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摘要：在电厂控制系统中，DCS具有十分重要的地位，通过DCS可以实时反映系统运作信息，有效减少操作复杂性，提高电厂工作的安全性和可靠性。DCS控制系统在目前的电厂中已经得到了广泛的应用，其本身就具有一定的安全性以及稳定性，是一种较为成熟化的系统类型。而现场总线控制系统则是一种控制分散化的系统，现场总线在电厂中的应用逐渐呈现出数字化以及智能化的发展趋势，在市场需求不断提升的情况下，现场总线的生产量也逐渐的加大，其在工业领域中所占据的比例也会越来越大。DCS控制系统已经较为成熟稳定，现场总线控制系统（FCS）由于其智能化数字化的技术特点，越来越多的应用到电厂管理中。本文分别对两个控制系统进行了概述，希望通过对其控制特点的比较阐明DCS控制系统与现场总线技术在电厂中的应用模式。
关键词：电厂;DCS控制系统;现场总线;应用;问题
随着电厂规模及系统复杂程度的增加，电厂系统的控制难度也在越来越大，同时热工系统、电气系统对于DCS的要求也越来越高。为了满足日益提高的功能及性能要求，DCS需要通过与先进智能技术进行融合并不断进行完善。随着全国各地电力项目的启动，使各生产DCS系统的生产企业有了广阔的市场[1]。因此，人们对DCS系统的要求更高了。人们不再是单纯的要求增加控制功能这样简单的问题，而是要求增强DCS系统可靠性和稳定性，减少运行人员的操作量，减少检修人员的工作量，提高DCS自动化水平，对过程控制响应快，减少通信部分的故障[2]。下面本文就主要针对电厂DCS控制系统与现场总线的应用问题进行深入的探究。
一、DCS控制系统
（一）DCS控制系统简介
DCS控制系统又称为集散控制系统，是目前较为先进和合理的过程控制系统。这种分布式控制系统集合了计算机技术、网络技术、电控技术，通常由现场控制站（I/O）、电源、高性能的中央处理器以及网络接口等单元组成[3]。在科学技术高速发展的今天，信息管理技术也被应用到DCS控制系统中，就现阶段的DCS控制系统来说，其能够实现对过程的控制以及信息的有效管理。这一系统在目前的各个行业中均有着广泛的应用。DCS控制系统的意义在于“分散控制，集中管理”[4]。过程控制分散好处就在于把危险分散，由于过程控制器完成的功能不同，承担的任务不同，所以当一个控制器出现问题，不会影响其他控制器稳定运行，同时集中管理是把分散的部分集中管理，协调分散的控制器能够共同完成一项控制任务。以往的控制系统确实也体现了这种意义。
（二）DCS控制系统特点
1.较高的可靠性。由于采用了容错设计的系统结构，分散控制过程中某一计算机的错误和故障并不会对其他部分产生影响，从而保障了整个系统仍能正常运作。而且每个控制站的任务相对而言更加单一，控制过程也就简单不变，从而提高了每个控制点的安全性[5]。另外，目前的DCS控制系统内部加设了很多其他的功能，有效的实现了对WINDOWS操作平台的自动化管理。
2.较高的开放性。每个现场控制站的设计都采用标准化、模块化和系类化的方式，各个控制站之间通过局域网等进行信息通讯和传输，方便维修和扩充。
3.综合性和专业性。传统的DCS控制系统只能够单纯的为用户提供单独的控制平台，用户可以依据组态来使得系统被有效的控制。就目前的DCS控制系统来说，其内部加设了很多其他的功能，有效的实现了对WINDOWS操作平台的自动化管理[6]。
DCS在改进自身接口方面做出了很多研究，接口能力显著提升。DCS不断提高自己向下接口能力，多数的DCS提供了与各种标准只能仪表通讯和通用PLC的通讯接口。在DCS控制系统的实际应用中，DCS能够控制各功能操作系统，控制室面积不断缩小的同时，企业经济效益不断增强。
二、现场总线系统
（一）现场总线系统简介
