現(xiàn)場總線技術(shù)在660MW火電機組輔控系統(tǒng)的應用

李志宏

摘 要：隨著火力發(fā)電廠機組單機容量的不斷增大，配套的輔機設備越來越多，需要檢測的數(shù)據(jù)量越來越大，為了減少硬件投資，降低維護成本，智能化、數(shù)字化電廠是現(xiàn)代火力發(fā)電廠發(fā)展的方向，現(xiàn)場總線的應用也越來越普遍。本文介紹了愛莫生總線800Xa DCS在某660MW火電機組中采用現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)成電廠輔助控制網(wǎng)絡的實踐，分析了出現(xiàn)的問題并提出了解決措施。

關鍵詞：火電機組；現(xiàn)場總線；輔助控制網(wǎng)絡

中圖分類號：TM621.6 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0168-01

1 前言

由于分散在現(xiàn)場總線末端的智能設備能執(zhí)行較為復雜的任務，不再需要配置單獨的控制器，所以現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)廢棄了DCS的輸入/輸出單元和控制站，把DCS控制站的功能塊分散到現(xiàn)場儀表，從而構(gòu)成虛擬控制站，徹底實現(xiàn)了分散控制，節(jié)省了硬件投資和使用成本。

2 電廠總線結(jié)構(gòu)

考慮到火力發(fā)電機組的控制特點，該電廠以成熟的DCS為基礎，無縫嵌入現(xiàn)場總線網(wǎng)絡通信模件，連接現(xiàn)場總線儀表和設備，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和設備驅(qū)動。

某電廠廣泛使用現(xiàn)場總線設備，應用現(xiàn)場總線系統(tǒng)的信息處理、設備診斷和設備管理軟件，發(fā)揮了FCS的本質(zhì)優(yōu)越性。現(xiàn)場總線設備涵蓋鍋爐風系統(tǒng)、鍋爐煙系統(tǒng)、鍋爐疏水放氣系統(tǒng)、密封風系統(tǒng)、抽汽系統(tǒng)、輔助蒸汽系統(tǒng)、開式水系統(tǒng)、采暖加熱站系統(tǒng)、脫硫系統(tǒng)，主要包含現(xiàn)場儀表、執(zhí)行機構(gòu)和馬達控制器。該電廠配置性能優(yōu)良的現(xiàn)場總線儀表和設備，主要是3051的總線變送器以及總線電動執(zhí)行機構(gòu)和愛莫生總線總線馬達控制器M102-P。現(xiàn)場總線就地控制單元、光電轉(zhuǎn)換器、C1860通信模件、現(xiàn)場總線交換機以及控制器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；總線就地控制單元、光電轉(zhuǎn)換器、C1854通信模件以及相對應的控制器構(gòu)成了設備驅(qū)動網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)；所有現(xiàn)場總線結(jié)構(gòu)單元通過服務器組成了現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)[1]。

3 兩種主流現(xiàn)場總線協(xié)議的應用

3.1 基金會現(xiàn)場總線的構(gòu)成

（1）電源FF就地控制單元電源由保安和UPS雙路電源供給，雙路電源分別經(jīng)過兩個獨立的電源模塊PS1、PS2，輸出的兩路直流電源作為電源切換模塊VT的輸入，冗余切換后的電源作為就地控制單元的供電。（2）硬件一個標準的FF就地控制單元由以下硬件構(gòu)成：1個光纖適配器FA1，2個冗余的光電交換機FESW1、FESW2，冗余的愛莫生總線 800HSE接口模件（每個800HSE有4路輸入信號，1路輸出信號至光電交換機），電源調(diào)節(jié)器HUB（每個HUB有4路輸入，8路輸出），4個電源防浪涌裝置。

3.2 Profibus現(xiàn)場總線的構(gòu)成

（1）電源Profibus現(xiàn)場總線就地控制單元電源供電與FF一致。（2）硬件一個標準的Profibus現(xiàn)場總線就地控制單元由以下硬件構(gòu)成：1個光纖適配器FA1，2個單口光電轉(zhuǎn)換器OZD11-1和OZD11-2，冗余的ProfibusDP模件PLM01，有源終端電阻。（3）Profibus現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)DCS控制器與C1854模件通過Modulebus協(xié)議通信，并通過DCS的交換機與就地DP總線控制單元形成網(wǎng)絡通信，以1號機組輔汽至軸封供汽減溫器前電動門、1號機組輔汽至軸封供汽減溫器后電動門、1號機組四抽至輔汽入口電動門、輔汽至空氣預熱器吹灰電動門為例，根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)實際的布置位置，定義該4臺執(zhí)行機構(gòu)為一組：網(wǎng)段名為PB01C1854DP01的PLM01連接凝結(jié)水輸送泵總線馬達控制器，網(wǎng)段名為PB01C1854DP02的PLM01連接總線執(zhí)行機構(gòu)輔汽至汽輪機軸封供汽減溫器前電動門、輔汽至汽輪機軸封供汽減溫器后電動門、四抽至輔汽聯(lián)箱入口電動門，網(wǎng)段名為PB01C1854DP03的Repeater1連接總現(xiàn)執(zhí)行機構(gòu)輔汽至空氣預熱器吹灰用汽電動門，該3個網(wǎng)段以及網(wǎng)段上連接的智能設備與控制器、交換機、服務器共同組成了Profibus現(xiàn)場總線的網(wǎng)絡[2]。

3.3 現(xiàn)場總線的組態(tài)

800Xa DCS系統(tǒng)主要有兩種組態(tài)工具CBM和Engineering Work-place，其中CBM主要負責DCS硬件設備的組態(tài)，總線設備地址的設定，應用的測試和仿真以及應用的下裝，Engineering Work-place主要負責總線設備VB畫面的組態(tài)、邏輯組態(tài)、安全性能的組態(tài)、應用的維護備份與恢復。

3.4 現(xiàn)場總線的應用與改進

現(xiàn)場總線的應用一定要是現(xiàn)場總線系統(tǒng)和總線智能設備相結(jié)合，否則無法真正實現(xiàn)FCS。該電廠1號機組輔網(wǎng)原采用的執(zhí)行機構(gòu)雖然是一體化智能設備，但是它屬于Modulebus通信，并不支持與DCS配套的Profibus DP總線標準，所以在調(diào)試期間執(zhí)行機構(gòu)與系統(tǒng)無法通信。最后增加一套協(xié)議模塊PBMD485-K20，通過該模塊形成Modulebus與Profibus協(xié)議的轉(zhuǎn)換，才使系統(tǒng)得到正常的響應。

4 結(jié)語

該電廠660MW機組現(xiàn)場總線涉及單元機組的絕大多數(shù)系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制的使用減少了大量端子和接線頭，大大提高了可靠性。現(xiàn)場總線的引入打破了傳統(tǒng)DCS一對一的物理連接，結(jié)合現(xiàn)場總線智能設備的應用，組成虛擬控制站，徹底地實現(xiàn)了分散控制；并且由于其結(jié)構(gòu)簡單，節(jié)約硬件，降低了維護費用，應用穩(wěn)定，極大地體現(xiàn)了現(xiàn)場總線的優(yōu)越性。

參考文獻

[1]畢建惠，王芙蓉.現(xiàn)場總線技術(shù)在火電廠機組輔控系統(tǒng)的應用分析[J].中國電力，中國電力，2009（4）：49-53.

[2]張坤，譚曉東.基于PROFIBUS現(xiàn)場總線的PLC控制系統(tǒng)設計[J].機床與液壓，2010（22）：104-106.