現場(chǎng)總線(xiàn)方案與技術(shù)分析

國產(chǎn)電動(dòng)門(mén)

由于目前國產(chǎn)現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)門(mén)執行機構尚未有成熟的應用業(yè)績(jì)，本工程超臨界機組現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)門(mén)執行機構采用進(jìn)口設備，但進(jìn)口現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)門(mén)執行機構與國產(chǎn)的差價(jià)較大，平均每臺差價(jià)約為3～4.5萬(wàn)元人民幣。

2）電動(dòng)機

通過(guò)調研，電動(dòng)機控制單元大批量采用現場(chǎng)總線(xiàn)智能控制單元后，每臺電動(dòng)機的現場(chǎng)總線(xiàn)智能控制單元，只比常規控制單元貴5千元人民幣左右。

3）現場(chǎng)變送器

由于目前電廠(chǎng)采用的壓力、差壓變送器等基本上都帶有HART總線(xiàn)協(xié)議接口，所以變送器采用HART協(xié)議進(jìn)入分散控制系統對現場(chǎng)一次設備而言不增加任何費用。對于變送器的設備管理軟件等，每臺機組需人民幣約為20～30萬(wàn)元。

2.3 電纜

采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)可以節約電纜、電纜橋架等安裝材料。常規分散控制系統方案，每個(gè)電動(dòng)調門(mén)與分散控制系統之間需敷設2根兩根控制電纜，每個(gè)電動(dòng)關(guān)斷門(mén)與分散控制系統之間一般需敷設1根控制電纜，每個(gè)電機與分散控制系統之間約需拉2～3根控制電纜，每根電纜平均長(cháng)度約為120米。采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)后只需少量的通訊電纜。每臺機組約節約電纜80千米。

2.4 輔助系統

輔助系統采用現場(chǎng)總線(xiàn)與采用可編程控制器（PLC）相比，會(huì )減少一些I/O卡件，但同時(shí)也需增加一些通訊卡件，可以在一對雙絞線(xiàn)或一條電纜上就可以?huà)旖佣鄠€(gè)設備，可以節約大量電纜，節約安裝費用，但同時(shí)由于要采用的儀表是數字化和智能化的現場(chǎng)總線(xiàn)儀表，目前其價(jià)格要比普通的儀表要貴，所以綜合比較下來(lái)，在經(jīng)濟上基本持平。

綜合以上的經(jīng)濟比較，保守的計算采用現場(chǎng)總線(xiàn)方案約比采用常規分散控制系統方案每臺機組需增加費用585萬(wàn)元左右（增加費用主要是現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)門(mén)及執行機構）。

采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)之后，分散控制系統、現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)門(mén)、電動(dòng)機現場(chǎng)總線(xiàn)控制單元、現場(chǎng)總線(xiàn)儀表等均需要具備現場(chǎng)總線(xiàn)接口，這部分產(chǎn)品比常規產(chǎn)品價(jià)格會(huì )高一些，但控制采用現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)后，這些電氣設備在節省的電纜、匯線(xiàn)槽、橋架、機柜以及運行階段對設備進(jìn)行的維護和管理、采用遠程參數設定和遠程故障診斷等方面將會(huì )有明顯的經(jīng)濟效益。

3 現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用可能存在的問(wèn)題和預防措施

3.1 可能存在的問(wèn)題

1）現場(chǎng)總線(xiàn)系統遠程診斷優(yōu)勢的充分發(fā)揮

以智能化現場(chǎng)儀表為基礎的現場(chǎng)總線(xiàn)系統與傳統系統相比，其優(yōu)點(diǎn)不僅在控制方面，更多的在于維護簡(jiǎn)單、具有自動(dòng)診斷、校正等管理功能方面，而目前國內實(shí)際使用時(shí)還未應用其管理自動(dòng)化和遠程診斷功能，因此，可能在近期無(wú)法發(fā)揮現場(chǎng)總線(xiàn)系統降低運行維修成本的優(yōu)勢。

2）工程調試難度增加

由于現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)包含許多新的技術(shù)內容，組態(tài)參數很多，不容易掌握，尤其象FF這樣的現場(chǎng)總線(xiàn)本身相當復雜，在工程調試和運行時(shí)常會(huì )遇到困難，因此，需要有一支較強的技術(shù)隊伍來(lái)解決調試運行中產(chǎn)生的技術(shù)難題。相對而言，PROFIBUS較為簡(jiǎn)單和容易實(shí)現。