现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初國际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络系统[7]。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
（二）现场总线系统特点
1.较强的开放性。现场总线极大程度的开放了控制系统，通信协议一致开放，使用户在选择控制系统时不必过多考虑技术垄断和设备垄断的问题存在，各个厂家只要遵从标准，就完全可以实现不同厂家的设备之间实现信息互换。
2.互操作性和互用性。互操作性在互联的设备之间，系统之间的信息的传递与沟通，而互用则意味着对不同生产厂家的性能类似的设备可进行更换而实现相互替换。
3.高度分散性。现场总线已构成一种全新的全分散控制系统的体系结构。它把控制功能下放到现场，每个控制回路完全由分散的现场仪表来实现。同时它又允许在控制室的人机界面上对现场仪表进行运行操作、调整和信息集中管理[8]。
（三）现场总线系统优点
1.减少维修工作量，提高工作效率。现场总线和就地设备都是通过网络进行数据传输，人们在进行维修工作时对现场设备的检查完全可以在工程师站或操作员站得以实现，对现场设备的设置通过网络直接下载到现场设备当中，并通过定期对参数的检查间接的确定设备是否故障。
2.可提高机组的安全性。现在的DCS系统有很多情况下出现信号接地把控制系统的IO卡件烧毁或控制系统的电源短路失电，造成系统在故障状态下运行，或者出现非计划停运。
3.现场设备的免维护量提高。由于采用了现场智能设备，所以检修工作大大降低，同时现场设备免维护的量加大，设备可以保证能够长周期稳定的运行。
三、电厂DCS控制系统与现场总线应注意的问题
（一）现场总线噪音 由于所有的现场设备完全连接到现场总线的网络当中，连接处必然使用TAP接头，这种接头长期处于现场环境較为恶劣的地方，就会出现网络噪音的现象，继而出现设备与网络连接错误的报警，所以现场总线对现场的卫生条件，现场的振动条件都有严格的要求。
（二）冗余
现场总线设计思想，低速部分是不要冗余的，因为现场总线已经分散了危险，现场仪表在现场可以自成调节回路而实现自主调节。虽然是这样，但是由于没有冗余功能，所以一旦总线故障，虽然可以完全依靠就地来完成功能调节，却无法让运行人员监视到全系统运行状况。
（三）对机组保护设计应重点考虑
电厂中热控最重要的是对热控保护的严格设计，防止保护不发生误动同时也要保证保护不发生拒动，要求在控制系统的IO卡件以及设备上要求采用三取二的要求：如汽包水位、炉膛负压的设计在DCS上要求分别进入三个不相同的IO卡件当中，三个不同的IO卡件分属不同的控制站，达到保护不因为一个设备、一个IO卡件、一个控制站的故障而导致的保护误动现象。
四、现场总线与DCS的比较
DCS在火力发电厂热工控制系统中已经得到了广泛应用。目前，许多由DCS实现的功能，如FSSS系统已安全地用PLC系统来实现，只要PLC不断在以下几方面加以改进，PLC完全有可能在功能上变成DCS。与发展较为成熟的DCS控制系统相比，现场总线表现出了更加系统结构更为简单，从设计、安装、监测、维护以及用户体验来说，都表现出了较大的优越性。
（一）节省了投资和维护成本
由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感器控制报警和计算功能，因而减少变送器的数量，不再需要单独的调节器、计算单元等，也不需要DCS系统的信号接收板块，隔离放大器等，以及它们之间复杂的接线，用工控机作为操作员站，从而可节省一大笔硬件投资。而由于传输速度和系统可靠性的提升，故障检测和排除也更加准确简捷，从而减少了维修费用。
（二）智能化程度高
