國內大型百萬火電機組國產現場總線設備管理系統的首次成功應用

郭秋艷（神華福能發電有限責任公司，福建　石獅　362712）李昱（杭州和利時自動化有限公司，浙江　杭州　310018）沈鐵志（神華福能發電有限責任公司，福建　石獅　362712）

國內大型百萬火電機組國產現場總線設備管理系統的首次成功應用

郭秋艷（神華福能發電有限責任公司，福建石獅362712）
李昱（杭州和利時自動化有限公司，浙江杭州310018）
沈鐵志（神華福能發電有限責任公司，福建石獅362712）

本文主要介紹了和利時總線設備管理系統HAMS在1000MW大容量機組上的應用，并結合該工程的實際應用過程，從系統概況、FDT/DTM 與EDDL技術介紹，以及主要事例等方面進行了詳細的分析，總結了應用經驗。該系統在神華福能發電有限責任公司2×1000MW機組的應用表明，可實現集成儀表的遠程配置與診斷，為多種類型儀表的統一管理提供平臺，改變了傳統的維護工作流程，滿足數字化電廠的自動化要求。

1000MW；設備管理系統；FDT/DTM EDDL

1　引言

進入21世紀以來，隨著自動化控制系統的發展，人們對現場測量技術和控制設備性能的要求也隨之提高。為了使設備維護更具有科學依據，人們不僅要求現場設備能夠提供過程測量信息，還要求能提供設備自身及控制過程的診斷信息、管理信息等非控制信息。目前國外的設備管理系統已經能夠實現對智能設備的基本管理，而國內的設備管理系統的應用卻一片空白［1］。

和利時公司的總線設備管理系統（HAMS），在神華福能發電有限公司的成功應用，填補了國內電力行業國產系統在該應用領域的空白，提高了總線設備的可靠性與可用性，減少現場儀表的損耗，降低設備的維護成本，充分發揮了總線系統的優勢，對神華福建能源公司“數字化電站”建設意義重大。

2　設備管理系統概述

HAMS 設備管理系統是和利時公司針對工廠設備資產管理的解決方案。系統以 HART、PROFIBUS協議為基礎，以 EDDL 、FDT/DTM為技術手段，集數據采集和數據分析于一體，為用戶提供一個快速方便的統一管理平臺。HAMS 提供的設備管理與維護功能，使智能設備發揮最大效益，減少儀表的損耗并降低維護成本。并通過對設備的狀態監測及診斷，對設備進行主動性維護和預測性維護，提高整個工廠設備的可靠性與可用性，實現可完全替代傳統手操器的功能。

2.1HAMS網絡架構圖（如圖1所示）

本系統采用C/S模式、工業以太網實現集中設備信息存儲、實時現場總線設備信息通訊和分布式客戶端設備管理。服務器與網橋進行現場設備數據交換，獲取設備信息，并將數據及客戶端操作記錄存儲。設備管理系統主機以請求/響應命令（如變送器修改參數），通過冗余工業以太網和服務器將命令傳遞給現場設備，對現場設備實施控制?？蛻舳伺c服務器直接相連，沒有中間環節，響應速度快，運行穩定，安全性能好。

圖1　HAMS網絡架構圖

2.2設備管理系統的主要功能介紹

HAMS系統支持對現場安裝的智能儀表實現數據讀取與組態、故障診斷及監測、維護流程管理、動態臺賬管理和日志記錄等功能，提供的主要功能描述如下：

（1）遠程配置。足不出戶，在控制室或儀表車間實現儀表量程上下限、單位等各種智能化參數的配置和組態。

（2）故障診斷。無需進入現場或拆下儀表，就可以查看儀表的診斷狀況，快速定位儀表故障，為儀表維修提供依據。

（3）標定提醒。輕松設計標定方案，自動生成儀表標定時間。

（4）日志記錄。自動記錄所有組態變化和操作，可隨時追溯歷史操作和影響，避免人為誤操作。

（5）資產優化。實現設備臺賬等資產管理的優化策略，減少浪費，提高設備利用率。

2.3設備管理系統的應用流程介紹

（1）通過工程師站的設備組態數據自動建立工程設備項目樹。

（2）系統自動對工程中智能型設備進行管理界面的版本匹配。

（3）通過設備維護導出設備臺賬，在設備臺賬中修改設備位號（KKS碼）及設備描述，然后導入系統，項目樹便會以KKS碼的形式顯示設備，便于使用和查找。

（4）管理軟件可結合DCS的報警信息、總線拓撲畫面以及狀態解析畫面，共同進行設備管理及數據分析。

（5）在設備狀態解析畫面中發現問題或某臺設備需要修改參數時，則需進入HAMS設備管理系統，在管理系統中可快速獲取全部設備的在線、離線狀態，并且可以以文件的形式進行保存，然后根據設備描述或KKS編碼查找到需要進行管理的設備。

