电厂DCS以及PLC现场总线技术的应用发展

融入现场总线技术的DCS在火电厂的应用研究1. 引言1.1 背景介绍将现场总线技术融入到DCS系统中，可以有效地解决这些问题，并提升系统的性能和可靠性。

现场总线技术可以实现多个控制器之间的实时数据共享和通信，使得整个系统更加灵活和高效。

在火电厂这样的大型工业场所中，采用融合现场总线技术的DCS系统不仅可以提高生产效率，降低成本，还可以提升安全性和可靠性。

本文旨在研究融入现场总线技术的DCS在火电厂中的应用情况，探讨其在提升火电厂控制系统效率和性能方面的作用，为火电厂的自动化控制系统优化提供一定的参考和借鉴。

1.2 研究意义火电厂作为我国能源行业的重要组成部分，在能源生产中扮演着重要的角色。

而DCS作为监控和控制系统在火电厂中的应用已经成为一种趋势，可以提高火电厂的自动化水平、降低人工干预的风险、提高生产效率、降低能源消耗等方面都能够带来明显的好处。

在火电厂中，DCS系统的优化运行对于提高整个火电厂的运行效率、降低运行成本具有非常重要的意义。

通过研究融入现场总线技术的DCS在火电厂中的应用，可以在DCS系统中实现更好的实时数据传输和信息采集，进一步提高系统的稳定性和可靠性，更好地帮助运维人员进行实时的监控和控制。

此研究具有重要的理论和实践意义。

通过深入探究融入现场总线技术的DCS在火电厂中的应用，可以为火电厂提升智能化水平、减少运行风险、降低生产成本提供参考和借鉴。

也可以为相关行业提供更好的技术支持和经验积累。

2. 正文2.1 现场总线技术在DCS中的应用现场总线技术是一种用于连接传感器、执行器和控制设备的通信网络，可以实现实时数据传输、控制指令下发和设备诊断等功能。

在DCS（分散控制系统）中，现场总线技术的应用可以提高系统的可靠性、灵活性和扩展性，从而更好地满足工业生产的需求。

现场总线技术可以实现数据的实时采集和传输。

传统的DCS系统中，传感器和执行器通常通过模拟信号和数字信号与控制器相连，存在布线复杂、传输距离有限等问题。

电子与信息科学20 2016年5月DCS系统中现场总线技术的应用与展望分析王宏伟姜砚泽南京国能环保工程有限公司，江苏南京 211102摘要：随着现场总线技术的不断发展完善，DCS系统的发展趋势也更加智能化和综合化。

DCS系统中的控制层和现场层都能够直接采用现场总线技术，融合可编程逻辑控制器、各种现场设备及数字监控系统等组成大系统，其功能可以满足过程的控制，也可以达到批量控制和离散应用要求。

简单分析了现场总线技术在DCS系统中的应用及未来发展情况。

关键词：DCS系统；现场总线技术；应用中图分类号：TQ325.14；TP273 文献标识码：A 文章编号：1009-6434（2016）05-0020-011 现场总线技术与DCS系统DCS系统，分布式控制系统。

在国内自控行业中被称为集散控制系统，是一个过程监控级与过程控制机共同组成将通信网络作为传输纽带的数级计算机系统，其综合了4C技术包括计算机、通讯、显示和控制，有分散控制集中管理的特点。

作为计算机、网络和控制技术的结合物，DCS系统经常利用多个过程站对一个过程里的数个控制点进行控制，控制器与控制器之间以网络通信实现数据交换。

现场总线用于制造、过程自动化等多领域的现场智能设备的相互连通网络结点，是一种新型的开放式分布控制系统，以智能传感、数字通讯以及计算机控制等为主要内容的技术，在全球范围的使用程度较高。

现场总线是在比较复杂的背景产生的，工厂自动化需要的是信息集成，而来自底层设备的信息量最大，并且信息分布的范围很广，采取较为统一的接线方式，用模拟信号达到测量控制的目的，但实现系统与外界和设备与设备间的信息交换难度较大，所以急需开发专门用于工业现场控制的网络协议或者网络结构。

