火电厂现场总线体系的规划长处

序文
现场总线技能是最近一段时刻咱们评论比较多的一项新技能，其实这项技能现已呈现十几年了，只不过真实大规模运用到工业生产中仍是最近几年的作业。现场总线技能和现在电厂大规模运用的DCS和PLC操控体系比较有许多的长处，可以节约许多的设备开支和保护费用等。尽管现场总线技能现在在电厂运用的还不广泛，但许多人都以为以现场总线为根底的FCS(FIELDBUS CONTROL SYSTEM)将会是下一代操控体系。
一、现场总线的优势
运用现场总线技能可以用一根电缆将多个设备衔接起来，一起现场总线所运用的设备都是智能设备，因而现场总线和现在运用的DCS和PLC操控体系比较就具有了许多长处，详细长处归纳如下：
(1)运用现场总线技能可以在大大节约设备出资。现在电厂许多运用的依然是以DCS和PLC为中心的操控技能。这种技能需求将每个信号用一根电缆拉到操控柜的I/O板卡中，一般一个电厂的信号都达到了上万点，这样就需求许多的电缆和电缆桥架来衔接现场的设备和操控器。现在国内两台600MW超临界机组的操控电缆长度大约400公里，核算机专用电缆大约800公里，补偿导线大约160公里，由此可以看出电缆的运用量是十分巨大的。假如运用了现场总线技能则可以大大削减这方面的开支，现场总线可以将多个现场设备衔接到一根通讯电缆上，而不是现在将每个设备用一根电缆衔接到操控器上。据有关机械核算，运用现场总线可以比惯例操控体系的电缆用量节约40%左右。
(2)运用现场总线技能可以下降设备保护费用，进步设备的功率。在电厂中有着数目许多的外表和阀门，保护这些设备的作业量十分 大，需求投入许多的人力和物力。现场总线运用的外表都是智能外表，所谓智能外表是指以微型核算机(单片机)为主体，将核算机技能和检测技能有机结合组成的外表。智能外表不只具有惯例外表智传送测量值的功用。还可以向操控体系传送外表状况的有关信息，这样运转人员就可以在操控室监督现场外表的状况；
智能外表还可以完结长途调试，现场将外表设备好今后一般需求对外表进行调试，咱们现在一般的做法是运用一些调试东西如手操器等在现场对外表进行调试，在运用了现场总线后，可以经过现场总线在长途对现场外表进行调试；运用现场总线技能可以猜测现场设备发生事端的时刻，这样就可以进步对该设备采纳办法，防止发生比较严重的结果。现在咱们常常会呈现忽视保护费用而只注重基建费用的状况，其实保护费用在整个电厂的生命周期开支中占有一个很大的比重，假如能削减这部分的费用，对进步整个电厂的经济效益将会有很明显的协助。依据美国最主要的制造业咨询公司ARC在2004年5月发布的一项研究陈述指出，现现场总线最大的优势便是可以大大削减对现场设备的保护费用。
(3)运用现场总线可以将现有的HART外表直接衔接到现场总线体系中。现在电厂运用的变送器基本上都是带有HART协议的智能变送器，而现场部线技能可以直接将HART协议转化为现场总线的通讯协议，这样智能外表在现场总线中就可以正常运用了。这对一些改造项目节约经费是十分有利的，由于假如在改造过程中运用现场总线，则不需求替换这部分的变送器，相应的就可以节约这部分的开支。
(4)运用现场总线可以削减接线的作业量。运用DCS时接线是一项十分深重的作业，由于每个现场的信号都要经过一根电缆接到操控室的机柜中，这样操控室中的电缆量就十分巨大，这也加大了接线的作业量。假如在接线的过程中呈现接错线、漏接线的状况，查看起来更是杂乱。运用现场总线后许多的接线作业转移到现场进行，并且现场的接线也十分简略，由于一般都是运用一根电缆就将多个现场设备衔接起来。这样衔接到操控室的电缆量就可以大大削减。而假如呈现接错线的状况查看是十分便利的。图1左半部分是传统的DCS接线柜，而右半部分是现场总线的接线柜，从图中可以清楚地看出两者之间的差异。

二、现场总线的规划
