摘要:現(xiàn)場(chǎng)總線作為過(guò)程控制領(lǐng)域的新技術(shù)，應(yīng)用日益成熟和廣泛。文章在論述Profibus-DP總線通信協(xié)議和網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的基礎(chǔ)上，分析了現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)在火電廠應(yīng)用的潛在問(wèn)題和可行性，列舉了Profibus-DP應(yīng)用實(shí)例。最后探討了Profibus-DP在國(guó)內(nèi)首次應(yīng)用的范圍和深度。 關(guān)鍵詞: 現(xiàn)場(chǎng)總線；通信協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)；現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)

Application Of Profibus DP Field Bus In Thermal Power Stations

[align=center]Cui Jiansheng （Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Provmce） Hall Jifeng （Information Center Of Forestry Industry General Bureau of Heilongjiang Province） Zhao Chunfeng[/align]（Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Province） Abstract：Field busis widely used in process control field as a new technology．The communication protocol and networkconstitute of Profibus DP are described in the article．Some potential problems and feasibility ale enumerated about FCS’application in fossil fuel power plant．In the end the domestic application for the first time is discussed about its extensionand deepness． Key words：field bus；com unication protoeol；network；field bus control system 　　現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是20世紀(jì)9o年代推出的自控新技術(shù)，它主要應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)。它將專用微處理器置人傳統(tǒng)的測(cè)量控制儀表，采用簡(jiǎn)單的雙絞線把它們連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)信息交換和數(shù)據(jù)傳輸，形成適應(yīng)各種實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 　　目前國(guó)際上存在多種總線標(biāo)準(zhǔn)，包括IEC61158—2、Foundation Fieldbus、Profrbus、Eonworks、HART、CAN 等。Profibus是目前國(guó)際上推廣速度最快、用戶最多、應(yīng)用范圍最廣、最有發(fā)展前景的總線之一。 　　Profibus是一種國(guó)際性的開放式現(xiàn)場(chǎng)總線， 目前世界上許多自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)廠家都為它們生產(chǎn)的設(shè)備提供Profibus接口。Profibus已經(jīng)廣泛應(yīng)用于加工制造、過(guò)程控制和樓宇自動(dòng)化。 　　Profbus在各行業(yè)的應(yīng)用正被逐漸認(rèn)可和接受，但對(duì)于在安全性有無(wú)限要求的電廠中的應(yīng)用，則還需要Profibus DP總線技術(shù)的不斷完善和成熟。 　　現(xiàn)階段，舍棄DCS而改用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（FieldbusContrlo System，F(xiàn)CS）的顧慮主要在于：在DCS中，控制單元及通信總線都采用冗余配置，提高系統(tǒng)的可靠性，而在FCS的應(yīng)用中，總線本身的故障以及某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障對(duì)整個(gè)FCS的影響難以預(yù)計(jì)和評(píng)估；由于FCS中的控制功能分散到現(xiàn)場(chǎng)智能儀表，這種模式只能應(yīng)用于控制規(guī)模較小、控制回路相對(duì)獨(dú)立，不需要復(fù)雜協(xié)凋的控制過(guò)程。而后者幾乎否定了目前FCS在火電廠中取代DCS成為現(xiàn)場(chǎng)總線獨(dú)立應(yīng)用的可能性。所以，現(xiàn)場(chǎng)總線只能作為DCS的一部分，重要信號(hào)送人DCS，由DCS完成聯(lián)鎖和遠(yuǎn)程控制；同時(shí)智能型現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備也可進(jìn)行自診斷和邏輯控制。目前，這種應(yīng)用模式在國(guó)外電力行業(yè)已有不少應(yīng)用業(yè)績(jī)，但國(guó)內(nèi)尚無(wú)涉及。 　　德國(guó)部分電廠就廣泛地在汽水循環(huán)、煙氣系統(tǒng)和機(jī)組協(xié)調(diào)等沒(méi)有本案要求的現(xiàn)場(chǎng)控制中，采用了Profibus DP現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和設(shè)備，并把它們納入DCS控制?？