用户总线系统中的电气设备实现了智能化管理，可以通过数字化信号进行计算机之间的信息连接，极大的降低了传输误差，而且结构更加简单，减少了信息的往返传输，因此提高了系统的可靠性。
（三）赋予用户高度的系统集成主动权
由于现场总线系统具有开放性，故障发生时，现场总线允许用户在多家生产厂家中进行选择，打破了原有的设备的选择范围限定，从而使得用户掌握较大的主动权。
结语：
综上所述，现场总线应用与DCS控制系统各有其应用的优势，在电厂生产中占据着重要的地位。如果要使DCS继续发展，现场总线技术无疑为这种发展提供了一个广阔的发展空间。各个DCS系统的厂商不断围绕着这一技术开发研制新的控制系统，这一发展方向预计着新的DCS技术革命即将到来。DCS控制和现场总线系统各有特点，可以通过网络互连实现信息共享，减少设备运行和信息采集成本。通过对比分析可知，由于现场总线的应用具有更高的节能性，可以减少硬件的数量和投资的成本，同时能够减少安装费用的支出以及用户维护费用的耗费。现场总线的应用和DCS控制系统通过合理的方法整合将成为电厂自动化控制未来的发展趋势。
参考文献：
[1]张钧勃.电厂DCS控制系统与现场总线的应用问题[J].黑龙江科技信息，2016（8）：50-50.
[2]赵鹏.解析电厂DCS控制系统与现场总线控制系统（FCS）的应用问题[J].山东工业技术，2016（20）：199.
[3]崔逸群，李哲毓，李昱，等.融入现場总线技术的DCS在火电厂的应用研究[J].热力发电，2013，42（2）：106-109.
[4]符志强.浅谈现场总线技术在火电厂的应用前景[J].科技创新与应用，2014（22）：148-148，149.
[5]平国楠，王琦，关燕鹏，等.基于西门子PCS7的多现场总线控制系统通讯[J].自动化与仪表，2018，33（2）：82-85.
[6]赵延良.火电厂热工与电气控制系统一体化应用分析[J].建筑工程技术与设计，2018（31）：2913.
[7]秦书超.现场总线结构在电厂控制系统中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017（22）：2560-2560.
[8]袁晓晨.简析热工自动化DCS控制系统在火电厂的应用发展[J].房地产导刊，2015（23）：241-241.
关键词：电厂;DCS控制系统;现场总线;应用;问题
随着电厂规模及系统复杂程度的增加，电厂系统的控制难度也在越来越大，同时热工系统、电气系统对于DCS的要求也越来越高。为了满足日益提高的功能及性能要求，DCS需要通过与先进智能技术进行融合并不断进行完善。随着全国各地电力项目的启动，使各生产DCS系统的生产企业有了广阔的市场[1]。因此，人们对DCS系统的要求更高了。人们不再是单纯的要求增加控制功能这样简单的问题，而是要求增强DCS系统可靠性和稳定性，减少运行人员的操作量，减少检修人员的工作量，提高DCS自动化水平，对过程控制响应快，减少通信部分的故障[2]。下面本文就主要针对电厂DCS控制系统与现场总线的应用问题进行深入的探究。
一、DCS控制系统
（一）DCS控制系统简介
DCS控制系统又称为集散控制系统，是目前较为先进和合理的过程控制系统。这种分布式控制系统集合了计算机技术、网络技术、电控技术，通常由现场控制站（I/O）、电源、高性能的中央处理器以及网络接口等单元组成[3]。在科学技术高速发展的今天，信息管理技术也被应用到DCS控制系统中，就现阶段的DCS控制系统来说，其能够实现对过程的控制以及信息的有效管理。这一系统在目前的各个行业中均有着广泛的应用。DCS控制系统的意义在于“分散控制，集中管理”[4]。过程控制分散好处就在于把危险分散，由于过程控制器完成的功能不同，承担的任务不同，所以当一个控制器出现问题，不会影响其他控制器稳定运行，同时集中管理是把分散的部分集中管理，协调分散的控制器能够共同完成一项控制任务。以往的控制系统确实也体现了这种意义。