3）現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品的可選范圍相對較少

現場(chǎng)總線(xiàn)是新技術(shù)，其本身仍在發(fā)展過(guò)程中，其智能現場(chǎng)設備的規范和品種比起常規儀表來(lái)說(shuō)，還是比較少，特別是針對電廠(chǎng)開(kāi)發(fā)的現場(chǎng)總線(xiàn)高性能控制器和智能現場(chǎng)設備較少，即缺少廣泛的現場(chǎng)智能設備的支撐，特別是國產(chǎn)總線(xiàn)設備，因而在設計系統時(shí)選擇的余地不大，某些情況下設備價(jià)格將偏高。

4）現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品統一標準采購難度大

現在電廠(chǎng)的基建模式是：由設計單位負責編制設備規范書(shū)，建設單位組織采購。也有一些設備由施工單位采購，還有一些設備隨工藝設備配套或分包提供。這種設備采購方式難以保證按照統一的總線(xiàn)標準供貨。根據現在的實(shí)際情況，即使規范書(shū)中的技術(shù)條件十分明確，往往現場(chǎng)到貨卻是另一回事。不同的現場(chǎng)總線(xiàn)標準是不兼容的，結果花了錢(qián)卻起不到效果。

5）統一現場(chǎng)總線(xiàn)標準設計難度大

在設計單位內部，自動(dòng)控制涉及電氣專(zhuān)業(yè)、熱控專(zhuān)業(yè)甚至系統專(zhuān)業(yè)，這些專(zhuān)業(yè)分管的系統和現場(chǎng)設備各不相同。如主廠(chǎng)房?jì)?，泵與風(fēng)機的電動(dòng)機配電裝置由電氣專(zhuān)業(yè)負責設計，電動(dòng)門(mén)配電裝置由熱控專(zhuān)業(yè)負責設計，成百個(gè)設備在設計和訂貨時(shí)，要求采用統一的現場(chǎng)總線(xiàn)標準，難度可想而知。

3.2 預防措施

為了使工程設計達到預期的目標，工程建設各方應加強技術(shù)儲備和廣泛開(kāi)展多方位的技術(shù)交流。工程技術(shù)人員應努力學(xué)習現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的有關(guān)知識，加深對現場(chǎng)總線(xiàn)的理解，逐步形成現場(chǎng)總線(xiàn)控制技術(shù)的工程應用能力。

對于實(shí)際操作過(guò)程，應從技術(shù)角度出發(fā)，根據工程的特點(diǎn)和需要，對各種現場(chǎng)總線(xiàn)系統的技術(shù)性能、市場(chǎng)占有率（包括國內、外）、產(chǎn)品配套程度、國內技術(shù)支持程度、供貨商信譽(yù)、售后服務(wù)、價(jià)格和兼容性以及與其它系統接口的難易程度等進(jìn)行綜合比較，從而選擇和確定現場(chǎng)總線(xiàn)系統的類(lèi)型。采用國際知名度高、信譽(yù)好、用戶(hù)多、配套廠(chǎng)商多、產(chǎn)品性能優(yōu)越的現場(chǎng)總線(xiàn)產(chǎn)品，這類(lèi)產(chǎn)品將來(lái)成為行業(yè)性標準和國家、國際標準的可能性最大，從而可以保證使用者的投資具有長(cháng)期效益。

此外，為確保工程的有效、順利實(shí)施，在工程設計之前積極開(kāi)展與控制工程公司之間的技術(shù)交流。通過(guò)雙方的技術(shù)交流，使控制工程公司預先了解本工程期望達到的目標，以便在技術(shù)上進(jìn)行充分的準備。

在技術(shù)交流時(shí)，將要求各控制工程公司按PROFIBUS或FF總線(xiàn)標準，提供他們認為在以往工程實(shí)踐具有良好應用業(yè)績(jì)的現場(chǎng)總線(xiàn)電動(dòng)門(mén)、變送器、馬達控制器等現場(chǎng)總線(xiàn)設備的配套廠(chǎng)商名單，并根據提供的參考工藝系統配置方案。如有必要，也可采取由控制工程公司提供現場(chǎng)設備，以確保整個(gè)控制系統能達到良好的實(shí)用效果。

4、結束語(yǔ)

綜觀(guān)目前國內外現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的應用，大致可分為兩類(lèi)，其一是分散控制系統（DCS）遠程 I/O通訊采用現場(chǎng)總線(xiàn)標準的協(xié)議技術(shù)的應用，主流分散控制系統（DCS）廠(chǎng)商幾乎都有應用業(yè)績(jì)，國內工程上已有許多的經(jīng)驗；第二類(lèi)是符合現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)標準的智能現場(chǎng)設備中植入具有控制器功能的控制模塊，并以符合某種現場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議標準的通訊方式與分散控制系統（DCS）相聯(lián)接的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統，這是目前工程設計上的突破點(diǎn)，也是目前國內外在工程設計上探討的，希望能廣泛應用的真正的現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統方案。