现场总线的呈现关于咱们规划院的作业来说面临着许多改动。现在规划院一项重要的作业便是制作接线图。在运用现场总线后接线图的数量将会大幅度削减，由于现场总线是用一根电缆将多个设备衔接起来，然后再接到上层网络，而省去了许多的接线盒等设备。这样规划院就需求其他的作业来替代以往的接线作业。从现场总线的结构来看，网段的规划对整个现场总线体系正常运转将起着十分重要的效果，因而规划院的接线作业将会转移到现场总线的网段规划以及布线的作业中去，这是现场总线体系规划的中心技能，并且这部分的作业也只能由规划院来完结。
2.1 现场总线的拓扑结构
规划一个现场总线体系首要需求确认其网络拓扑结构。现场总线的拓扑结构共有4种：总线型、树型、菊花链型和点到点型：
(1)总线型的拓扑结构是由一条干线和衔接在干线上不同点的若干支线所组成的。干线的两头设有终端器，支线的长度可以依据需求从1米到120米不等，鄙人面的篇幅中将会对支线长度做一些阐明。
(2)树型的拓扑结构是由一条干线和衔接在干线端点上的若干支线组成的。与总线型拓扑结构相同，在干线的两头需求设终端器。
(3)菊花链型拓扑结构是用电缆把一台设备顺次衔接到下一台设备上，一向到最后一台设备和终端器上。这种拓扑结构也可以以为是支线长度为零的总线型拓扑结构。选用这种拓扑结构应留意；每台设备上的进线和出线应衔接在一起，避免掉落时构成链的终端毛病。可以看出，菊花链中假如有一台设备呈现毛病，那么衔接到这台设备上的下面的一切设备将和总线断开，所以这种拓扑结构并不引荐运用。
(4)当一条总线上只衔接两个设备时就构成了点到点型的拓扑结构。例如一台变送器和一台执行机构组成的就地操控体系，假如不衔接其他设备时，便是点到点型拓扑结构。由于这种结构没有发挥呈现场总线的长处，因而在规划过程中应尽量少选用这种结构。
综上所述，在规划网络结构的时分应尽量选用总线型和树型的拓扑结构，而应少选用菊花链和点对点的拓扑结构。一起也可以考虑将总线型和树型的拓扑结构混合起来运用。
2.2 网段规划
确认现场总线的拓扑结构后就可以规划详细的网段了。现场总线对每个网络的电缆长度都有详细的规则，这就要求咱们规划人员精确的知道每段电缆的长度，而依照现在的作图深度来说想要做到这一点是十分困难的。由于现在仪控专业的规划人员在安置外表时仅仅在机务专业的体系图中标示出外表的设备方位，首要机务专业的体系图仅仅一个示意图，并没有精确地表示出管道的长度和走向等信息，其次仪控专业在规划外表的时分考虑的是设备什么表、装几只以及测量量在操控体系中所起效果，而很少考虑外表设备的详细方位，更多的是设备人员依据现场的状况挑选设备方位，这样的规划深度关于现场总线体系来说显然是不行的。
现在许多电力规划院现已在运用三维规划软件来进行机务管道的规划，我以为仪控专业也可以运用三维规划软件来确认外表设备的方位。由于大多数的热控外表都是安置在机务管道上，这样当机务专业确认了管道安置今后，热控专业就可以依据外表的设备要求挑选设备方位，一起可以表示出电缆桥架的安置，这样就可以比较精确的核算电缆长度。
一般来说关于总线供电的外表每个网段上可以衔接外表的数量都是有规则的，其原因便是电缆和外表有电压降，假如数量超越约束则网段结尾的外表可能会呈现供电电压缺乏的状况，因而在进行网段规划时需求确认每台外表的供电电压是否可以满意外表的要求。要精确地核算每一台现场总线设备的供电电压是否满意要求，需求知道每台设备的耗电量，每段电缆的电阻和电源电压。依照直流电路的核算方法核算出每一台设备的电压，当网络结构十分杂乱，节点许多时，这种核算是十分繁琐的。为此，有些现场总线设备制造商供给了一种软件，在该软件中存储每种现场总线设备的特点，包含电阻和所需电压等，规划人员只需输入网络结构以及确认每段电缆的长度，该软件就会主动核算出每台现场总线设备的电压，查看该电压值是否满意该设备所要求的作业电压一起会给出一份规划陈述，其间列出了该网段的详细信息，这份陈述可以作为该网段的规划陈述。PROFIBUS和FF总线都自己的网段规划软件，该软件的效果便是可以知道咱们规划的现场总线网段是否契合现场总线协议的规则。运用该软件的时分咱们需求将网段中外表的衔接方法以及外表的类型输入该软件，该软件可以核算出每个外表上的供电电压，电缆中的电流等，然后判别出该网段规划是否可以满意有关协议的要求。一般该软件是由厂家免费供给的。