考慮。因此我們可以把FCS分為三類:一類是由現(xiàn)場設(shè)備和人機(jī)接口組成的兩層結(jié)構(gòu)的FCS;另一類是由現(xiàn)場設(shè)備、控制站和人機(jī)接口組成的三層結(jié)構(gòu)的FCS;還有一類是由DCS擴(kuò)充了現(xiàn)場總線接口模件所構(gòu)成的FCS。
1.具有兩層結(jié)構(gòu)的FCS
具有兩層結(jié)構(gòu)的FCS如圖1所示。它是由現(xiàn)場設(shè)備和人機(jī)接口兩部分組成的?,F(xiàn)場設(shè)備包括符合現(xiàn)場總線通信協(xié)議的各種智能儀表。例如,現(xiàn)場總線變送器、轉(zhuǎn)換器、執(zhí)行器和分析儀表等。由于系統(tǒng)中沒有單獨的控制器,系統(tǒng)的控制功能全部由現(xiàn)場設(shè)備完成。例如,常規(guī)的P1D控制算法可以在現(xiàn)場總線變送器或執(zhí)行器中實現(xiàn)。人機(jī)接口設(shè)備一般有運行員操作站和工程師工作站。運行員操作站或工程師工作站通過位于機(jī)內(nèi)的現(xiàn)場總線接口卡和現(xiàn)場總線與現(xiàn)場設(shè)備交換信息,人機(jī)接口之間的或與更高層設(shè)備之間的信息交換,通過高速以太網(wǎng)HSE實現(xiàn)。高速以太網(wǎng)上還可以連接需要高速通信的現(xiàn)場設(shè)備,例如可編程邏輯控制器PLC等。低速現(xiàn)場總線還可以通過網(wǎng)關(guān)連接到高速現(xiàn)場總線上,通過高速現(xiàn)場總線與人機(jī)接口設(shè)備或其他高層設(shè)備交換信息。
這種現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)適合于控制規(guī)模相對較小、控制回路相對獨立、不需要復(fù)雜協(xié)調(diào)控制功能的生產(chǎn)過程。在這種情況下,由現(xiàn)場設(shè)備所提供的控制功能即可以滿足要求。因此在系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上取消了傳統(tǒng)意義上的控制站,控制站的控制功能下放到現(xiàn)場,簡化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。但帶來的問題是不便于處理控制回路之間的協(xié)調(diào)問題,一種解決辦法是將協(xié)調(diào)控制功能放在運行員操作站或者其他高層計算機(jī)上實現(xiàn);另一種解決辦法是在現(xiàn)場總線接口卡上實現(xiàn)部分協(xié)調(diào)控制功能。
2.具有三層結(jié)構(gòu)的FCS
具有三層結(jié)構(gòu)的FCS如圖2所示。它由現(xiàn)場設(shè)備、控制站和人機(jī)接口三層所組成。其中現(xiàn)場設(shè)備包括各種符合現(xiàn)場總線通信協(xié)議的智能傳感器、變送器、執(zhí)行器、轉(zhuǎn)換器和分析儀表等;控制站可以完成基本控制功能或協(xié)調(diào)控制功能,執(zhí)行各種控制算法;人機(jī)接口包括:運行員操作站和工程師工作站,主要用于生產(chǎn)過程的監(jiān)控以及控制系統(tǒng)的組態(tài)、維護(hù)和檢修。系統(tǒng)中其余各部分的功能同前所述,故不贅述。
這種現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)雖然保留了控制站,但控制站所實現(xiàn)的功能與傳統(tǒng)DCS有很大區(qū)別。在傳統(tǒng)的DCS中,所有的控制功能,無論是基本控制回路的PID運算,還是控制回路之間的協(xié)調(diào)控制功能均由控制站實現(xiàn)。但在FCS中,低層的基本控制功能一般是由現(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)的,控制站僅完成協(xié)調(diào)控制或其他控制功能。當(dāng)然,如有必要,控制站本身是*可以實現(xiàn)基本控制功能的。這樣就可以讓用戶有更加靈活的選擇。具有三層結(jié)構(gòu)的FCS適合用于比較復(fù)雜的工業(yè)生產(chǎn)過程,特別是那些控制回路之間關(guān)聯(lián)密切、需要協(xié)調(diào)控制功能的生產(chǎn)過程,以及需要特殊控制功能的生產(chǎn)過程。
3.由DCS擴(kuò)充而成的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 現(xiàn)場總線作為一種*的現(xiàn)場數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)正在滲透到新興產(chǎn)業(yè)中的各個領(lǐng)域。DCS系統(tǒng)的制造商同樣也在利用這一技術(shù)改進(jìn)現(xiàn)有的DCS系統(tǒng),他們在DCS系統(tǒng)的I/0總線上掛接現(xiàn)場總線接口模件,通過現(xiàn)場總線接口模件擴(kuò)展出若干條現(xiàn)場總線,然后經(jīng)現(xiàn)場總線與現(xiàn)場智能設(shè)備相連。如圖3所示。