现场总线通过数字通信总线实现信息的互换，完成控制功能的控制与网络系统。

对现场总线的管理维护上，提高信息传输能力是重点，还要减少现场控制单方面的信息往返，信息在现场就能够完成。

如果利用PROFIBUS现场总线方式可以减少较多的投资和安装量，还可以节省一半的安装费。

电厂DCS控制系统与现场总线的应用问题探究文章对电厂中的DCS控制系统和现场总线控制系统的原理和特点进行介绍，分析二者的不同以及现场总线控制系统的优势，并对未来电厂DCS控制系统的发展方向进行了展望。

标签：电厂DCS控制系统;现场总线;应用1引言随着我国经济的发展和科技的进步，电厂控制系统中的自动化和智能化水平有了较大的提高，且DCS控制系统已经在电厂中普及使用，并且在长时间的运行中不断改进和完善，其功能和性能也有了较大的进步和突破。

尤其是在计算机技术等先进技术的支持和推动下，正向着新的方向进步和发展。

而与此同时，在电厂中也逐渐兴起一种现场总线控制技术，其在电厂控制系统中的作用越来越重要，且与DCS控制系统进行融合，提高电厂控制的效率和制动化水平。

2 DCS控制系统组成及现状2.1 DCS控制系统概述电厂中的DCS控制系统即为集散控制系统，其出现于上世纪的70年代中期，其融合了计算机技术、通信技术以及控制技术等多种先进的技术，在各个行业的控制系统中具有广泛的应用。

而在电厂的控制系统中，其提高了电厂控制的自动化水平，节省了人工劳动成本，提升了电厂系统运行的稳定性，提高了电厂系统的生产效率和经济效益。

其主要有操作员站、工程师站、现场控制站和系统网络四个部分组成，其特点主要体现在以下几个方面：一是具有较高的专业性和较为成熟的技术性。

电厂中的DCS系统应用历史较久，所以其技术相对即为成熟，其结构中的网络和数据库系统具有较为专业和标准化的特点，将二者进行结合更是提高了连接的可靠性，且实现了将通用设备和智能设备进行连接的目的。

