目前300MW以上的机组,无论是国产的还是进口的,都采用DCS,甚至200MW、100MW机组也在进行DCS改造,甚至一些自备电厂的25MW、12MW火电机组也采用DCS系统。
那么,作为自动化领域最新的控制系统,在上世纪90年代开始实用化的现场总线控制系统(FCS)是否能像DCS一样被电站接受并广泛使用呢?
1与DCS相比,1FCS是最显著的特点。
根据IEC1158的说法,安装在制造或过程区域的现场设备与控制室中的自动控制设备之间的数字、串行和多点通信的数据总线被称为现场总线。
基于现场总线的全数字控制系统称为现场总线控制系统FCS。即现场总线是一种开放的、全数字的、现场仪表与控制室系统之间的双向通信和多站通信系统。
(1)DCS系统是一个大系统,其控制器功能强大,在系统中起着重要的作用。数据高速公路是系统的关键,整体投资必须一步到位,后期很难扩容。但FCS功能分散彻底,信息处理现场化,广泛使用的数字化智能现场设备,使得控制器的功能和重要性相对弱化。因此,FCS系统投资起点低,可同时使用、扩建和投入运行。
(2)DCS系统是一个封闭系统,各公司产品基本互不兼容。FCS系统是一个开放的系统,用户可以选择不同制造商和品牌的各种设备连接到现场总线,以实现最佳的系统集成。
(3)DCS系统的信息全部由二进制或模拟信号形成,必须有D/A和A/D转换。FCS系统全数字化,省去了D/A和A/D转换,高集成度,高性能,可将精度从0.5%提高到0.1%。
(4)FCS系统可以将PID闭环控制功能安装到变送器或执行器中,缩短了控制周期。目前可以从DCS的2 ~ 5次/s提高到FCS的10 ~ 20次/s,从而提高调节性能。
(5)DCS系统能对整个过程进行控制和监视,并能进行自我诊断、维护和配置。但由于其自身的致命弱点,其I/O信号采用传统的模拟信号,无法对DCS工程师站中的现场仪表(包括变送器和执行机构)进行远程诊断、维护和配置。FCS系统采用全数字化技术,数字化智能现场设备发送多变量信息,不仅仅是单变量信息,还具有检测信息错误的功能。FCS系统采用双向数字通信现场总线信号系统。因此,它可以远程诊断、维护和配置现场设备(包括变送器和执行器)。FCS系统的这种优越性是DCS系统无法比拟的。
(6)与DCS系统相比,FCS系统可以节省相当数量的隔离器、端子柜、I/O端子、I/O卡、I/O文件和I/O柜,还可以节省I/O设备和设备间的空间和占地面积。有专家认为可以节省60%。
(7)和(6)的原因一样,FCS系统可以减少大量的电缆和铺设电缆的桥梁,同时可以节省设计、安装和维护的费用。有专家认为可以节省66%。
于(6)和(7)两点,需要补充的是,采用FCS系统节省投资的效果是毋庸置疑的,但是否如一些专家所说的达到60% ~ 66%还需要客观评价。虽然这些数字出现在很多文章中,但笔者认为这是相互传递的结果,目前还没有找到这些数字的原始来源。因此,读者在引用这些数字时要小心。
(8)与DCS相比,FCS配置简单,由于其标准化的结构和性能,易于安装、操作和维护。
(9)过程控制的FCS设计和开发要点。这不是对DCS的比较,而仅仅是对设计和开发用于过程控制或模拟连续过程的FCS时应考虑的关键问题的描述。