這種現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是由DCS演變而來的。因此,不可避免地保留了DCS的某些特征。例如I/O總線和高層通信網(wǎng)絡(luò)可能是DCS制造商的專有通信協(xié)議,系統(tǒng)開放性要差一些?,F(xiàn)場總線裝置的組態(tài)可能需要特殊的組態(tài)設(shè)備和組態(tài)軟件,也就是說不能在DCS原有的工程師工作站上對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行組態(tài)等。這種類型的系統(tǒng)比較適合于在用戶已有的DCS系統(tǒng)中進(jìn)一步擴(kuò)展應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù),或者改造現(xiàn)有DCS系統(tǒng)中的模擬量I/O,提高系統(tǒng)的整體性能和現(xiàn)場設(shè)備的維護(hù)管理水平。
三、電廠應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的動力
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是一種全數(shù)字化的控制系統(tǒng),它的應(yīng)用將使電廠自動化進(jìn)入一個嶄新的時代。我們不難通過現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)特點看到它巨大的應(yīng)用潛力,以及對企業(yè)自動化進(jìn)程的巨大推動作用。
?。ㄒ唬┈F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的特點
1.分散性
分布式FCS系統(tǒng)比DCS系統(tǒng)更好地體現(xiàn)了“信息集中,控制分散”的思想。同傳統(tǒng)的DCS相比,F(xiàn)CS體現(xiàn)了更*的分散性。它可以由現(xiàn)場設(shè)備組成自治的控制回路?,F(xiàn)場控制設(shè)備具有高度的智能化與功能自主性,可以完成絕大多數(shù)的基本控制功能,并可以隨時診斷設(shè)備的運行情況。DCS僅僅實現(xiàn)了控制站層次的控制分散化,而FCS則實現(xiàn)了現(xiàn)場控制設(shè)備層次的控制分散化。
2.可靠性
同DCS相比,F(xiàn)CS的安全柵、隔離器、端子柜、I/O模件、現(xiàn)場電纜和接線端子的數(shù)量大大減少,因此,由于設(shè)備或接線故障所造成的停機(jī)機(jī)率大大減少;FCS中的現(xiàn)場信號采用數(shù)字傳輸,大大提高了系統(tǒng)的抗*力。FCS的結(jié)構(gòu)比DCS簡化,有的省略了DCS中控制站這一層,操作站直接與現(xiàn)場儀表相連。這些因素均使FCS的可靠性得到提高。
3.性
引入現(xiàn)場總線可消除模擬通信方式中數(shù)據(jù)傳輸時產(chǎn)生的誤差,提高傳輸精度。模擬通信方式中產(chǎn)生誤差的原因有以下三個:輸入通道中A/D轉(zhuǎn)換產(chǎn)生誤差、模擬信號傳輸產(chǎn)生誤差和輸出通道中D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生誤差。使用現(xiàn)場總線,可以消除轉(zhuǎn)換誤差和傳輸誤差?,F(xiàn)場總線是用數(shù)字信號傳輸數(shù)據(jù)的,數(shù)字信號傳輸與模擬信號傳輸?shù)牟煌幵谟冢呵罢卟划a(chǎn)生信號傳輸過程中所帶來的誤差?,F(xiàn)場總線中的數(shù)據(jù)以數(shù)字狀態(tài)傳送,不需要A/D、D/A轉(zhuǎn)換,因此,也不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)換誤差。引入現(xiàn)場總線,就消除了上述三個誤差,提高了傳送精度。
另外,F(xiàn)CS采用*的分散控制方式,控制任務(wù)分別由不同的現(xiàn)場總線設(shè)備中的微處理機(jī)同時執(zhí)行,實現(xiàn)了控制回路之間的并行分布式處理,其控制速度可以比DCS提高2~10倍,能夠達(dá)到更高的控制精度和控制速度。
4.開放性