二是采用计算机技术具有性能健全的特点。

此系统中不断应用目前新型的计算机技术等先进技术，并将具有较高性能的微处理装置应用于此系统中，使其具有更加健全的性能特点。

三是具有较高的综合性质和专业性。

此系统与传统的控制系统不同，其具有较多的功能，可以实现对WINDOWS操作平台的自动化管理，并在长时间的改进中不断成熟和完善。

电厂 DCS以及 PLC现场总线技术的应用发展摘要：随着经济的快速发展，电力供需矛盾将逐年显现出来，电力需求量迅速增长。

电力紧缺已成为制约工业经济快速发展的“瓶颈”，所以加快电力建设，对促进经济发展具有重要的意义。

在火力发电厂中，DCS和PLC总线控制应用极为广泛，其可以有效地节约能源，同时也避免了电厂在运行过程中可能会出现的安全事故，因此有必要进行分析。

关键词：电厂；DCS；PLC；现场总线1电厂DCS与PLC技术的概述1.1DCS技术概述DCS，即分布式控制系统，在国内的很多自控企业又把它称为集散控制系统。

它可以利用计算机来进行分散式的控制，主要特点为控制分散、管理集中。

一般企业基础设备为网络和微处理器，其可以有效地避免集中控制带来的各种弊端。

1.2PLC总线技术概述PLC现场总线技术指的是可编程逻辑控制器，专门运用数字运算方式进行实践操作的电子系统。

严格来讲，PLC属于电子系统装置，主要以微处理器为核心实现数字运算操作过程。

PLC技术的应用初衷在于解决工业现场工作效率不高问题，如利用PLC技术结合梯形图编程方式，简化现场复杂工序，为现场信息处理水平提供安全保障。

可以说，通过应用PLC技术至少可以强化工业现场工作效率、缩减生产成本，并且将生产模式提升到高标准水平。

目前，PLC系统通过借助顺序逻辑方式实现对现场多任务的操作管理，基本上可以达到回路调节功能。

2电厂DCS与PLC技术的发展与应用2.1DCS技术的发展目前，DCS系统更加科学与完备。

DCS系统主要通过软件和通用设备的相应控制来实现系统的高层互联，同时利用高性能的处理器来实现大规模的现场控制，从而提升了整个设备的自动化水平。

在管理过程中有以下几种常见的分布式控制模式:EDPS主要按照批处理系统运作模式实现对场内设备的操作与控制，使用难度较高。

同时，EDPS作为信息管理的产物形式，主要通过借助数据运算方式加强对场内设备的管理强度。

MIS的特点是能够快速地进行信息的高度集中和统一处理，重要标志是在其中有一个非常庞大的中央数据库，它可以进行分布式处理，对于定量性的决策有着极为关键的作用。

现场总线技术的发展与应用摘要：现场总线作为一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统,近年来得到了迅猛的发展和应用。

为此本文阐述了现场总线的发展和多现场总线技术的应用。

关键字:现场总线自动化控制系统1 概述在计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。

现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。

现场总线对自动化技术的影响意义深远。

当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。

因此,要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。

现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络,具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。

目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。

较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS 现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等.自动化控制系统就是通信网络把众多的带有通信接口的控制设备、检测元件、执行器件与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理,实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型生产过程控制系统。

从目前国内外自动化控制系统所应用的现场总线来看，主要有PROFIBUS、MODBUS、LONWORKS、FF、HART、CAN等现场总线。

以上系统基本上都是采用单一的现场总线技术,即整个自动化控制系统中只采用一种现场总线，整个系统构造比较单一。

现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要.1.1现场总线是一个巨大的商业机会一项权威报告声称现场总线的应用将使控制系统的成本下降67％；巨大的商业利益直接导致产生一个巨大的市场，并且促使传统市场萎缩，从而引发技术进步。