（6）對設備進行遠程管理和維護后，所有操作記錄會自動進入日志記錄中［2］。

3　FDTIDTM、EDDL技術

3.1FDT/DTM、EDDL技術介紹

FDT是現場設備與控制系統或工程和資產管理工具之間進行數據交換的一種標準化的接口規范。通過FDT，可以方便地借助任何提供該接口的上位系統對設備進行訪問和配置。FDT不是一種新的現場總線協議，它可以與任何通信協議一起使用。FDT是一種獨立于供應商的、開放的、公開的和易于使用的規范。在工廠或應用的整個生命周期內都需要來自過程的現場信息。FDT支持工廠生命周期的所有階段：工程施工、安裝、調試、生產和維護。

DTM是一種由設備制造商開發的軟件組件，包含設備相關的應用軟件。設備制造商對DTM功能和質量負責。DTM與設備一起提供，它不是一種獨立的工具，DTM通常需要FDT框架應用來運行。

EDDL是一種精確的數據聲明，用于對設備進行描述；它不是一種設備驅動軟件。這種聲明基于關鍵字，很像 XML 或者HTML 網頁中的標簽，包括數據類型、名稱、多語言幫助文檔、分類、單位、范圍和其他內容［3］。

3.2FDT/DTM的優勢

（1）集中在工作間通過直接訪問現場設備進行規劃、調試、診斷和維護服務。

（2）完整一致地對過程控制系統、現場總線和設備進行配置和文檔管理。

（3）為過程控制系統和現場設備組織公用的數據。

（4）集中進行數據管理和數據安全性保證。

（5）簡單而迅速地將不同設備類型集成到過程控制系統中。

（6）本地語言支持。

（7）支持多用戶情景操作。

眾所周知，智能設備的可互操作性是提高工廠運行可靠性和減少啟動次數的關鍵。在工業自動化領域，FDT技術可以利用DTM提供這種可互操作性。通過DTM，用戶可以設置設備參數，通過圖形化界面操作設備，并且從任意地點獲取高級的診斷信息。

在當今的市場中，工廠資產的最大化利用是成功的關鍵。DTM為縱向和橫向數據流提供了一個集中的遠程采樣點，能夠有效減少現場維修的次數，降低啟動和調試費用，進而為客戶提供一個更安全的工作環境。

3.3FDT/DTM技術和EDDL技術的比較分析

FDT/DTM和EDDL技術代表了兩大陣營在現場設備系統集成技術上各自不同的解決方案，兩種設備描述方案間最大區別在于：

（1）FDT/DTM技術是以一種主動的方式在設備DTM中通過設備驅動方式封裝設備數據和功能；而 EDDL是以一種被動的方式在EDD文件中將設備數據和功能封裝起來。

（2）對于FDT技術而言，DTM就是與被描述設備之間的接口，負責與設備之間通信交換數據，FDT框架應用程序再通過標準接口與DTM之間實現數據交換；而EDD文件僅是一個結構化文本，無法與被描述的設備進行通信，基于EDDL技術的集成環境需要嵌入EDD解釋程序，并通過相應的接口與設備之間實現通信［4］。

4　主要應用案例

4.1西門子定位器的遠程定位

案例一：3號機1號高加正常疏水氣動門出現異常無法正常使用。按照常規方法需要檢修人員就地對定位器進行重新定位，由于該設備安裝的位置較高，檢修難度大，且較危險，檢修人員通過HAMS的設備管理功能在遠程對該設備進行初始化定位，節省了搭架子及登高作業的時間，為檢修人員提供便捷維護。主要操作步驟為：

（1）進入HAMS軟件，通過“查找設備”定位到該設備，仔細核對設備的KKS及地址信息，防止錯誤修改。

（2）選中設備點擊設備 “在線”，此時上位機可與設備進行通訊。

（3）選擇附加功能中的“Operation mode”，將Target mode由“Auto”模式改為“out of service（O/S）”模式；將Simulation Activation由“Disabled”改為“Enabled”，點擊“Transfer”按鈕，修改生效。

（4）初始化自整定功能選擇儀表附加功能的“Initialization”，點擊“start initialization”，如圖2所示。

圖2　西門子定位器的initialization界面

（5）此時該界面“Status”狀態條中出現閥門整定的狀態，從“RUN 1”到“RUN 5”過程中無異常，則表明已經整定完成。

（6）將Target mode由“out of service（O/S）”模式改為“Auto”模式；將Simulation Activation由“Enabled”改為“Disabled”，點擊“Transfer”按鈕，修改生效。觀察此時定位器反饋顯示是否正常。

（7）定位成功后，可將此次操作寫入“維護記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。

（8）將該設備置為“離線”，退出軟件。

4.2西門子變送器的遠程修改量程和單位

案例二：4號爐高溫過熱器出口集箱壓力3變送器顯示異常。檢查發現該變送器單位及量程設置不合理，若是常規儀表需要拿手操器去現場進行修改，或是將表計拆除至實驗室，過程較繁瑣，檢修時間較長。通過HAMS的設備管理功能遠程對該設備進行單位及量程修改，大大縮短了維修時間，節約了人員成本。主要操作步驟為：

