现场总线技术在电力自动化中的应用

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1、现场总线技术在电力自动化中的应用

2、第1内容加载中...1、概述　　现场总线（Fieldbus）是当前自动化领域的热门话题，被誉为自动化领域的计算机局域网。信息技术的飞速发展，引起了自动化系统结构的变革，随着工业电网的日益复杂，人们对电网的安全要求也越来越高，现场总线控制技术作为一门新兴的控制技术必将取代过去的控制方式而应用在电力自动化中。2、现场总线　　现场总线是80年代末、90年代初国际上形成的，用于生产现场、在微机化测量控制设备之间的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。　　现场总线系统FCS称

3、为第五代控制系统，人们一般把50年代前的气动信号控制系统PCS称作第一代，把4～20mA等电动模拟信号控制系统称为第二代，把数字计算机集中式控制系统称为第三代，而把70年代中期以来的集散式分布控制系统DCS称作第四代。现场总线控制系统FCS作为新一代控制系统，一方面，突破了DSC系统采用通信专用网络的局限，采用了基于公开化、标准化的解决方案，克服了封闭系统所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中与分散相结合的集散系统结构，变成了新型全分布式结构，把控制功能彻底下放到现场。可以说，开放性、分散性与数字通讯是现场总线系统最显著的特征。2.1特点　　现

4、场总线技术是计算机，网络通讯、超大规模集成电路、仪表和测试、过程控制和生产管理等现代高科技迅猛发展的综合产物，因此现场总线的内涵现在已远远不是指这一根通讯线或一种通讯标准。现场总线的控制系统在精度、可靠性、经济性等许多方面都要比传统的控制系统要优越得多，其主要特点如下。A系统的开放性。　　传统的控制系统是个自我封闭的系统，一般只能通过工作站的串口或并口对外通讯。在ＦＣＳ中,工作站同时靠挂于现场总线和局域网两层网络，通过后者可以与其它计算机系统或网络进行高速信息交换，以实现资源共享。另外，现场总线的技术标准是对所有制造商和用户公开的，没有专利许

5、可要求，实行技术共享。它可以与任何遵守相同标准的其它设备或系统相连。用户可按自己的需要和对象把来自不同供应商的产品组成大小随意的系统。B可操作性与互用性　　不同厂家生产的DCS产品不能互换，要想更新技术和设备，只能全部更换。FCS可实现互连设备间、系统间的信息传送与沟通，可实行点对点，一点对多点的数字通信。不同生产厂家的性能类似的设备可进行互换而实现互用。C现场设备的智能化与功能自治性　　传统的DCS至少要有操作站、控制站和现场设备三层结构，它的信号传递是模拟信号的单向传递，信号在传递过程中产生的误差较大，另外系统难以迅速判断故障而带故障运行

6、。在FCS中采用双向数字通讯，它将传感测量、补偿计算、工程量处理与控制等功能分散到现场设备中完成，仅靠现场设备即可完成自动控制的基本功能，并可随时诊断设备的运行状态。D系统结构的高度分散性　　由于FCS现场设备本身已可完成自动控制的基本功能，使得现场总线已构成一种新的全分布式控制系统的体系结构。从根本上改变了原有DCS集中与分散相结合的集散控制系统体系，简化了系统结构，提高了可靠性。E对现场环境的适应性　　现场总线作为工厂底层网络工作在现场设备前端,是专为在现场环境工作而设计的，它可支持双绞线、同轴电缆、光缆、射频、红外线、电力线等，具有较强

7、的抗干扰能力，能采用两线制实现送电与通信，并可满足本质安全防爆要求等。2.2　Lonbps不等，直接通信距离可达到2700m(78kbps，双绞线)，支持双绞线、同轴电缆、光纤、射频、红外线、电源线等多种通信介质，并开发相应的本安防爆产品，被誉为通用控制网络。　　Lon开发商运用Lon控制产品、最终控制产品、分销、系统集成等一系列完整的开发、制造、推广、应用体系结构，吸引了数万家企业参与到这项工作中来，这对于一种技术的推广、应用有很大的促进作用。3、现场总线在电力自动化中的应用　　近年来随着我集团公司生产规模的扩大发展，35KV级输电网已成为

8、主要的输配电网架，各级35KV变电站也成为各矿井生产供配电的枢纽环节。由于35KV变电站的建设跨年代较长，自动化装备已远远不能满足技术管理的需求，装备落后，信息通道不完整，将严重地影响到电力网的安全运行和对突发事件的快速反应与决策。且我集团公司新增矿井为高瓦斯矿井，对电网的安全有更高的要求。为了电网的安全与经济运行，我公司决定对电力自动化进行一次性改造，其中35KV变电站的间隔层通讯网络全部采用现场总线技术。　　四方华能电网控制系统有限公司的CSC2000综合变电站自动化系统是国内率先采用Lon以太监控网　6.2、10M以太监控网　6.3、1

9、0M以太录波网　　该系统中测控单元是核心与关键所在，它的原理如图2所示，CPU选用了32位单片机，CPU部分采用了嵌入式软件设计，利用实时多任务操作系统及TCP/I