DCS,PLC以及FCS技术的应用及发展生产岗位培训部发电培训室李晓明王晓滨[摘要]分散控制技术(DCS),可编程控制器技术(PLC)和现场总线技术(FCS)在当今的自动控制领域中得到了广泛的应用,本文阐述了这三项技术的特点,并对它们的应用及发展状况提出自己的看法.[关键词] 现场总线分散控制可编程控制应用发展一前言目前,在工业过程控制领域中并存着三大主流控制技术,即分散控制技术(DCS),可编程控制器技术(PLC)和现场总线技术(FCS).分散控制技术是在现代大型工业生产复杂的过程控制需求推动下,在总结和吸取常规模拟仪表控制和早期计算机控制的优点的基础上,综合现代科技成果而发展形成的.是"4C"技术(计算机技术,控制技术,通信技术,图象显示技术)的结晶.可编程控制器技术是七十年代初期发展起来的一种以微处理器为核心的综合了计算机,通信及自动控制技术的新一代工业控制装置.而现场总线技术是一种新兴的控制技术,它是在生产现场微机化测控设备之间实现双向串行多节点数字通信系统,也既为开放式,数字化,多点通信的底层控制网络.现场总线技术顺应了"智能化,数宁化,信息化,网络化,分散化"的当今自控技术发展的主流,是当今自动控制技术发展的热点,代表了工业控制领域今后的一种发展方向.二现场总线(FCS)FCS的产生现场总线技术起源于用户现场控制信息传递,维护管理等方面的要求,是20世纪80年代发展起来的.随着计算机网络及通信技术的迅速发展,信息沟通联络的范围不断扩大.为实施综合自动化,使模拟仪表向智能化仪表发展,工业控制分立设备向共享设备发展,计算机网络向现场级网络发展,最终用户需要一种适应工业现场环境运行,可靠性高,实时性强,造价低廉,结构简单,维护方便的控制系统,以形成工厂的底层网络,完成现场设备之间的多点数字通信,以及自动化系统与外界的信息交换,现场总线就是在这种实际需求的驱动下产生的.它是以自动控制,自动化仪表,计算机,通信,微电子为主的一门综合技术.现场总线把专用微处理器植入传统的测量控制仪表,使它们各自都具有了独立承担某些控制,数字计算和数字通信能力,提高了信号的测量,控制,传输精度和速度.FCS的技术特点FCS具有以下特点:1,开放性,互操作性和互换性,即遵循公开统一的技术标准,用户可以把遵守相同标准的不同厂家,不向品牌,功能相同的产品集成在同一个系统内,构成FCS,并可在同功能的产品之间进行相互替换,使用户具有了自控设备选择,集成的主动权;2,现场设备具有数字通信功能,其传输抗干扰性强,测量精度高,大大提高了系统性能;3,智能化与功能自治性,智能化的现场设备可以实现控制,检测,变换,诊断和运算等,可现场就地及时处理信息,减少网络上的信息传递,提高传输速度和减小控制响应时间;4,高度分散性,实现彻底的分散控制,不依赖控制室的计算机或控制仪表,而在现场完成,简化了系统结构,提高了可靠性;5, 对现场环境的适应性强,大部分现场总线结构是线状的,且采用两线制实现供电和通信,易解决网络供电,本安防爆等问题,具有较强抗干扰能力.三DCS分散控制系统(一)DCS的产生70年代工业的发展使生产过程日益复杂,规模更加扩大,在生产中采用原来的集中控制系统,可靠性差,出现事故时会中断生产,为提高可靠性,满足生产过程控制要求,70年代中期分散控制系统(DCS)逐步应用到控制系统中. DCS是计算机,通信,CRT和控制技术相结合的产物.火电厂是DCS的大用户,现在除60万千瓦机组和部分30万千瓦新建机组外,30万千瓦改造机组和30万千瓦以下的所有机组已经大量采用DCS系统.(二) DCS的技术特点系统的主要特点为:1,控制功能强.可实现复杂的控制规律,如串级,前馈,解耦,自适应,最优和非线性控制等,也可实现顺序控制.2,系统可靠性高.3,采用CRT操作站有良好的人机交互接口.4,软硬件采用模块化积木式结构.5,系统容易开发.6,用组态软件,编程简单,操作方便7,具有良好的性价比.DCS是以微处理器为核心,实现地理上和功能上相对分散的控制系统,通过数据通道把各个分散点的信息集中起来,进行集中的监视和操作,它具有事故分析,性能计算,历史数据存储,分析,各种报表生成,打印等功能,目前已经在国内外得到非常广泛的应用.在DCS系统中,测量变送,执行器一般由模拟仪表来完成,他们与控制室的监控计算机共同构成控制系统,是模拟和数字混合系统,可实现高级复杂规律的控制.