和利時分散控制系統總線PA功能塊的解析及改進

柯榮宗 吳 吉 國能神福(石獅)發電有限公司 泉州 362700

某電廠2×1000MW超超臨界發電機組分散控制系統和現場總線系統均為和利時系統一體化，全廠主機加脫硫的PA現場設備共計3000余臺，其中60%以上采用國產智能設備。

1 控制系統中PROFIBUS PA的應用

PROFIBUS是一種現場總線標準，它由三個兼容部分組成[1]，即PROFIBUS-DP(DecentralizedPeriphery)、PROFIBUS-PA(ProcessAutomation)和PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification)。PROFIBUSPA將過程控制系統與壓力、溫度、液位變送器等現場設備相連接，用于同步數據傳輸。

某電廠PA儀表廠家品牌有西門子、羅斯門特、EJA、E+H、VEGA等，所有品牌的設備儀表均遵循著PROFIBUS協議標準接入控制系統。

2 控制系統中PROFIBUS PA功能塊的開發由來

PA儀表連接入控制系統后必須通過DCS組態解析才能讀取相關數值和參數。但是現場PA儀表品牌眾多，每個廠家都有自己定義的周期參數、非周期參數格式。為了解析出PA儀表數據，和利時人員必須開發出與之對應的參數格式解析塊，才能正確讀取參數。在PROFIBUS 協會備案的儀表廠家有數千家，和利時廠家不可能開發一一對應的解析塊[2]。PA_TRANS功能塊如圖1所示，正是為了解決此問題而開發出來的通用解析塊。

圖1 PA_TRANS功能塊

PROFIBUS-PA規范定義見圖2。

圖2 PA字節意義

PA儀表周期性數據為共5個字節，其中前4個字節為FLOAT型過程值(value)，最后1個字節為狀態值(status，一般儀表上報0X80表示質量品質為好點)。

所有廠家在儀表周期數據傳輸過程中遵循的都是以上的數據格式。和利時廠家根據通用的周期數據格式，取前4字節表示儀表的顯示數值，第5字節表示儀表品質狀態，開發了PA_TRANS通用解析功能塊[3]。

3 PA_TRANS功能塊的組成

PA_TRANS功能塊定義變量如下：

輸入變量：P_IN、DEV_DQ；

輸出變量：PV、DQ、STATUS；

局部變量：PTEMP_IN、PV_ARR、LINK_REVOPT、PV_COF、LINK_OUT、Link_Flag、TEMP_DQ、TEMP_I、PERRO、TimeDely。

其中,輸入變量“P_IN”為輸入設備的初始地址，即指針指向的內存位置；“DEV_DQ”為設備運行狀態信息，即設備通訊模塊判斷的運行狀態信息；輸出變量“PV”是解析完的儀表過程值;“DQ”是過程值的品質判斷點。

4 PA_TRANS功能塊內部結構

PA_TRANS功能塊解析語句:

PTEMP_IN:=P_IN;

PV_ARR[0]:=VAL(PTEMP_IN);

FORTEMP_I:=1TO3DO PTEMP_IN:=HSADDP(PTEMP_IN,1,PERRO);

PV_ARR[TEMP_I]:=VAL(PTEMP_IN);

END_FOR;Link_Flag:=LINK(LINK_REVOPT,0,0,1.0,PV_ARR,LINK_OUT);

PV:=LINK_OUT.RELO*PV_COF;

PTEMP_IN:=HSADDP(PTEMP_IN,1,PERRO);

STATUS:=VAL(PTEMP_IN);

DQ:=DEV_DQ OR (NOT BYTE_TO_BOOL(STATUS AND 16#80));

END_IF

由以上賦值語句得出輸出變量PV的數值是由“LINK_OUT.RELO”變量乘以“PV_COF”變量得來的。其中“LINK_OUT.RELO”為局部變量，取值為link模塊轉換后輸出的REAL型數值，“PV_COF”變量取值為系統自定義REAL數據類型變量。

5 PA_TRANS功能塊的應用

在DCS實際使用過程中，為了達到某個特定運行狀態，經常會強制儀表當前顯示值來滿足需求。此時可以在功能塊參數設置框(如圖3所示)通過強制PV項后面的數值來達到強制儀表當前值的操作。DQ項后面的選者框是強制儀表狀態的選項，主要用于保持當前值數據有效。PV_COF項為PV縮放比例，即PV輸出值的縮放倍數，常用于單位轉化，如Pa、bar、kPa之間的倍數轉化關系。

圖3 功能塊參數設置框

6 PA_TRANS功能塊應用中存在的不足

在某些特殊環境下，過程儀表測量存在一定的局限性，無法真實反映出實際情況，還需對測量結果進行修正。如取壓管壓力高低差的壓力補償、液位測量零點盲區的修正、測量儀表零點的遷移等。

目前做法是在DCS組態中通過加、減、乘、除功能塊額外搭建邏輯來進行數值結果二次運行。此種做法需在控制器中定義局部新變量并賦值，并會占用控制器寶貴的運存資源，且形成的一大堆組態邏輯不便于邏輯閱讀[4]。

7 PA_TRANS功能塊的改進

通過在PA_TRANS功能塊中集成偏置功能來解決以上問題。

要實現偏置功能，需要在PA_TRANS功能塊中定義一個局部變量用于偏置的修正賦值。如附圖4所示。

圖4 變量定義框

定義一個新變量，變量名為BS,數據類型選擇REAL型。

原解析塊PV賦值語句“PV:=LINK_OUT.RELO*PV_COF”，需再加上我們新定義的變量“BS”。語句改為：“PV:=LINK_OUT.RELO*PV_COF+BS”。

更改完后對功能塊進行編譯，然后對整個DCS工程進行編譯，最后把工程下裝至各就地控制器，即可實現功能塊新增功能。如圖5所示，打開變量面板會多出添加的變量BS項，可直接通過修改BS項后面數值對過程值結果進行修正。

圖5 修改后功能塊參數設置框

8 結語

本文針對和利時控制系統中PA_TRANS的原理及作用進行深入研究，根據現場實際使用經驗提出了功能塊偏置功能，并實際解決了現場使用人員的需求，減少了現場人員的組態工作量，提高了DCS運行效率，促進了機組安全可靠運行。