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刘宾热能10032010000874
随着火力发电厂建设规模的不断扩大,电厂自动化水平的不断提高,对电厂的生
产运行和管理提出了更高的要求,为实现电厂全面的信息化管理,大型火力发电
厂基本上都逐步建立了电厂管理信息系统。发电厂电气监控管理系统简称ECMS)
是在智能化和网络化的电气设备的基础上,采用大量现场总线通信技实现的电气
自动化产品,它的出现势必会对火力发电厂现有的计算机网络监控系统产生很大
的影响,本文将对发电厂电气监控系统的设计范及其它监控系统的关系等方面进
行分析和探讨。
1.现场总线系统的发展
随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展,信息交换的领域正在迅速覆
盖从工厂的现场设备层到控制、管理的各个层次,从工段、车间、工厂、企业乃
至世界各地的市场。信息技术的飞速发展,引起了自动化系统结构的变革,逐步
形成以网络集成自动化系统为基础的企业信息系统。现场总线(Fieldbus)就是
顺应这一形势发展起来的新技术。
2.什么是现场总线
现场总线是应用在生产现场、在微机化测量控制设备之间实现双向串行多节
点数字通信的系统,也被称为开放式、数字化、多点通信的底层控制网络。它在
制造业、流程工业、交通、楼宇等方面的自动化系统中具有广泛的应用前景。
现场总线技术将专用微处理器置入传统的测量控制仪表,使它们各自都具有
了数字计算和数字通信能力,采用双绞线等作为总线,把多个测量控制仪表连接
成的网络系统,并按公开、规范的通信协议,在位于现场的多个微机化测量控制
设备之间以及现场仪表与远程监控计算机之间,实现数据传输与信息交换,形成
各种适应实际需要的自动控制系统。简而言之,它把单个分散的测量控制设备变
成网络节点,以现场总线为纽带,把它们连接成可以相互沟通信息、共同完成自
控任务的网络系统与控制系统。它给自动化领域带来的变化,正如众多分散的计
算机被网络连接在一起,使计算机的功能、作用发生的变化。现场总线则使自控
系统与设备具有了通信能力,把它们连接成网络系统,加入到信息网络的行列。
因此把现场总线技术说成是一个控制技术新时代的开端并不过分。
20世纪80年代中期在国际上发展起来的。随着微处理器与计算
机功能的不断增强和价格的急剧降低,计算机与计算机网络系统得到迅速发展,
而处于生产过程底层的测控自动化系统,采用一对一连线,用电压、电流的模拟
信号进行测量控制,或采用自封闭式的集散系统,难以实现设备之间以及系统与
外界之间的信息交换,使自动化系统成为“自动化孤岛”。要实现整个企业的信
息集成,要实施综合自动化,就必须设计出一种能在工业现场环境运行的、性能
可靠、造价低廉的通信系统,形成工厂底层网络,完成现场自动化设备之间的多
点数字通信,实现底层现场设备之间以及生产现场与外界的信息交换。
由于现场总线适应了工业控制系统向分散化、网络化、智能化发展的方向,
它一经产生便成为全球工业自动化技术的热点,受到全世界的普遍关注。现场总
线的出现,导致目前生产的自动化仪表、集散控制系统、可编程控制器在产品的
体系结构、功能结构方面的较大变革,自动化设备的制造厂家被迫面临产品更新
换代的又一次挑战。传统的模拟仪表将逐步让位于智能化数字仪表,并具备数字
通信功能。出现了一批集检测、运算、控制功能于一体的变送控制器;出现了可
集检测温度、压力、流量于一身的多变量变送器;出现了带控制模块和具有故障
信息的执行器;并由此大大改变了现有的设备维护管理方法。
3.现场总线的发展
50年代以前,由于当时的生产规模较小,检测控制仪表尚处于发展的初级
阶段,所采用的仅仅是安装在生产设备现场、只具备简单测控功能的基地式气动
仪表,其信号仅在本仪表内起作用,一般不能传送给别的仪表或系统,即各测控
点只能成为封闭状态,无法与外界沟通信息,操作人员只能通过生产现场的巡视,
了解生产过程的状况。
由于模拟信号的传递需要一对一的物理连接,信号变化缓慢,提高计算速度与精
度的开销、难度都较大,信号传输的抗干扰能力也较差,人们开始寻求用数字信
号取代模拟信号,出现了直接数字控制。由于当时的数字计算机技术尚不发达,
价格昂贵,人们企图用一台计算机取代控制室的几乎所有的仪表盘,出现了集中
式数字控制系统。但由于当时数字计算机的可靠性还较差,一旦计算机出现某种
故障,就会造成所有控制回路瘫痪、生产停工的严重局面,这种危险也集中的系
统结构
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