現場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展及在循環(huán)流化床鍋爐控制系統中的應用
加入技術(shù)交流群
循環(huán)流化床鍋爐（CFB）燃燒技術(shù)是一項近20年來(lái)發(fā)展起來(lái)的燃煤技術(shù)。它具有燃料適應性廣、燃燒效率高、氮氧化物排放低、負荷調節比大和負荷調節快等突出優(yōu)點(diǎn)。我國家產(chǎn)業(yè)政策大力支持發(fā)展該技術(shù)及其產(chǎn)品。循環(huán)流化床燃燒技術(shù)出現以來(lái)，循環(huán)流化床鍋爐已在世界范圍內得到廣泛的應用，大容量的循環(huán)流化床電站鍋爐已被發(fā)電行業(yè)所接受。世界上最大容量的250MW循環(huán)流化床鍋爐已在1997年投運，多臺200～250MW大容量循環(huán)流化床鍋爐也已投產(chǎn)。我國集中于中型CFB的研制與開(kāi)發(fā)，目前已完全商業(yè)化。目前，我國已投運及訂貨的35t／h以下的循環(huán)流化床鍋爐共計約2000余臺，已開(kāi)始走向電力市場(chǎng)，并且開(kāi)始大型CFB的研制工作。
循環(huán)流化床鍋爐（CFB）控制系統既包含典型的熱工過(guò)程控制（如鍋爐汽包水位控制，蒸汽溫度控制等），也包含程序控制（連鎖保護系統）?，F場(chǎng)設備既有溫度、壓力、流量、液位變送器和調節閥等熱工儀表，也有調速電機、氧化鋯等分析儀表和機械量測控設備。工作環(huán)境比較惡劣，主要是溫度、粉塵、振動(dòng)和電磁干擾，需要設備有較強的環(huán)境承受能力。
從運行的角度而言，鍋爐設備是7＊24小時(shí)運行，對控制設備的可靠性要求很高。循環(huán)流化床鍋爐有其特殊性，對配風(fēng)，爐膛溫度等參數的控制有嚴格的要求。從經(jīng)濟角度而言，設備的經(jīng)濟高效運行，需要高檔次的自控系統保證。但是，市場(chǎng)競爭又使企業(yè)利潤趨于微薄，特別是中、小型企業(yè)不得不降低自動(dòng)化設備的檔次，其自動(dòng)化水平往往還停留在基本的檢測和必要的單機控制。
2現場(chǎng)總線(xiàn)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)
2．1現場(chǎng)總線(xiàn)的產(chǎn)生
縱觀(guān)控制系統的發(fā)展史，不難發(fā)現，每一代新的控制系統的推出都是針對老一代控制系統存在的缺陷而給出的解決方案，最終在用戶(hù)需求和市場(chǎng)競爭兩大外因的推動(dòng)下占領(lǐng)市場(chǎng)的主導地位，現場(chǎng)總線(xiàn)和現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統的產(chǎn)生也不例外。
2.1.1模擬儀表控制系統
模擬儀表控制系統于六七十年代占主導地位。其顯著(zhù)缺點(diǎn)是：模擬信號精度低，易受干擾。
2.1.2集中式數字控制系統。
集中式數字控制系統于七八十年代占主導地位。采用單片機、PLC、SLC或微機作為控制器，控制器內部傳輸的是數字信號，因此克服了模擬儀表控制系統中模擬信號精度低的缺陷，提高了系統的抗干擾能力。
集中式數字自動(dòng)化信囊AUTOMATIONINFORMATION控制系統的優(yōu)點(diǎn)是易于根據全局情況進(jìn)行控制計算和判斷，在控制方式、控制機時(shí)的選擇上可以統一調度和安排；不足的是對控制器本身要求很高，必須具有足夠的處理能力和極高的可靠性，當系統任務(wù)增加時(shí)，控制器的效率和可靠性將急劇下降。
2．1．3集散控制系統（DCS）
集散控制系統（DCS）于八、九十年代占主導地位。其核心思想是集中管理、分散控制，即管理與控制相分離，上位機用于集中監視管理功能，若干臺下位機下放分散到現場(chǎng)實(shí)現分布式控制，各上下位機之間用控制網(wǎng)絡(luò )互連以實(shí)現相互之間的信息傳遞。因此，這種分布式的控制系統體系結構有力地克服了集中式數字控制系統中對控制器處理能力和可靠性要求高的缺陷。
