融入现场总线技术的DCS在火电厂的应用研究

时间: 2024-07-31 12:33:45 |   作者: 软启动器

  过程控制管理系统的发展趋势,而采用全数字式信号的现场总线技术则是实现数字化电厂的基础。新型控制管理系统以为主体，采用智能化仪表和现场总线技术相结合的方式，实现现设备层的数字化，提高系统的开放性和易扩展性。

  现场总线是用于现场智能设备与自动化控制管理系统之间的开放、全数字式、双向、多站点的通讯系统。现场总线存在多种国际标准，国际电工协会在2000年发布的现场总线种现场总线日，中国国家标准化管理委员会审核检查通过了由全国工业过程测量和控制标准技术委员会(TC124)组织相关单位共同定制的 GB/T20540-2006((IEC-61158TYPE3-Profibus规范》，至此Profibus成为中国首个现场总线国家标准.以现场总线技术为基础的控制管理系统被称为现场总线控制管理系统(FCS)。

  为主体，融人了Profibus现场总线技术。华能秦岭电厂超临界2X660MW空冷机组和辅机控制管理系统均由 FCS165控制管理系统构成。该控制管理系统包括DCS

  和Profibus现场总线种组合模式：DCS与Profibus现场总线个控制站内、单独采用DCS及单独采用Profibus。这3种模式均能够很好的满足电厂不同控制管理系统的要求。

  在单元机组控制管理系统设计中，将A?F制粉、B氢油水等其它系统模块设计为DCS与Profibus合并模式;对于炉膛安全监控系统(FSSS)的公用部分、给水泵汽轮机电液控制管理系统(MEH)、数字式电液控制管理系统(DEH)、电气控制管理系统、公用控制管理系统(电气及汽轮机公用部分)等采用单独DCS模式。辅机FCS165控制管理系统主要是采用单独Profibus模式，并配合采用DCS与Profibus合并模式。为了获得最大的Profibus节点的使用率，未设计单独采用DCS模式。

  采用DCS与Profibus合并模式的FCS165控制管理系统具有3层设备、2层网络，即3+2结构。对于DCS，位于上层的设备有操作员站、工程师站、历史站等.中间层为分布式控制中心(专用控制器FCP01),底层为各种常规模拟量及开关量模件单元。DCS的上层网络是控制中心与人机界面之间的管理网络，为以太网;DCS的下层网络为I/O模件与控制器之间的控制网络，为CAN网络。对于Profibus现场总线，上层设备与DCS上层设备相同，中间层设备除了专用控制器FCP01外，还包括Profibus-DP通讯主站FPB01,底层为支持Profibus协议的现场总线智能设备(变送器、执行器和各种分布式I/O设备等)。Profibus现场总线的上层网络与DCS上层网络相同，为以太网;Profibus现场总线的下层网络是现场总线智能设备与通讯主站之间的控制网络，为Profibus网络。FCS165控制管理系统DCS与Profibus3+2结构及其对比见图1、表2.

  1)1对冗余通讯主站串行连接2个冗余Profibus-DP从站(快速冗余方式)，该方式为站节点冗余，通讯网络不冗余;

  2)2对冗余通讯主站分别连接2个冗余Profibus-DP从站，设计为主站4冗余方式，可达到通讯线路和站节点的综合冗余。可根据设备对机组运行的重要性选用以上2种冗余设计。

  (4)网段上从站数量Profibus-DP从站输人/输出的数据量取决于设备类型，通信协议允许1个Profibus-DP从站的输人/输出数据量最大为244Byte;实验室验证1个网段上包括主、从设备带有中继器最多站点数为67个，不带有中继器最多站点数小于32个。实际设计中1个网段配置的 Profibus-DP和Profibus-PA从站不超过20台.

  (5从站地址分配在组态过程中，按照1个网段下站节点地址不重复的原则，分配各站节点地址。126个站节点地址通常分配为：“0”代表维护系统用设备;“1?3”代表主站;“4?125”代表从站;“126”预留给将要接人总线的新设备。在安装前一定要按照设计地址正确设置每台从站，以避免在默认地址状态下上电时造成从站地址冲突，尤其应避免与 Pro-fibus-PA从站的地址冲突。

  (6)从站组态从站必须与组态中的模块保持一致。在使用二类主站对一类主站和从站进行组态时，对于一些需要就地设置参数的从站，在组态软件中选择从站对应的模块后必须确认就地从站选择的模块与组态软件选择的模块相同。

  (7)Profibus-DP电缆连接采用DB9欧式插针连接器与Profibus-DP电缆连接时，必须在接线槽内将A导线和B导线位置放置正确，且一定要在槽内留有足够的导线长度，使槽内的V型接线条总线的每个末端连接器都一定要使用incoming端连接 Profibus-DP 电缆;直接采用压线端子与Profibus-DP电缆连接时一定要保证A导线和B导线与设备端子一一对应;由于设备上的A导线与B导线接线端子紧密相邻,因此不能使导线在电缆保护层外的铜线头过长，否则易导致短路。

  (8)Profibus-PA电缆连接采用Profibus- PA接线盒连接时，主干路的A导线和B导线必须和Profibus-DP/PA耦合器上的P和P+端保持一致，分支的A导线和B导线一定要与主干路保持一致，并且决不能将A导线或B导线条总线中间段的Profibus-PA接线盒终端电阻跳线置于off位置，将最末端的 Profibus-PA接线盒终端电阻跳线置于on位置。