为了适应信息化时代的需要，火电厂可以通过大量拓展可编程控制器(PLC)和现场总线技术的应用范围来提高全厂综合自动化水平。而现场总线与PLC比较，无论是系统结构，还是系统设计、安装、调试、投运及正常运行、检修维护等方面，都体现了其优越性。下面从分析电厂辅助系统特点入手，对电厂辅助车间应用现场总线技术作简单的可行性研究。
1.1 电厂辅助控制系统特点
火电厂辅助系统可以大致分为水处理、输煤、除灰除渣、暖通、脱硫、网控等，其主要特点是:(1)高度分散化:控制室多，距离远，分散度大，使用传统方法应用或改造，电缆成本将急剧上升;(2)互联互通性差:系统供应厂家采用不同的通信协议，各子系统开放性差，很难互联互通，甚至无法上传至管理信息系统(MIS);(3)值班人员众多:每个控制室需要2-3名值班人员，全厂多达100~2OOA;(4)设备维护量大:设备种类多，先进程度不同，运行维护工作量大。
1.2 采用现场总线技术的可行性
针对辅助控制系统的特点，目前已有电厂在辅助车间应用现场总线技术，实践证明采用现场总线技术效果是明显的，它可为无人值班或少人值班、实现全厂实时监控创造便利条件。
(1)利用当前高度发展的网络通信技术和现场总线技术，将智能设备或模块拄接在总线上构成一个全分布式自动化控制系统。在保持控制设备分布的原则下，在主控室集中监控，可实现管控一体化的综合自动化功能，沟通了现场控制设备之间及其与更高控制管理层网络之间的联系，非常适合火电厂辅助系统高度分散化的特点，为彻底打破自动化系统的信息孤岛创造了有利条件。
(2)利用现场总线技术将相互独立的各个辅助系统集中控制或相对集中控制，实现辅助系统无人值班化，不仅在技术上是辅助系统控制的重大革新，而且逐步取消了分离的控制室，大量减少运行人员，大幅度提高劳动生产率和经济效益，达到减人增效的目的。因此电厂辅助系统采用现场总线技术是可行的，实践证明也是可取的。
二、电厂化验站自动控制系统设计
现代化大型火电厂的发展方向是大机组、高容量、多参数集中监控，对各种现场信号采集的要求也越来越高。水汽品质直接影响电厂的生产效率、系统的安全可靠性及设备的使用寿命，水汽品质的参数必须快速准确地向监控中心、生产车间、化学车间、局域网传送。近儿年来，大多数电厂在在线化学分析仪表应用的基础上实现了计算机自动控制，但由于计算机控制系统中所使用的仪表设备不同、连接方式不同、通信协议不同，给系统的兼容性、可扩展性、稳定性和可维护性等方面带来了很大的困难，现场总线控制系统恰恰能解决以上问题。现介绍元宝山发电厂化验站现场总线控制系统的设计及专家系统的实现情况。
2.1 现场总线控带系统设计概况
目前国际上共有40多种各具特色的现场总线，但没有一种总线能覆盖所有应用领域，而基金会现场总线FF是在过程自动化领域得到广泛支持和具有良好发展前景的技术。该总线协议的Hl部份产品巳经成功应用;它采用设备描述语言DDL，定义了统一的仪表功能模块，确保不同生产厂商产品之间的可互操作性和可互替换性;且其所颁布的现场总线规范具有一定的权威性。基于基金会现场总线的这些优点，选择了SMAR公司的基金会现场总线产品SYSTEM302系统。
根据电厂化验站控制系统的要求，现场全部选用智能型仪表。系统组态软件选用SYSCON，该软件集成在模块化结构设计的SYSTEM302系统中，功能强大，界面友好，可对SYSTEM302系统各个部分进行组态和管理，包括硬件、控制策略、操作接口和通信等。
2.2 系统结构
由于监控过程的控制量不多，采用的FF现场总线智能仪表数量也不太多，且考虑了现场的实际情况，本控制系统采用总线型网络拓扑结构的具有2层结构的现场总线控制系统，专家系统集成在现场总线控制系统的人机界面上。控制系统的结构如图1所示，
整个控制系统的数据通信网络分为2级:监控级和现场级。监控级数据通信网络采用以太网，其通信速率为lOMb/S;现场级数据通信网络采用基金会现场总线，其通信速率为31.25kb/s。