（二）DCS控制系统特点
1.较高的可靠性。由于采用了容错设计的系统结构，分散控制过程中某一计算机的错误和故障并不会对其他部分产生影响，从而保障了整个系统仍能正常运作。而且每个控制站的任务相对而言更加单一，控制过程也就简单不变，从而提高了每个控制点的安全性[5]。另外，目前的DCS控制系统内部加设了很多其他的功能，有效的实现了对WINDOWS操作平台的自动化管理。
2.较高的开放性。每个现场控制站的设计都采用标准化、模块化和系类化的方式，各个控制站之间通过局域网等进行信息通讯和传输，方便维修和扩充。
3.综合性和专业性。传统的DCS控制系统只能够单纯的为用户提供单独的控制平台，用户可以依据组态来使得系统被有效的控制。就目前的DCS控制系统来说，其内部加设了很多其他的功能，有效的实现了对WINDOWS操作平台的自动化管理[6]。
DCS在改进自身接口方面做出了很多研究，接口能力显著提升。DCS不断提高自己向下接口能力，多数的DCS提供了与各种标准只能仪表通讯和通用PLC的通讯接口。在DCS控制系统的实际应用中，DCS能够控制各功能操作系统，控制室面积不断缩小的同时，企业经济效益不断增强。
二、现场总线系统
（一）现场总线系统简介
现场总线（Fieldbus）是80年代末、90年代初國际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化、楼宇自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络系统[7]。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术，已经受到世界范围的关注，成为自动化技术发展的热点，并将导致自动化系统结构与设备的深刻变革。
（二）现场总线系统特点
1.较强的开放性。现场总线极大程度的开放了控制系统，通信协议一致开放，使用户在选择控制系统时不必过多考虑技术垄断和设备垄断的问题存在，各个厂家只要遵从标准，就完全可以实现不同厂家的设备之间实现信息互换。
2.互操作性和互用性。互操作性在互联的设备之间，系统之间的信息的传递与沟通，而互用则意味着对不同生产厂家的性能类似的设备可进行更换而实现相互替换。
3.高度分散性。现场总线已构成一种全新的全分散控制系统的体系结构。它把控制功能下放到现场，每个控制回路完全由分散的现场仪表来实现。同时它又允许在控制室的人机界面上对现场仪表进行运行操作、调整和信息集中管理[8]。
（三）现场总线系统优点
1.减少维修工作量，提高工作效率。现场总线和就地设备都是通过网络进行数据传输，人们在进行维修工作时对现场设备的检查完全可以在工程师站或操作员站得以实现，对现场设备的设置通过网络直接下载到现场设备当中，并通过定期对参数的检查间接的确定设备是否故障。
2.可提高机组的安全性。现在的DCS系统有很多情况下出现信号接地把控制系统的IO卡件烧毁或控制系统的电源短路失电，造成系统在故障状态下运行，或者出现非计划停运。
3.现场设备的免维护量提高。由于采用了现场智能设备，所以检修工作大大降低，同时现场设备免维护的量加大，设备可以保证能够长周期稳定的运行。
三、电厂DCS控制系统与现场总线应注意的问题
（一）现场总线噪音 由于所有的现场设备完全连接到现场总线的网络当中，连接处必然使用TAP接头，这种接头长期处于现场环境較为恶劣的地方，就会出现网络噪音的现象，继而出现设备与网络连接错误的报警，所以现场总线对现场的卫生条件，现场的振动条件都有严格的要求。
（二）冗余