偩€設(shè)備主要為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、馬達(dá)接觸器的智能接口和電磁閥智能接口?？偩€設(shè)備的有關(guān)邏輯組態(tài)和控制功能在DCS中完成，同時(shí)還應(yīng)用了HART總線用于模擬量信號(hào)的傳輸。 　　西門子公司作為Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的積極倡導(dǎo)者，不可避免的會(huì)把現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的精華融人自己的DCS控制系統(tǒng)，從而使他們的DCS用戶有可能享受由Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線帶來(lái)的受益，而無(wú)需考慮不同系統(tǒng)之間的兼容性。 　　在單元機(jī)組的開、閉式水系統(tǒng)中的電動(dòng)門控制采用Profibus DP總線技術(shù)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用一體化智能型產(chǎn)品，帶有雙通道PROFIBUS—DP冗余總線接口，作為DP從站掛在總線上。為了提高安全性可靠性，總線光纖、作為總線上的第一類DP主站的AP和相應(yīng)的光電轉(zhuǎn)換裝置都采用了冗余結(jié)構(gòu)，這是國(guó)內(nèi)首家在過(guò)程控制中采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的火力發(fā)電廠。 　　在我國(guó)部分建設(shè)中的電廠，在補(bǔ)給水處理系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)采用二層通訊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，鏈路設(shè)備和主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用冗余配置?？刂葡到y(tǒng)上層即人機(jī)終端與主控制器之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，配置三臺(tái)工控機(jī)，工控機(jī)通過(guò)四臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)，與二套冗余控制器相連接，以太網(wǎng)交換機(jī)采用rIP形式接口，四臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成光纖高速路網(wǎng)，通訊速率為100M位，秒波特率?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層之間采用現(xiàn)場(chǎng)總線通訊，總線選用PROFIBUS—DP。通訊的連接介質(zhì)主環(huán)網(wǎng)采用光纜，分支現(xiàn)場(chǎng)總線通訊選用總線電纜。由于電廠鍋爐補(bǔ)給水和廢水的各控制工藝都相對(duì)獨(dú)立，因此在系統(tǒng)構(gòu)成上以工藝分類來(lái)配置系統(tǒng)硬件，配置二套冗余的主控制器。一套冗余主控制器用于鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，另一套冗余控制器系統(tǒng)用于廢水系統(tǒng)，同時(shí)各自有兩條由光電耦合器組成的現(xiàn)場(chǎng)總線環(huán)形光纜網(wǎng)，構(gòu)成冗余配置，所有現(xiàn)場(chǎng)儀表、智能電機(jī)控制器、變頻器可直接連接到現(xiàn)場(chǎng)總線上。變送器、氣動(dòng)閥門定位器可通過(guò)DP／PA耦合器連接到現(xiàn)場(chǎng)總線上。 　　控制系統(tǒng)中低壓電器設(shè)備（MCC）采用智能電機(jī)控制器，該控制器具有現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口功能。因此配上相應(yīng)的斷路器、接觸器可構(gòu)成完整的智能控制保護(hù)單元。加藥泵的電動(dòng)機(jī)采用帶總線的變頻器。 　　鍋爐補(bǔ)給水的陰陽(yáng)離子床氣動(dòng)隔膜閥的電磁控制閥，采用具有總線接口的閥島來(lái)控制，閥島能方便地與現(xiàn)場(chǎng)總線進(jìn)行連接。 　　現(xiàn)場(chǎng)的壓力變送器、溫度變送器、．流量變送器、液位變送器、化學(xué)分析儀表等儀表采用帶PA總線接口的工業(yè)儀表，氣動(dòng)閥門定位器亦采用隊(duì)總線，這些儀表設(shè)備都能通過(guò)DP／PA耦合器連接到網(wǎng)絡(luò)上。 　　FCS作為第五代過(guò)程控制體系結(jié)構(gòu)，目前還處于發(fā)展階段，其核心是總線協(xié)議，即遵循國(guó)際通用的總線標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)總線實(shí)現(xiàn)的FCS可解決各DCS廠家之間的信息孤島問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)不同廠家總線設(shè)備之間的信息全數(shù)字、雙向串行傳輸和徹底分散的控制功能。 　　現(xiàn)場(chǎng)總線本身可以組成從底層到高層的通信和控制網(wǎng)絡(luò)，只是純現(xiàn)場(chǎng)總線模式的控制系統(tǒng)在火力發(fā)電廠中的應(yīng)用但并不成熟，還不能完全解決大型機(jī)組之間信息聯(lián)鎖、保護(hù)控制等諸多方面的問(wèn)題，但作為比分散控制系統(tǒng)更為先進(jìn)的控制技術(shù)，它的充分應(yīng)用和蓬勃發(fā)展是科技進(jìn)步的必然。