（1）進入HAMS軟件，通過“查找設備”定位到該設備，仔細核對設備的KKS及地址信息，防止錯誤修改。

（2）選中設備點擊設備“在線”，此時上位機可與設備進行通訊。

（3）在設備“附加功能”中進入“Offline Parameterize”模式，然后點擊“上載參數”。

（4）將“Input”欄“Measuring Range”、“Working Range”，“Output”欄 “Process Value Scale”、“Output Scale” 的“Unit”由kpa改為Mpa，“Lower Value”改為0 、“Upper Value”改為40，修改完后點擊“Apply”，如圖3所示。

圖3　西門子變送器的Offline Parameterize界面

（5）點擊“下載參數”，觀察DCS畫面上參數是否修改成功。

（6）修改成功后，可將此次操作寫入“維護記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。

（7）將該設備置為“離線”，退出軟件。

4.3羅托克電動執行機構遠程修改開關限位

案例三：3號機除氧器檢修放水電動門無法全開到位，機械閥位已經顯示開到位，反饋在99.5％。常規方法是檢修人員去就地通過遙控器進行參數設置，若執行器處在高空還需搭架子，檢修難度大，且風險較高。檢修人員通過HAMS系統遠程查看閥門參數，發現開行程限位設置為100％，將開行程限位由100％改為99％即恢復正常，快捷方便，安全可靠。主要操作步驟為：

（1）進入HAMS軟件，通過“查找設備”定位到該設備，仔細核對設備的KKS及地址信息，防止錯誤修改。

（2）選中設備點擊設備 “在線”，此時上位機可與設備進行通訊。

（3）在設備“附加功能”中進入“Online Parameterize”模式，在“Positioning” 工作欄中將“Limited range position maximum”由100改為99，點擊回車鍵即完成修改，如圖4所示。

圖4　ROTORK電動執行機構的Online Parameterize界面

（4）修改成功后，可將此次操作寫入“維護記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。

（5）將該設備置為“離線”，退出軟件。

4.4注意事項

（1）由于使用HAMS可遠程對設備參數進行修改，所以修改參數前需仔細核對設備的KKS及地址信息，以防止錯誤修改。

（2）每次管理設備時需先將設備置為在線，使用完成后需將設備置回離線，防止長期占用控制器數據資源。

（3）需對設備一臺臺修改，不要同時修改多臺設備。

（4）在對運行中的設備進行遠程修改之前，需確保設備安全隔離措施是否完成，重要設備保護是否退出，以防止設備誤動。

5　結束語

近年來，現場總線設備管理系統以其強大的技術優勢與全新的維護方式完全適應了火電廠的控制需要，已經成為了新型、綠色電廠的重要技術推動力［5］。本文介紹的和利時HAMS系統能夠實現報警及設備狀態信息讀取、自動生成設備臺賬、操作日志記錄及用戶管理等功能，便于用戶管理日常檢修維護等工作，充分發揮現場總線智能化管理的優點，尤其適用于生產設備密集的火力發電行業，在國內尚屬首創，打破了原大容量機組進口總線管理系統的相對壟斷格局，將為國產現場總線設備管理智能化以及全數字化電廠的建設積累寶貴經驗。

；

［1］范鎧.現場總線的發展趨勢［J］.自動化儀表學報，2000，21（2）.

［2］HOLLiAS設備管理系統［Z］.和利時自動化有限公司，2015.

［3］FDT Group.FDT_Technical_Description［EB/OL］.http：//www.fdtgroup.org，2006.

［4］FDT Group.FDT/DTM與eEDDL［EB/OL］.http：//www.fdtgroup.org，2005.

［5］李子連.現場總線技術在火電廠自動化系統的應用意見［J］.中國電力，2003，36（3）：49-53.

The Successful Application of the First Domestic Device Management System in 1000MW Unit of Power Plant

This article mainly introduced the HAMS Hollysys bus equipment management system application in 1000MW large capacity unit.Combined with the practical application of the engineering process，the system overview，the FDT/ DTM with EDDL technology，and the main cases and so on were analyzed in detail，and application of experiences were summarized for peer reference.The system application in Shenhua Funeng Generation Electric Co.，Ltd 2×1000 MW Unit shows that it can realize the remote configuration of integrated instrument and diagnosis，and provide platform for unified management of various types of instrument，which changes the traditional maintenance work process，and is able to satisfy the demands of digital power plant automation.

1000MW；Device management system；FDT/DTM EDDL

B

1003-0492（2016）07-0078-04

TP273

郭秋艷（1989-），女，福建三明人，助理工程師，本科，現就職于神華福能發電有限責任公司，主要從事電力行業熱工控制、控制系統及智能設備的管理維護以及現場總線技術方面的研究工作。