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)具有開放性。對相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)具有一致性、公開性,強(qiáng)調(diào)對標(biāo)準(zhǔn)的共識與遵從。通信協(xié)議一致公開,各不同廠家的設(shè)備之間可實現(xiàn)信息交換,通過現(xiàn)場總線可構(gòu)筑自動化領(lǐng)域的開放互統(tǒng)。開放性決定了它具有互操作性和互用性?;ゲ僮餍灾富ヂ?lián)設(shè)備間、系統(tǒng)間信息的傳送與溝通;而互用則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類似的設(shè)備可實現(xiàn)相互替換。作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場總線還對環(huán)境有較強(qiáng)地適應(yīng)性,具有較強(qiáng)的抗*力。
5.經(jīng)濟(jì)性
由于FCS體系結(jié)構(gòu)上的改變,F(xiàn)CS比DCS更節(jié)約硬件設(shè)備。使用FCS可以大量地減少安全柵、隔離器、I/O模件、現(xiàn)場電纜和接線端子,這樣就節(jié)省了I/O裝置以及安裝這些裝置的機(jī)柜和空間,同時大大地減少了安裝費用。
采用現(xiàn)場總線技術(shù),可以實現(xiàn)多儀表互聯(lián)、多變量檢測和多變量傳送,這樣就可以減少現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)量,降低控制系統(tǒng)的造價。
6.維修性
FCS的可維修性要大大優(yōu)于DCS。DCS的故障診斷系統(tǒng)的診斷范圍僅能達(dá)到I/O模件級,在DCS中幾乎*無法了解現(xiàn)場設(shè)備的工作情況;而FCS的故障診斷范圍卻可以達(dá)到現(xiàn)場設(shè)備級,在FCS中,技術(shù)人員在工程師站上就可以了解所有現(xiàn)場設(shè)備的工作狀態(tài),調(diào)整零點和量程,查閱產(chǎn)品型號、技術(shù)規(guī)范、制造廠,以及安裝和維修記錄等。從某種意義上說,F(xiàn)CS*消除了DCS的“現(xiàn)場盲區(qū)”,顯著提高了控制系統(tǒng)的可維修性。
?。ǘ┈F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是企業(yè)信息集成化的需要
中國加入WTO之后,企業(yè)將加入經(jīng)濟(jì)大循環(huán),并面臨更加激烈的市場競爭。企業(yè)要在瞬息萬變的市場風(fēng)云中站穩(wěn)腳跟,就必須重視信息集成技術(shù)。企業(yè)信息的組成中不僅需要位于頂層的市場信息、位于中層的管理信息和監(jiān)控信息,而且需要位于底層的現(xiàn)場信息。目前廣泛應(yīng)用的DCS不能有效地獲取現(xiàn)場信息,業(yè)已成為企業(yè)實現(xiàn)信息集成的障礙。隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的不斷發(fā)展,分散控制系統(tǒng)的上層將與互聯(lián)網(wǎng)Internet融合在一起,而下層將采用現(xiàn)場總線通信技術(shù),使通信網(wǎng)絡(luò)延伸到現(xiàn)場。zui終實現(xiàn)以廣域網(wǎng)為基礎(chǔ)的互聯(lián)網(wǎng)Internet、以局域網(wǎng)為基礎(chǔ)的企業(yè)網(wǎng)Intranet和以現(xiàn)場總線為基礎(chǔ)的底層網(wǎng)Infranet所構(gòu)成的三網(wǎng)融合的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。依托這樣一個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu),企業(yè)所需要的市場信息、管理信息、監(jiān)控信息和現(xiàn)場信息就能夠更有效地集成在一起。
?。ㄈ┈F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是企業(yè)管理現(xiàn)代化的需要
企業(yè)管理現(xiàn)代化包含了相當(dāng)豐富的內(nèi)容,它不僅需要人事管理、財務(wù)管理、生產(chǎn)管理,而且需要設(shè)備管理、運行管理、檢修管理等。后面的這些管理工作需要大量的現(xiàn)場信息,遺憾的是,DCS并不能提供這些信息?,F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)能夠?qū)⒋罅康默F(xiàn)場信息存儲在現(xiàn)場設(shè)備中,這些信息可以包括各種運行檢修記錄、設(shè)備調(diào)整記錄、環(huán)境參數(shù)記錄,甚至還可以將傳感器的安裝位置和裝卸注意事項均記錄在案。毫無疑問,這將大大提高現(xiàn)場設(shè)備的管理水平,為實現(xiàn)設(shè)備的狀態(tài)檢修,減少備品備件和實行全面質(zhì)量管理奠定必要的基礎(chǔ)。
