工控摘要：從經(jīng)濟(jì)性方面看，根據(jù)DCS的結(jié)構(gòu)I/O點(diǎn)的數(shù)量與I/O模件的數(shù)量以及與此相關(guān)的繼電器的數(shù)量、電纜的數(shù)量、端子及端子柜的數(shù)量、系統(tǒng)安裝調(diào)試的工作量都是緊密相關(guān)的，故I/O點(diǎn)的數(shù)量一般與DCS的價(jià)格是線性相關(guān)的。
　　
　　兩種控制系統(tǒng)在狀態(tài)檢修的適應(yīng)性對(duì)比
　　
　?。?）DCS控制系統(tǒng)對(duì)狀態(tài)檢修兩個(gè)問(wèn)題的解決上的劣勢(shì)
　　
　　狀態(tài)檢修目前所遇到的熱工方面的兩個(gè)問(wèn)題對(duì)于DCS來(lái)說(shuō)都是相當(dāng)棘手的。而這兩個(gè)問(wèn)題的實(shí)質(zhì)上也就是針對(duì)廣泛使用著的DCS的弱點(diǎn)而提出的。
　　
　　l問(wèn)題一:狀態(tài)檢修需要更多乃至數(shù)倍的I/O點(diǎn)，對(duì)于DCS來(lái)說(shuō)是經(jīng)濟(jì)與技術(shù)兩方面的困難
　　
　　從經(jīng)濟(jì)性方面看，根據(jù)DCS的結(jié)構(gòu)I/O點(diǎn)的數(shù)量與I/O模件的數(shù)量以及與此相關(guān)的繼電器的數(shù)量、電纜的數(shù)量、端子及端子柜的數(shù)量、系統(tǒng)安裝調(diào)試的工作量都是緊密相關(guān)的，故I/O點(diǎn)的數(shù)量一般與DCS的價(jià)格是線性相關(guān)的。當(dāng)由于狀態(tài)檢修需要的I/O點(diǎn)的數(shù)量翻倍時(shí)，DCS的價(jià)格也相應(yīng)翻番。這對(duì)于電廠來(lái)說(shuō)，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，為了采用狀態(tài)檢修而對(duì)DCS系統(tǒng)成倍的投入是難以令人接受的。
　　
　　從技術(shù)的角度上看，隨著I/O信號(hào)的增加必然導(dǎo)致DCS系統(tǒng)內(nèi)部資源的緊張，*控制器、總線等通訊部件負(fù)荷上升，從而zui終影響控制系統(tǒng)的性能。
　　
　　對(duì)于目前的DCS技術(shù)來(lái)說(shuō)，該問(wèn)題的zui終解決無(wú)非是增加控制單元的數(shù)量與增加內(nèi)部總線數(shù)量。這樣不但會(huì)增加硬件投資，而且會(huì)使系統(tǒng)趨于龐大、復(fù)雜。從而使得系統(tǒng)故障節(jié)點(diǎn)增多，檢修工作量增加。
　　
　　問(wèn)題二:狀態(tài)檢修要求DCS提供更準(zhǔn)確、更快速的I/O點(diǎn)實(shí)時(shí)信息，同時(shí)也希望控制命令更準(zhǔn)確、更快速的送至現(xiàn)場(chǎng)
　　
　　從目前DCS的角度上看，也就是希望控制單元的CPU運(yùn)算周期更短、頻率更高、運(yùn)算精度更高;控制系統(tǒng)內(nèi)部總線傳輸量更大，傳輸速度更快。對(duì)于現(xiàn)有的DCS來(lái)說(shuō)，在設(shè)備投資總額一定的情況下，DCS的準(zhǔn)確性與快速性總是成反比的。即在DCS內(nèi)控制單元個(gè)數(shù)一定的情況下，若*控制器運(yùn)算周期變短，則其運(yùn)算精度下降;反之若*控制器精度上升，則需相應(yīng)延長(zhǎng)運(yùn)算周期。否則若同時(shí)提升*控制器CPU的運(yùn)算精度與運(yùn)算頻率，則會(huì)使CPU負(fù)荷上升，增加控制系統(tǒng)的故障次數(shù)，控制系統(tǒng)的可用率減少。故在保持投資總額不變與不降低設(shè)備可用率的前提下，為滿足狀態(tài)檢修的需要同時(shí)提升DCS的準(zhǔn)確性與實(shí)時(shí)性是困難的。
　　
　?。?）FCS對(duì)于解決狀態(tài)檢修兩問(wèn)題的優(yōu)勢(shì)
　　
　　l對(duì)于I/O點(diǎn)數(shù)量翻番的問(wèn)題，F(xiàn)CS在經(jīng)濟(jì)性方面有著巨大的優(yōu)勢(shì)
　　