底层控制网络包括2条基金会Hl总线，通过现场总线链路设备(DFI302，网桥)与操作员站连接，"总线一"挂接6台智能温度变送器(TT302). "总线二"挂接5台电流/总线转换器(1F302)和2台现场总线远程I/O(DC302)。这些总线设备通过这2条总线与上层监控级通信。
上层监控级可实现对整个化验站控制系统的监控和管理，实现对底层总线设备的组态、诊断及设备信息管理，并实现与MIS网的互连，将各项实时数据和信息及时送入MIS，供管理层了解查询。
现场设备智能化，通信网络延伸到现场，使现场设备信息量大大增加，这些信息除用于控制外，大量的用于维护、诊断和管理。许多原来需要在现场完成的工作(如校线、诊断、调试)可方便地在控制室操作站上完成。另外，所有现场设备与仪表均可在现场总线技术下进行统一组态，实现彻底的分散控制，简化系统结构，提高系统的可靠性，并同样可随时诊断在线设备的运行状态。
另外，利用现场总线控制系统的数据和信息、专家经验知识以及现场总线智能仪表的特点，在现场总线控制系统的人机界面上开发设计化验站专家系统，实现对化验站水汽运行的安全监督，对故障状态发出报警，对水汽品质给出专家分析意见和相应的处理办法。
2.3 专家系统在现场总线控制系统中的实现
专家系统在现场总线控制系统中的作用是让运行人员参考、借鉴和运用现场专家的经验来指导运行。化验站专家系统是研究水汽取样、仪表、水汽品质分析的故障诊断专家系统，系统对运行中发生的故障迸行检测和诊断，提出相应的参考对策，并在此基础上，进一步对水汽品质提出专家分析意见，以确保故障的提前报警和尽量避免故障发生，并给出整个水汽系统实时运行状态的专家评审意见。
本专家系统采用定时启动方式以定时监控化学量参数。现以发生"化验站各点水样温度均高于40℃这一异常为例，具体介绍专家系统的诊断过程(见图2）。
如图2所示，当通过现场总线控制系统检测到化验站各点水样温度都发生异常时，首先处理前台部分的功能，如报警、使监测界面的颜色发生改变等;同时，在后台启动指标异常判断数据库和故障记录库、自动诊断库等。其中，"指标异常判据库"的作用是提供诊断化学量参数异常的判断内容;后台启动的"故障记录库"的作用是自动记载化学指标异常的日期、时间、故障表现及建议措施等，此项工作是在后台自动运行，供日后用户查询时使用;"自动诊断库"是在诊断过程自动发生后，存储指标异常判据结果的地方，该库的作用是供日后或现场查看专家系统的诊断结果，整个专家系统的功能可以通过该库的"诊断结果"域反映出来。
三、系统功能
电厂化验站现场总线控制系统实现的功能主要有以下方面:
(1)实现对整个化验站的全面监控(包括对化验站模拟量信号和水样温度信号的显示、温度信号越限报警、参数设置、电磁阀的控制等)，实现现场无人巡检，在操作员站即可了解现场设备的运行情况和各种状态参数，并通过专家系统对故障进行判断、诊断;
(2)实现对水汽化学取样架所采集的各路水样的电导率、溶氧量、pH值、钠、二氧化硅和磷酸根等化学量的在线监测;
(3)实时信息显示，历史数据查询;
(4)运行统计报表记录;
(5)参数报警值的实时和历史显示;
(6)对水汽品质进行安全监督和诊断:化验站水汽监督专家系统，对化验站水汽运行进行安全监督，针对故障状态发出报警，并对水汽品质给出专家分析意见和相应的处理办法。
(7)实现与电厂MIS相连，使系统的各项实时数据及时送入MIS，从而可通过网络将监测、控制、统计数据和设备基本信息及故障等信息提供给其他用户。
四、结语
将现场总线技术应用于电厂辅助控制系统，并实现与专家系统的无缝结合，促进了现场信息、监控信息和管理信息的融合、交流和互动。使基础自动化、管理自动化和决策自动化有机结合，不仅有效地保证了机组的安全经济运行，而且也大大提高了电厂的运行管理水平。
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