(四)現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是企業(yè)綜合自動化的需要
企業(yè)的綜合自動化包含三方面的內(nèi)容:即基礎(chǔ)自動化、管理自動化和決策自動化。過去我們對于基礎(chǔ)自動化給予了較多的關(guān)注,管理自動化仍然停留在較窄的范圍內(nèi)和較低的水平上,而決策自動化則幾乎是空白的?,F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的出現(xiàn),促進(jìn)了現(xiàn)場信息、監(jiān)控信息、管理信息和市場信息的融合、交流與互動。使基礎(chǔ)自動化、管理自動化和決策自動化有機(jī)地結(jié)合在一起,實現(xiàn)三者的無縫集成(SeamlessIntegration)。它可以更好地實現(xiàn)企業(yè)的優(yōu)化運行和*調(diào)度,并且能在更大的范圍內(nèi)支持企業(yè)的正確決策,給企業(yè)創(chuàng)造更多的經(jīng)濟(jì)效益。顯然,現(xiàn)場總線通信技術(shù)是提高基礎(chǔ)自動化水平,實現(xiàn)企業(yè)綜合自動化的關(guān)鍵技術(shù)。
四、電廠熱工過程控制系統(tǒng)的特點
電廠熱工過程是一個包含了燃料的化學(xué)能到蒸汽的熱能,以及蒸汽的熱能到汽輪機(jī)的機(jī)械能的高度復(fù)雜的過程,其控制系統(tǒng)同一般的過程控制系統(tǒng)相比,主要特點如下。
1.高度復(fù)雜的過程控制系統(tǒng)
電廠熱工過程控制系統(tǒng)的高度復(fù)雜性決定了它必須采用分級分布式的控制體系、分解與協(xié)調(diào)的控制思想。鍋爐與汽輪機(jī)主控系統(tǒng)之間、鍋爐各子系統(tǒng)或汽輪機(jī)各子系統(tǒng)之間、各子系統(tǒng)中的控制回路之間均需要復(fù)雜的協(xié)調(diào)控制功能。
2.開關(guān)量控制與模擬量控制密切相關(guān)
在電廠熱工過程控制系統(tǒng)中,開關(guān)量控制系統(tǒng)與模擬量控制系統(tǒng)之間的關(guān)系十分密切,幾乎所有的模擬量控制系統(tǒng)都不可避免地包含開關(guān)量的控制。同樣,開關(guān)量控制系統(tǒng)也或多或少地包含一些模擬量的檢測或控制。
3.高速開關(guān)量與模擬量控制系統(tǒng)
在電廠的某些熱工過程控制系統(tǒng)中需要高速的開關(guān)量或模擬量控制系統(tǒng)。例如:事件順序記錄系統(tǒng)(SOE)、汽輪機(jī)數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)等。前者需要1ms的分辨率,后者需要1Oms左右的控制周期,這些都對控制系統(tǒng)提出了很高的要求。
4.高可靠性的控制系統(tǒng)
發(fā)電廠是一個連續(xù)的生產(chǎn)過程,需要高可靠性的控制系統(tǒng),特別是機(jī)組的保護(hù)系統(tǒng),經(jīng)常采用1:1或3取2的冗余系統(tǒng)才能滿足系統(tǒng)的可靠性要求。
五、電廠應(yīng)用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的障礙
盡管現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)存在著諸多的優(yōu)點,但目前它在電廠中的應(yīng)用,特別是在大型機(jī)組中的應(yīng)用尚存在著下面一些障礙。
1.標(biāo)準(zhǔn)的統(tǒng)一
通信技術(shù)是現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的核心技術(shù),采用統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)無疑是用戶的期望,也是正確的選擇。雖然電工委員會已經(jīng)公布了現(xiàn)場總線的標(biāo)準(zhǔn)IEC61158,但是,該標(biāo)準(zhǔn)包含了8種現(xiàn)場總線,它不是一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn),這就給用戶選擇現(xiàn)場總線帶來了困難。
2.復(fù)雜系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的現(xiàn)場設(shè)備可以實現(xiàn)基本的控制功能,但復(fù)雜系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制如何實現(xiàn)仍然是需要考慮的問題。在兩層結(jié)構(gòu)的FCS系統(tǒng)中,協(xié)調(diào)控制只能在過程控制接口卡(PCI)中實現(xiàn)。然而,部分現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)中的PCI卡不能完成控制功能。即使PCI卡能夠?qū)崿F(xiàn)控制功能,人們?nèi)匀粚λ目煽啃杂兴鶕?dān)憂。