　　由于FCS的底層結(jié)構(gòu)與DCS*不同，F(xiàn)CS控制單元中的*控制器的CPU與就地設(shè)備上的CPU直接通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行數(shù)字通訊，替代了DCS系統(tǒng)中的模擬信號(hào)通過(guò)就地端子柜、熱工電纜、DCS接線柜、DCS盤間電纜、DCS中I/O模件、DCS柜內(nèi)電纜與DCS*處理器的復(fù)雜通訊過(guò)程。故不同于DCS基于I/O點(diǎn)數(shù)量的計(jì)價(jià)方式，F(xiàn)CS的價(jià)格計(jì)算是基于從站節(jié)點(diǎn)的數(shù)量，也就是就地設(shè)備的數(shù)量。而狀態(tài)檢修中I/O點(diǎn)大量的上升恰是源于設(shè)備數(shù)量不變的情況下,通過(guò)對(duì)每個(gè)設(shè)備的采集點(diǎn)的增加以達(dá)到對(duì)每個(gè)設(shè)備的狀況了解得更加透徹，這與FCS的優(yōu)勢(shì)*吻合。因而FCS在不增加硬件投資或硬件投資增加很小的情況下，即可滿足狀態(tài)檢修中I/O點(diǎn)大量增加的要求。反之，由于在滿足狀態(tài)檢修I/O點(diǎn)數(shù)量增加的情況下，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)基本保持不變，故源于系統(tǒng)復(fù)雜性上升而引起的硬、軟件故障亦可大量避免。
　　
　　對(duì)于實(shí)時(shí)性與準(zhǔn)確性的要求更高的問(wèn)題，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)是具有其*的優(yōu)勢(shì)
　　
　　由于FCS*控制單元的CPU與就地設(shè)備上的CPU直接通過(guò)數(shù)字量通訊，而無(wú)需像DCS一樣在發(fā)送與接收模擬量信號(hào)過(guò)程中，通過(guò)數(shù)模與模數(shù)反復(fù)轉(zhuǎn)換。毫無(wú)疑問(wèn)這不但提高了信號(hào)傳播的實(shí)時(shí)性，而且提高了其準(zhǔn)確性。例如:通過(guò)附表可以看出，F(xiàn)CS控制部分相對(duì)于DCS控制部分，其速度與精度都提高了一倍以上。
　　
　　產(chǎn)品實(shí)例
　　
　　目前許多控制系統(tǒng)廠家與信息系統(tǒng)廠家都開發(fā)了不少FCS與狀態(tài)檢修相結(jié)合的且品質(zhì)不錯(cuò)的產(chǎn)品。由于西門子公司在現(xiàn)場(chǎng)總線、就地設(shè)備、FCS控制系統(tǒng)、SIS信息系統(tǒng)都有其獨(dú)自開發(fā)的產(chǎn)品，商業(yè)實(shí)踐運(yùn)行中其系統(tǒng)兼容性較好，故在此將以西門子公司配置為例進(jìn)行簡(jiǎn)單介紹。
　　
　　整個(gè)系統(tǒng)由SIS產(chǎn)品BFS++、FCS產(chǎn)品T-XP、現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus、就地設(shè)備（如SIPOS5）組成。
　　
　　BFS++為西門子SIS產(chǎn)品。狀態(tài)檢修為BFS++一個(gè)組成部分，狀態(tài)檢修專家系統(tǒng)在BFS++的服務(wù)器上運(yùn)行。根據(jù)狀態(tài)檢修的需要，數(shù)據(jù)從T-XP控制系統(tǒng)上經(jīng)過(guò)網(wǎng)管XU進(jìn)入SIS系統(tǒng)BFS++，在BFS++服務(wù)器中根據(jù)已有知識(shí)庫(kù)的信息及數(shù)學(xué)模型結(jié)合傳送來(lái)的數(shù)據(jù)，模糊推理出設(shè)備的狀態(tài)。例如對(duì)于斷路器的狀態(tài)的判斷可采用累計(jì)開斷電流與極限開斷電流的對(duì)比，據(jù)此模糊決策得出需要檢修的概率。累計(jì)開斷電流為開關(guān)運(yùn)行中開斷電流對(duì)開斷次數(shù)的積分，極限開斷電流為開關(guān)額定開斷電流與滿容量允許開斷次數(shù)乘積。根據(jù)用戶的需要及配合整個(gè)檢修策略，實(shí)踐中zui后簡(jiǎn)化成為是否需要狀態(tài)檢修的非模糊表達(dá)方式。
　　
　　T-XP控制系統(tǒng)、Profibus與就地現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備構(gòu)成了包括一次設(shè)備在內(nèi)的FCS控制系統(tǒng)。T-XP控制系統(tǒng)是一種DCS、FCS部件可選的控制系統(tǒng)。若將控制單元中配置I/O模件，*處理器通過(guò)I/O模件與就地設(shè)備進(jìn)行模擬量通訊，則成為DCS控制系統(tǒng)。若將控制單元中配置通訊模件IM308C，*控制器通過(guò)作為Profibus總線系統(tǒng)中的主站IM308C及Profibus，與作為從站的就地設(shè)備相連則成為FCS控制系統(tǒng)。在此T-XP選用FCS的配置方式。
　　