四PLC可编程控制器可编程控制器(PLC)的产生PLC是60年代发展起来的一种自动控制装置,它以顺序控制为主,回路调节为辅,能完成逻辑判断,定时,计数,记忆和算术运算功能,既能进行开关量控制,又能进行模拟量控制,还具有通信功能.随着自动控制技术,计算机技术和微电子技术的迅猛发展,PLC的发展十分迅速,一方面继续开发简易,价格低廉,超小型产品,另一方面转向大型,多功能,系列化,标准化,智能化产品的研制.在单台设备的自动化,多台设备自动化和整个工厂的生产过程自动化, PLC在其中充当着重要作用.PLC的技术特点PLC是一种面向工业现场的控制装置,它的特点为:1,高可靠性和抗扰能力,可适应恶劣的工业现场环境.2,I/O模块化,智能化,方便组合和扩充.3,操编程方便.4,完善的监视和诊断功能.五应用与发展(一)现场总线技术是自动控制的发展趋势当计算机网络技术,特别是互联网技术得到广泛应用后,人们对企业生产过程的控制提出了更高的要求,企业与外界信息沟通的范围不断扩大,这就需要把大量的现场信息送到外面,又需要远程对现场进行诊断,维护和服务,实现从现场控制到监控,管理,决策等各层次的信息交换和集成.现场总线顺应了这种要求的发展,具有系统功能扩充,结构改型方便,系统结构简洁,可靠性高,全数字化信号精度比传统的模拟信号高,高度分散控制使风险得到彻底分散,维护性好,可预防性诊断和维护,具有高度的系统集成主动权,提供更丰富的现场信息等优点.作为开放互连系统的现场总线,首先必须有统一的技术标准,但由于诸多原因,已经在不同领域形成了颇具影响的几大总线系列,多种现场总线之间的良性竞争,有利于FCS技术的提高和发展,也有利于产品价格的降低和用户系统投资成本的减小,但是,发展共同遵从的统一的国际标准,是现场总线的发展方向,也是广大用户的要求.(二)DCS在当前情况下仍具有较强的生命力虽然现场总线是工业过程控制技术的发展方向,同时向传统DCS发出了挑战.DCS因为受计算机系统早期存在的缺陷影响,造成各开发商的产品自成一体,较难实现互换和互操作,使用户的信息集成存在一定的困难;另外, DCS的控制分散也并不是彻底的分散,控制功能是通过各个集中的过程控制站如PLC来完成,许多方面的性能与FCS相比有较大差距.但是,DCS在当前情况下仍具有较强的生命力,由于近年来DCS技术的成熟以及广泛应用,DCS在可靠性,开放性,标准化方面大大前进了一步,DCS的价格大幅度下降,能够满足目前的生产控制要求,用户习惯容易接受.另外,FCS是新生事物,某些方面还不完美,如现场总线的线状结构的可靠性较低,系统组态及调整复杂,价格较贵等,将企业现有的运行良好的传统仪器仪表更新成智能仪器仪表,以及将DCS改换成FCS不是很现实的.基于上述原因, DCS现在仍是大多数用户选择的主流控制系统,FCS作为一个完整的控制系统,也需要具有类似于DCS那样的监控管理系统,FCS的发展不是对DCS的绝对否定,既有在它们基础上对优点的继承,又具有自己特色的变革部分,形成现场总线与DCS并存的局面.传统的DCS仍会在一个很长的时期内在工业控制领域发挥重要作用,而且,DCS如果能融合FCS的优势技术,将更具生命力.(三)PLC作为面向工业现场的控制装置在FCS中,智能仪器仪表代替传统仪表,控制功能下放分散到现场,但PLC的作用并不能被取代.PLC具有直观,简单,价格低,易维护,高可靠性等特点,并且现在的PLC不再是原来只能实现开关量控制和PID调节等功能的PLC,随着模糊控制,神经元网络,遗传算法等学科的日益成熟,PLC可以而且已经不断融合这些及其他先进的技术,控制,通信等功能不断增强,现在,模糊控制功能已植入到了PLC内,产品已经投放到了市场,控制功能更加强大.再者,在FCS中,PLC 作为FCS中的一个节点,可完成现场的一些复杂控制功能,使它不会受到FCS发展的影响而被淘汰,所以不管是在FCS中还是在DCS中, PLC还会在系统中作为一个重要的角色存在,而且发展前景将更加广阔.六结语现场总线代表了一种有突破意义的新的控制思想,它开辟了控制领域的一个新时代.FCS是工控领域发展的主流,DCS在很长时期内仍具有旺盛的生命力,而PLC通过不断的发展,将在工控系统中继续发挥它的强大的控制功能.作为最终用户,希望的是选用顺应当前技术发展潮流,系统投入,运行成本低,可靠性高,管理维护容易,结构简单,易扩充和具有高度系统集成主动权的控制系统.参考文献:[1] 周明:现场总线控制系统,中国电力出版社,2002年3月.[2] 杨昌琨:可编程控制器应用技术,中国电力出版社,2003年7月.。