在集散控制系統中，分布式控制思想的實(shí)現正是得益于網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的發(fā)展和應用，遺憾的是，不同的DCS廠(chǎng)家為達到壟斷經(jīng)營(yíng)的目的而對其控制通訊網(wǎng)絡(luò )采用各自專(zhuān)用的封閉形式，不同廠(chǎng)家的DCS系統之間，以及DCS與上層Intranet、Intenet信息網(wǎng)絡(luò )之間難以實(shí)現網(wǎng)絡(luò )互連和信息共享，因此集散系統從該角度而言實(shí)質(zhì)是一種封閉專(zhuān)用的、不具可互操作性的分布式控制系統，且DCS造價(jià)昂貴。在這種情況下，用戶(hù)對網(wǎng)絡(luò )控制系統提出了開(kāi)放化和降低成本的迫切要求。
2．1．4現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統（FCS）
FCS正是順應以上潮流而誕生，它用現場(chǎng)總線(xiàn)這一開(kāi)放的具有可互操作的網(wǎng)絡(luò )將現場(chǎng)各控制器及儀表設備互連，構成現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統，同時(shí)控制功能徹底下放到現場(chǎng)，降低了安裝成本和維護費用。因此，FCS實(shí)質(zhì)是一種開(kāi)放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統，有望成為21世紀控制系統的主流產(chǎn)品。
2．2現場(chǎng)總線(xiàn)及現場(chǎng)總線(xiàn)控制系統
2．2．1現場(chǎng)總線(xiàn)的概念
現場(chǎng)總線(xiàn)是將自動(dòng)化最底層的現場(chǎng)控制器和現場(chǎng)智能儀表設備互連的實(shí)時(shí)控制通訊網(wǎng)絡(luò )，遵循ISO的OSI開(kāi)放系統互連參考模型的全部或部分通訊協(xié)議。FCS則是用開(kāi)放的現場(chǎng)總線(xiàn)控制通訊網(wǎng)絡(luò )將自動(dòng)化最底層的現場(chǎng)控制器和現場(chǎng)智能儀表設備互連的實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò )控制系統。
2.2．2現場(chǎng)總線(xiàn)與局域網(wǎng)的區別
（1）按功能比較，現場(chǎng)總線(xiàn)連接自動(dòng)化最底層的現場(chǎng)控制器和現場(chǎng)智能儀表設備，網(wǎng)線(xiàn)上傳輸的是小批量數據信息，如檢測信息、狀態(tài)信息、控制信息等，傳輸速率低，但實(shí)時(shí)性高。簡(jiǎn)向言之，現場(chǎng)總線(xiàn)是一種實(shí)時(shí)控制網(wǎng)絡(luò )。局域網(wǎng)用于連接局域區域的各臺計算機，網(wǎng)線(xiàn)上傳輸的是大批量的數字信息，如文本、聲音、圖像等，傳輸速率高，但不要求實(shí)時(shí)性。從這個(gè)意義而言，局域網(wǎng)是一種高速信息網(wǎng)絡(luò )。
（2）按實(shí)現方式比較，現場(chǎng)總線(xiàn)可采用各種通訊介質(zhì)，現場(chǎng)總線(xiàn)的發(fā)展及在循環(huán)流化床鍋爐控制系統中的應用如雙絞線(xiàn)、電力線(xiàn)、光纖、無(wú)線(xiàn)、紅外線(xiàn)等，實(shí)現成本低。局域網(wǎng)需要專(zhuān)用電纜，如同軸電纜、光纖等，實(shí)現成本高。
評論