　　Profibus是一種目前通用的現(xiàn)場(chǎng)總線，具有開放的現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)EN50170。其中電廠控制中zui為通用的Profibus-DP用于分散外設(shè)間的高速數(shù)據(jù)傳輸，是一種經(jīng)過(guò)優(yōu)化的高速、廉價(jià)的通訊連接，專為自動(dòng)控制系統(tǒng)與設(shè)備級(jí)分散I/O之間通訊設(shè)計(jì)。定向根據(jù)ISO7498標(biāo)準(zhǔn)以開放系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)OSI為參數(shù)模型。在T-XPFCS應(yīng)用中，一般具有如下的參數(shù)設(shè)定:Profibus-DP物理材料為雙絞線計(jì)算機(jī)電纜,傳輸距離為200m,傳輸速度為9.6kbps,傳輸技術(shù)為RS485,IM308C為Profibus總線*類DP總站,就地設(shè)備為Profibus總線從站,從理論上一根Profibus總線可有127個(gè)節(jié)點(diǎn)，實(shí)際應(yīng)用中從站實(shí)際節(jié)點(diǎn)一般為兩位數(shù)。
　　
　　就地現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備是一些具有現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus接口的就地設(shè)備與儀表。通過(guò)Profibus接口，它們可以輕易地連入Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中。將采集信號(hào)以數(shù)字量的形式與FCS中的CPU通訊，同時(shí)接受來(lái)自FCS的數(shù)字量指令進(jìn)行動(dòng)作。例如:目前使用較多的SIPOS5Profitron電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，SIPOS5Profitron具有一個(gè)RS485Profibus-DP接口，同時(shí)具有一個(gè)CPU用于設(shè)備的管理與通訊。SIPOS5作為從站通過(guò)Profibus與作為主站的FCS系統(tǒng)中的通訊模件IM308C進(jìn)行數(shù)字通訊。SIPOS5與FCS通訊的信號(hào)不但可以包括常規(guī)的位置反饋（AI）、控制命令（AO）、行程開關(guān)開/關(guān)接點(diǎn)動(dòng)作（BI）、力矩開關(guān)開/關(guān)接點(diǎn)動(dòng)作（BI），還可以包括一些可選的采集信號(hào):
　　
　　FCST-XP、Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線、SIPOS5Profitron電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場(chǎng)總線結(jié)構(gòu)配置方式，在江蘇省新海發(fā)電有限公司200MW12#機(jī)組運(yùn)行中，對(duì)比起同臺(tái)機(jī)組DCS部分在控制品質(zhì)上具有一定的優(yōu)勢(shì)。對(duì)比實(shí)驗(yàn)見(jiàn)附表:
　　
　　附表FCS、DCS控制品質(zhì)對(duì)比
　　
　　傳統(tǒng)DCS處理現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP
　　
　　CRT上操作，0.7s0.3s
　　
　　命令與反饋間隔時(shí)間
　　
　　CRT上操作，0.20%0.05%
　　
　　命令與反饋精度誤差
　　
　　由此可見(jiàn)，在不增加硬件投資甚至硬件投資較少的情況下，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性與性都得到一定的提高。同時(shí)根據(jù)電廠狀態(tài)檢修的要求，許多有關(guān)設(shè)備內(nèi)在性能的信號(hào)也可以在不增加硬件的情況下得到采集，這些優(yōu)勢(shì)都大大有利于狀態(tài)檢修的發(fā)展。與此同時(shí)隨著狀態(tài)檢修的深入，面向設(shè)備維護(hù)的一些新的BO以及AO信號(hào)也將出現(xiàn)，這些新的信號(hào)的輸出也都可采用同樣的方式予以實(shí)現(xiàn)。
　　
　　結(jié)束語(yǔ)
　　
　　目前由于種種原因FCS在電廠過(guò)程控制領(lǐng)域中的運(yùn)用進(jìn)展得較為緩慢，但是隨著其它方面技術(shù)，諸如狀態(tài)檢修技術(shù)的發(fā)展，對(duì)過(guò)程控制的要求將逐步提高，從而使FCS相對(duì)于DCS的優(yōu)勢(shì)逐步呈現(xiàn)，zui終加速促進(jìn)DCS向FCS的發(fā)展。