现场总线在国内电厂的应用现场总线（Fieldbus）是一种用于连接自动控制系统中各个现场设备的通信协议和网络，它提供了一种实时、可靠、高效的数据通信方式。

在国内电厂中，现场总线技术得到了广泛的应用，能够有效地提高电厂的自动化水平和管理效率。

现场总线在电厂的仪表和控制系统中应用广泛。

在电厂的各个现场设备上，如发电机、汽轮发电机组、锅炉、变压器等，都需要安装大量的仪表和控制设备进行监测和控制。

现场总线可以通过串行通信方式将这些设备连接在一起，实现设备之间的数据交互和控制指令的传输。

这样一来，电厂工作人员可以通过集中监控系统对这些设备进行实时监测和远程控制，大大提高了电厂的运行效率和可靠性。

现场总线在电厂的安全监控系统中也有重要的应用。

电厂是一个大型的工业设施，存在着一定的安全风险，如高温、高压、有毒气体等。

现场总线可以将各个安全监测设备连接在一起，实时监测电厂的安全状况，并及时发出预警信号。

现场总线还可以将这些监测数据传输到中央控制室，方便工作人员进行安全管理和应急处理，最大程度地保证电厂的安全运行。

现场总线还可以用于电厂的能耗管理和节能控制。

电厂的能耗管理是保证电厂运行经济性的关键环节，现场总线可以将各个能耗设备（如电表、水表、气表等）连接在一起，实时监测和记录电厂的用能情况，并通过数据分析和统计报表，帮助电厂管理人员进行能耗分析和节能控制，达到降低能耗和提高电厂经济效益的目的。

现场总线在国内电厂的应用广泛而重要。

它可以实现电厂各个设备之间的数据交互和控制指令的传输，提高电厂的自动化水平和管理效率。

现场总线还能够在电厂的安全监控系统中发挥重要作用，保证电厂的安全运行。

现场总线还可以实现电厂的能耗管理和节能控制，提高电厂的经济效益。

现场总线在国内电厂的应用前景非常广阔。

电厂中PLC、DCS和FCS的应用摘要：FCS、DCS和PLC是电厂各大系统主要的控制方案。

其中，FCS是现场总线控制系统；DCS是公布式控制系统；PLC是可编程逻辑控制器。

FCS是另外两个系统的扩展系统。

本文简要分析了电厂中PLC、DCS和FCS的应用。

关键词：电厂；PLC；DCS；FCS；应用一、PLC、DCS和FCS的基本要点1.1PLC技术可编程控制器(PLC)是一种数字运算操作的电子系统，专为工业环境下的应用而设计。

它采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字式或模拟式输入/输出，控制各种类型的机械或生产过程。

PLC最初是为了取代传统的继电器接触器控制系统而开发的，它最适合在以开关量为主的系统中使用。

由于计算机技术和通信技术的飞速发展，使得大型PLC的功能极大地增强，以至于它后来能完成DCS的功能。

另外加上它在价格上的优势，所以在许多过程控制系统中PLC也得到了广泛的应用。

大型PLC构成的过程控制系统的要点是：①从上到下的结构，PLC既可以作为独立的DCS，也可以作为DCS的子系统。

②PID放在控制站中，可实现连续PID控制等各种功能。

③可用一台PC为主站，多台同类型PLC为从站；也可用一台PLC为主站，多台同类型PLC为从站，构成PLC网络。

④主要用于工控中的顺序控制，新型PLC也兼有闭环控制功能。

1.2DCS技术集散控制系统（DCS）又称计算机分布式控制系统，它是20世纪70年代中期迅速发展起来的，它把控制技术、计算机技术、图像显示技术以及通信技术结合起来，实现对生产过程的监视、控制和管理。

它既打破了常规控制仪表功能的局限，又较好的解决了早期计算机系统对于信息、管理和控制作用过于集中带来的危险性。

它主要用于大规模的连续过程控制系统中，如石化、电力等。

其核心是通信，即数据公路。

它的基本要点是：①从上到下的树状系统，其中通信是关键。