Profibus現場總線技術在1000MW火電機組的應用與維護

黃旭 嚴婷

【摘要】以廣東某2X1000MW火電機組為例，介紹Profibus現場總線技術在其鍋爐補給水控制系統的應用情況，總結了基建調試及生產維護過程中出現的關鍵性問題，并提供解決思路。旨在推動現場總線技術在火力發電廠的應用，并對同類現場總線項目的實施提供參考依據。

【關鍵詞】現場總線技術；Profibus；發電廠；數字化

一、現場總線技術應用的背景

二十一世紀以來，在工業自動化控制領域，現場總線控制系統（Fieldbus Control System）已經走上了高速發展的快車道。隨著現場總線技術和產品的日趨成熟，在發電廠新建或改造項目中采用現場總線技術的案例逐步增多。現場總線技術的應用大大節約了控制電纜鋪設的成本， 并使設備的在線故障診斷和遠程參數修改成為了可能。同時，應用現場總線控制技術實現現場設備級的數字化，是建設數字化電廠的關鍵一步。

為了推動現場總線技術的發展與應用，廣東某火力發電廠2X1000MW工程鍋爐補給水系統采用了西門子Profibus現場總線控制技術，培養出了一批熟練掌握現場總線技術的檢修維護人員，為今后擴建和改造項目使用現場總線控制系統奠定了基礎。

二、現場總線設備概述

圖1 鍋爐補給水現場總線控制系統網絡結構圖

從圖1可以看出，該現場總線控制系統配置了兩套互為冗余的西門子S7-417H型號CPU，通過以太網交換機與上位機操作員站、工程師站交換數據。系統采用光纖鏈路模塊（OLM）組成冗余的Profibus-DP光纖環網作為控制系統的通訊主干網，環網上掛有4個通訊柜，并根據現場設備的類型與數量配置了8條Profibus-DP支線和7條Profibus-PA支線。本項目采用的現場總線型儀表主要包括：橫河EJA智能壓力變送器、Festo氣動閥島、Endress+Hauser超聲波液位計、ABB智能變頻器、HACH智能硅表、HACH智能鈉表等設備。

三、現場總線技術應用與維護的難點

現場總線技術作為一種新興的控制系統技術，擁有著抗干擾能力強、節約電纜、智能化、數字化等諸多顯著優點。但同時我們也應注意到，現場總線控制系統與傳統分散控制系統在工作原理上的根本不同，導致前者在應用中會涌現出很多新的問題。在此將本項目從基建安裝以來七年時間內，遇到的各種應用與維護難點及其解決思路總結如下：

（一）項目設計時期，主要問題集中在設備選型和訂貨時間方面。支持現場總線協議的設備品牌、型號相對較少，輔機配套廠家對現場總線理解不夠，對兼容性、可靠性的驗證還存在局限性，供貨方面發生偏差的概率增大，因此需要設計方與供貨廠家一起對設備參數進行仔細核對。采用總線方式，設備的采購及訂貨需要更多的時間，這就要求壓縮供應商的訂貨周期和編制更準確的供貨計劃。現場總線控制系統進行邏輯組態時需要詳細的設備型號和GSD組態文件，必須要求設備供應商盡早提供相關資料，以免延誤工期。

（二）基建安裝調試時期，主要難點集中在對安裝工藝的要求和對本廠維護人員的培訓上。總線設備相對于常規方式對施工工藝要求更高，現場總線系統的接線方式有別于常規DCS系統的接線。常規控制系統的設備是點對點的接線方式，每個設備是孤立的，接線比較有針對性；而現場總線設備都是并聯在一條總線上，互相關聯影響，接線不能有錯誤，一個點的故障就可能影響整條支線所有設備的通訊。采用現場總線技術，熱工維護人員的維護強度盡管有所降低，但技術要求大大提高，要學會總線專用組態軟件和在線診斷工具的使用。因此在調試期間要培養一批學習能力強、能適應現場總線控制系統維護要求的熱工技術人員。

（三）生產維護時期，主要的難點在于備品備件的管理上。一個現代化的發電企業，從成本控制的角度，會對備件采購和備件庫存積壓進行嚴格把控，有著全面的考核指標。而現場總線控制系統的大多數備件是無法與常規控制系統通用的，必然會增加日常維護的備件庫存總量。同時，因現場總線通訊協議的特點，采購的備件必須指定備件的品牌型號與現場原來使用的一致，否則就需要重新組態并下裝控制器才能使用（這在連續的發電生產過程中是不允許的）。根據經驗，指定品牌的采購方式通常較采用短名單方式采購備件的價格要高，進一步增加了備件庫存金額的總量。因此，合理規劃備品備件是項目投產后需要注意的關鍵環節。

四、結束語

Profibus現場總線技術在該發電廠鍋爐補給水控制系統中的成功應用表明， 目前在發電廠中應用現場總線控制技術的條件已經成熟，同時這也是現代發電企業向數字化邁進的需要。

參考文獻

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