DCS現場總線技術在火電廠的應用

摘 要：簡述現場總線技術的特點，提出總線技術在電廠輔助廠房的應用方案，并對其存在問題進行分析。電廠總線技術的應用是日后發展的主要趨勢。

關鍵詞：現場總線；電廠輔助車間；應用

1 前言

近年來，現場總線技術的應用已在火電廠中逐漸推廣開來。控制系統采用現場總線技術，使其在結構和性能上產生了較大提高?，F場總線作為工廠數字通信網絡的基礎，溝通了生產過程現場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯系?，F場總線不僅是一個基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分部控制系統。

現場總線至今未形成完整統一的國際標準。對于電廠控制過程而言，應用較多的為PROFIBUS和FF總線。其中FF較適用于連續量控制，而PROFIBUS較適用于離散量控制，但同時也適用于連續量控制。本篇主要以PROFIBUS標準來討論總線技術在輔助廠房的應用。

2 現場總線的技術優點

現場總線技術的一個重要特點是不僅能夠傳送過程I/O信號，也能夠將非過程數據通過總線進行輸送。在一個基于現場總線技術的系統中，操作員可以從工作站觀察到工廠內每一臺現場總線設備的內部運行情況。

基于現場總線技術的設備可執行比單純的輸入輸出更多的功能。一臺變送器不僅能夠進行測量，而且還可以完成補償和累計功能；一臺閥門定位器不但能對閥門定位，還可以完成流量的特征化與過程回路的控制等其他功能。

現場總線可從現場設備和儀表取得更多的維護診斷數據。自診斷例行程序對設備的健康狀況進行檢查。通過先進的自診斷功能找出設備的故障是整個現場總線功能鏈中的第一步，它將為整個工廠在生命周期內節約運行成本。

利用對影響磨損的因素進行超前指示，預測將更容易和精確。如符合現場總線規范的閥門定位器通過跟蹤閥桿往復的次數來收集諸如循環動作次數等統計數據，由此來預測因密封件摩擦增加而導致的性能下降。

現場總線在初期和現在以及將來都能帶來大幅度的成本節約，從使用現場總線所能達到的成本節約來看，初期的成本節約表現在較低的購買成本、工程設計與安裝的費用；而長期的成本節約則包括因有了網絡話的設備管理所帶來的較低的維護及運行的成本，還有較低的擴建和改造的費用。

3 PROFIBUS現場總線在輔助車間的應用

3.1 PROFIBUS-DP系統配置方案

過程控制站控制器（DPU）與PROFIBUS協議轉換模件連接，協議轉換模件通過其提供的4個分段接口連接PROFIBUS-DP從站?？蚣軋D如下：

對于具有冗余DP接口的現場總線設備（電動執行機構），采用冗余協議轉換模件和冗余DP段。同時為了減少信號反射，保障通訊質量，一般在網段的末端位置需要加設終端電阻。如下圖：

考慮到大量的智能設備不具有冗余DP口（各類儀表、變送器、電磁閥箱），因此采用冗余協議轉換模件和單DP總線配置方案，通過y-link實現冗余DP網段與單DP網段的轉換。如下圖：

此外由于電子間至就地現場總線通訊箱的距離比較遠，而PROFIBUS-DP電纜在500Kbit/s的通訊速率下的最大傳輸距離只有400m，因此需要使用光電轉換器將電信號轉換成光信號，有效通信距離長達2km。

3.2 PROFIBUS-PA系統配置方案

對于應用PA總線的設備，通過DP鏈接器和DP/PA耦合器將DP網絡轉換為PA網絡，然后與智能現場設備相連。鏈接器作為一個DP從站并調度PA設備，DP/PA耦合器用于實現物理層信號類型轉換和總線供電。此外通過PA分配盒將單根PA信號拆分為多根PA信號，用于從主干線上連接現場儀表。將PA分配盒布置于若干相近的設備之間，可以減少分支電纜長度，降低成本。

4 結論

現場總線技術代表著數字化火電廠的發展方向，目前在國內外電廠已經有了一定規模的使用。隨著我國火電機組容量的不斷增大和電力市場競爭的日益激烈，建設數字化電廠是電力工業自動化和信息化發展的必然趨勢。它將促進企業網絡的快速發展，為企業帶來新的效益，因而會得到廣泛的應用。

參考文獻

[1]聶曉劍.PROFIBUS的現場總線系統應用設計[J].江蘇商報·建筑界，2013，（17）：217-219.

[2]崔逸群，李昱，顏渝坪，等.國產profibus現場總線控制系統在火電廠的全面應用[J].中國電力，2012，45（10）：56-58.

（作者單位：1.中國能源建設集團陜西省電力設計院有限公司；2.施耐德電氣設備工程（西安）有限公司）