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)性對比
　　
　?。?）DCS控制系統(tǒng)對狀態(tài)檢修兩個問題的解決上的劣勢
　　
　　狀態(tài)檢修目前所遇到的熱工方面的兩個問題對于DCS來說都是相當(dāng)棘手的。而這兩個問題的實(shí)質(zhì)上也就是針對廣泛使用著的DCS的弱點(diǎn)而提出的。
　　
　　l問題一:狀態(tài)檢修需要更多乃至數(shù)倍的I/O點(diǎn)，對于DCS來說是經(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，DCS的價格也相應(yīng)翻番。這對于電廠來說，從經(jīng)濟(jì)性方面考慮，為了采用狀態(tài)檢修而對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。
　　
　　對于目前的DCS技術(shù)來說，該問題的zui終解決無非是增加控制單元的數(shù)量與增加內(nèi)部總線數(shù)量。這樣不但會增加硬件投資，而且會使系統(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)時信息，同時也希望控制命令更準(zhǔn)確、更快速的送至現(xiàn)場
　　
　　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。對于現(xiàn)有的DCS來說，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)延長運(yùn)算周期。否則若同時提升*控制器CPU的運(yùn)算精度與運(yùn)算頻率，則會使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)檢修的需要同時提升DCS的準(zhǔn)確性與實(shí)時性是困難的。
　　
　　（2）FCS對于解決狀態(tài)檢修兩問題的優(yōu)勢
　　
　　l對于I/O點(diǎn)數(shù)量翻番的問題，F(xiàn)CS在經(jīng)濟(jì)性方面有著巨大的優(yōu)勢
　　
　　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直接通過現(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)字通訊，替代了DCS系統(tǒng)中的模擬信號通過就地端子柜、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)雜通訊過程。故不同于DCS基于I/O點(diǎn)數(shù)量的計價方式，F(xiàn)CS的價格計算是基于從站節(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,通過對每個設(shè)備的采集點(diǎn)的增加以達(dá)到對每個設(shè)備的狀況了解得更加透徹，這與FCS的優(yōu)勢*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。
　　
　　對于實(shí)時性與準(zhǔn)確性的要求更高的問題，F(xiàn)CS控制系統(tǒng)是具有其*的優(yōu)勢
　　
　　由于FCS*控制單元的CPU與就地設(shè)備上的CPU直接通過數(shù)字量通訊，而無需像DCS一樣在發(fā)送與接收模擬量信號過程中，通過數(shù)模與模數(shù)反復(fù)轉(zhuǎn)換。毫無疑問這不但提高了信號傳播的實(shí)時性，而且提高了其準(zhǔn)確性。例如:通過附表可以看出，F(xiàn)CS控制部分相對于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)不錯的產(chǎn)品。由于西門子公司在現(xiàn)場總線、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)行簡單介紹。
　　
　　整個系統(tǒng)由SIS產(chǎn)品BFS++、FCS產(chǎn)品T-XP、現(xiàn)場總線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)已有知識庫的信息及數(shù)學(xué)模型結(jié)合傳送來的數(shù)據(jù)，模糊推理出設(shè)備的狀態(tài)。例如對于斷路器的狀態(tài)的判斷可采用累計開斷電流與極限開斷電流的對比，據(jù)此模糊決策得出需要檢修的概率。累計開斷電流為開關(guān)運(yùn)行中開斷電流對開斷次數(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檢修策略，實(shí)踐中zui后簡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)場總線，具有開放的現(xiàn)場總線標(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)過優(yōu)化的高速、廉價的通訊連接，專為自動控制系統(tǒng)與設(shè)備級分散I/O之間通訊設(shè)計。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)場總線設(shè)備是一些具有現(xiàn)場總線Profibus接口的就地設(shè)備與儀表。通過Profibus接口，它們可以輕易地連入Profibus現(xiàn)場總線網(wǎng)絡(luò)中。將采集信號以數(shù)字量的形式與FCS中的CPU通訊，同時接受來自FCS的數(shù)字量指令進(jìn)行動作。例如:目前使用較多的SIPOS5Profitron電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，SIPOS5Profitron具有一個RS485Profibus-DP接口，同時具有一個CPU用于設(shè)備的管理與通訊。SIPOS5作為從站通過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)動作（BI）、力矩開關(guān)開/關(guān)接點(diǎn)動作（BI），還可以包括一些可選的采集信號:
　　
　　FCST-XP、Profibus現(xiàn)場總線、SIPOS5Profitron電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的現(xiàn)場總線結(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，對比起同臺機(jī)組DCS部分在控制品質(zhì)上具有一定的優(yōu)勢。對比實(shí)驗(yàn)見附表:
　　
　　附表FCS、DCS控制品質(zhì)對比
　　
　　傳統(tǒng)DCS處理現(xiàn)場總線Profibus-DP
　　
　　CRT上操作，0.7s0.3s
　　
　　命令與反饋間隔時間
　　
　　CRT上操作，0.20%0.05%
　　
　　命令與反饋精度誤差
　　
　　由此可見，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)時性與性都得到一定的提高。同時根據(jù)電廠狀態(tài)檢修的要求，許多有關(guān)設(shè)備內(nèi)在性能的信號也可以在不增加硬件的情況下得到采集，這些優(yōu)勢都大大有利于狀態(tài)檢修的發(fā)展。與此同時隨著狀態(tài)檢修的深入，面向設(shè)備維護(hù)的一些新的BO以及AO信號也將出現(xiàn)，這些新的信號的輸出也都可采用同樣的方式予以實(shí)現(xiàn)。
　　
　　結(jié)束語
　　
　　目前由于種種原因FCS在電廠過程控制領(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，對過程控制的要求將逐步提高，從而使FCS相對于DCS的優(yōu)勢逐步呈現(xiàn)，zui終加速促進(jìn)DCS向FCS的發(fā)展。