3.開關(guān)量系統(tǒng)與模擬量系統(tǒng)的融合
目前現(xiàn)場總線設(shè)備大都實現(xiàn)模擬量控制功能,雖然一些公司已開發(fā)出具有開關(guān)量控制功能的現(xiàn)場總線設(shè)備,但是,要在一個現(xiàn)場總線設(shè)備中同時實現(xiàn)兩種控制功能仍十分困難。
4.高速開關(guān)量與模擬量控制系統(tǒng)
目前大多數(shù)的現(xiàn)場總線設(shè)備不能實現(xiàn)電廠所需要的高速開關(guān)量與模擬量控制系統(tǒng),這些控制系統(tǒng)仍然沿用傳統(tǒng)的控制器。
5.現(xiàn)場總線物理層的冗余
目前,連接現(xiàn)場總線設(shè)備的底層現(xiàn)場總線不能冗余。人們對底層現(xiàn)場總線的可靠性持懷疑態(tài)度。這種情況在電廠中尤為嚴(yán)重。
6.缺少電廠的現(xiàn)場總線設(shè)備
雖然,現(xiàn)場總線的系列產(chǎn)品以及高的速度不斷推出,例如,經(jīng)過現(xiàn)場總線基金會FF認(rèn)證的現(xiàn)場總線設(shè)備已經(jīng)接近百種,但某些電廠的現(xiàn)場總線設(shè)備仍然沒有合適的產(chǎn)品。
六、可能的解決方案
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種新的控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu),正處于發(fā)展完善階段。雖然電廠熱工過程控制系統(tǒng)的特殊性,對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)提出了一些特殊的要求,這些要求不難通過現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的進(jìn)一步開發(fā)和研究逐步得到解決。
關(guān)于系統(tǒng)的協(xié)調(diào)控制問題,可以通過設(shè)置位于中層的控制器來實現(xiàn),也就是采用三層結(jié)構(gòu)的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng);另外,由DCS擴(kuò)展而成的FCS自然可以通過原有的控制器來實現(xiàn)協(xié)調(diào)控制功能。
現(xiàn)在已經(jīng)有一些公司開發(fā)出具有邏輯控制功能的現(xiàn)場總線設(shè)備,或者是在現(xiàn)有的可編程邏輯控制器上增加現(xiàn)場總線接口,以解決開關(guān)量與模擬量的混合控制問題。
目前,雖然還沒有可以用于SOE和DEH的高速開關(guān)量與模擬量控制系統(tǒng),但是具有毫秒級時間同步的現(xiàn)場總線技術(shù)已經(jīng)成熟,這類產(chǎn)品的出現(xiàn)可以說是指日可待。
關(guān)于現(xiàn)場總線物理層的冗余問題,現(xiàn)在已經(jīng)列入研發(fā)計劃,不久的將來就會出現(xiàn)一系列具有冗余現(xiàn)場總線的現(xiàn)場控制設(shè)備,屆時,關(guān)于現(xiàn)場總線可靠性的擔(dān)憂就不復(fù)存在了。
總之,隨著現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)研究和開發(fā)工作的不斷深入,各種各樣的現(xiàn)場總線設(shè)備會不斷涌現(xiàn),必將會逐步滿足電廠自動化的全部需要。
七、結(jié)束語
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為新一代的控制系統(tǒng),正在我國的工業(yè)過程控制中逐漸得到推廣應(yīng)用,其控制領(lǐng)域和控制規(guī)模正在不斷擴(kuò)大。目前,在我國的望亭、鞍山、椰里、珞磺、來賓、軍糧城、霍平、嶺奧等十幾個電廠中都已經(jīng)采用了現(xiàn)場總線技術(shù)。zui近,全國zui大的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)工程已經(jīng)在株州冶煉廠啟動,系統(tǒng)總的I/O點數(shù)達(dá)到1765點,控制回路98個,11塊H1卡,13個工作站和4個控制器??梢灶A(yù)言,隨著現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷發(fā)展,現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)必將成為21世紀(jì)工業(yè)過程控制系統(tǒng)的主流。