现场总线设计思想，低速部分是不要冗余的，因为现场总线已经分散了危险，现场仪表在现场可以自成调节回路而实现自主调节。虽然是这样，但是由于没有冗余功能，所以一旦总线故障，虽然可以完全依靠就地来完成功能调节，却无法让运行人员监视到全系统运行状况。
（三）对机组保护设计应重点考虑
电厂中热控最重要的是对热控保护的严格设计，防止保护不发生误动同时也要保证保护不发生拒动，要求在控制系统的IO卡件以及设备上要求采用三取二的要求：如汽包水位、炉膛负压的设计在DCS上要求分别进入三个不相同的IO卡件当中，三个不同的IO卡件分属不同的控制站，达到保护不因为一个设备、一个IO卡件、一个控制站的故障而导致的保护误动现象。
四、现场总线与DCS的比较
DCS在火力发电厂热工控制系统中已经得到了广泛应用。目前，许多由DCS实现的功能，如FSSS系统已安全地用PLC系统来实现，只要PLC不断在以下几方面加以改进，PLC完全有可能在功能上变成DCS。与发展较为成熟的DCS控制系统相比，现场总线表现出了更加系统结构更为简单，从设计、安装、监测、维护以及用户体验来说，都表现出了较大的优越性。
（一）节省了投资和维护成本
由于现场总线系统中分散在设备前端的智能设备能直接执行多种传感器控制报警和计算功能，因而减少变送器的数量，不再需要单独的调节器、计算单元等，也不需要DCS系统的信号接收板块，隔离放大器等，以及它们之间复杂的接线，用工控机作为操作员站，从而可节省一大笔硬件投资。而由于传输速度和系统可靠性的提升，故障检测和排除也更加准确简捷，从而减少了维修费用。
（二）智能化程度高
用户总线系统中的电气设备实现了智能化管理，可以通过数字化信号进行计算机之间的信息连接，极大的降低了传输误差，而且结构更加简单，减少了信息的往返传输，因此提高了系统的可靠性。
（三）赋予用户高度的系统集成主动权
由于现场总线系统具有开放性，故障发生时，现场总线允许用户在多家生产厂家中进行选择，打破了原有的设备的选择范围限定，从而使得用户掌握较大的主动权。
结语：
综上所述，现场总线应用与DCS控制系统各有其应用的优势，在电厂生产中占据着重要的地位。如果要使DCS继续发展，现场总线技术无疑为这种发展提供了一个广阔的发展空间。各个DCS系统的厂商不断围绕着这一技术开发研制新的控制系统，这一发展方向预计着新的DCS技术革命即将到来。DCS控制和现场总线系统各有特点，可以通过网络互连实现信息共享，减少设备运行和信息采集成本。通过对比分析可知，由于现场总线的应用具有更高的节能性，可以减少硬件的数量和投资的成本，同时能够减少安装费用的支出以及用户维护费用的耗费。现场总线的应用和DCS控制系统通过合理的方法整合将成为电厂自动化控制未来的发展趋势。
参考文献：
[1]张钧勃.电厂DCS控制系统与现场总线的应用问题[J].黑龙江科技信息，2016（8）：50-50.
[2]赵鹏.解析电厂DCS控制系统与现场总线控制系统（FCS）的应用问题[J].山东工业技术，2016（20）：199.
[3]崔逸群，李哲毓，李昱，等.融入现場总线技术的DCS在火电厂的应用研究[J].热力发电，2013，42（2）：106-109.
[4]符志强.浅谈现场总线技术在火电厂的应用前景[J].科技创新与应用，2014（22）：148-148，149.
[5]平国楠，王琦，关燕鹏，等.基于西门子PCS7的多现场总线控制系统通讯[J].自动化与仪表，2018，33（2）：82-85.
[6]赵延良.火电厂热工与电气控制系统一体化应用分析[J].建筑工程技术与设计，2018（31）：2913.
[7]秦书超.现场总线结构在电厂控制系统中的应用[J].建筑工程技术与设计，2017（22）：2560-2560.
[8]袁晓晨.简析热工自动化DCS控制系统在火电厂的应用发展[J].房地产导刊，2015（23）：241-241.