現(xiàn)場總線技術(shù)在機(jī)組控制系統(tǒng)中的應(yīng)用

　　摘要：建立數(shù)字化電廠的基礎(chǔ)在于獲取大量的設(shè)備和工藝流程的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)、狀態(tài)及診斷信息，但由于 DCS 的信號(hào)機(jī)制限制，難于滿足這樣的要求。對(duì)此，現(xiàn)場總線技術(shù)及其控制系統(tǒng)以全數(shù)字、雙向通信信號(hào)制可使這種要求成為可能。華能九臺(tái)電廠為國內(nèi)第一個(gè)在火電廠機(jī)組主控制系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)場總線技術(shù)的電廠，其1號(hào)機(jī)組于2009年10月24日通過168h試運(yùn)行，2號(hào)機(jī)組于2009年12月6日通過168h試運(yùn)行。 

　　一、機(jī)組概況 

　　華能九臺(tái)電廠2×660MW機(jī)組鍋爐為哈爾濱鍋爐廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超臨界參數(shù)、單爐膛、一次中間再熱、角式切圓燃燒方式、平衡通風(fēng)、固態(tài)排渣、全鋼懸吊結(jié)構(gòu)塔型、緊身封閉布置燃煤、變壓運(yùn)行螺旋管圈直流爐，采用風(fēng)扇磨煤機(jī)直吹式制粉系統(tǒng)，每爐配置8臺(tái)磨煤機(jī)(6臺(tái)運(yùn)行， 1臺(tái)備用，1臺(tái)檢修);汽輪機(jī)為哈爾濱汽輪機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的超臨界、一次中間再熱、三缸四排汽、單軸、雙背壓、凝汽式、八級(jí)回?zé)岢槠�式汽輪機(jī);發(fā)電機(jī)為哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司生產(chǎn)的水一氫一氫冷卻方式、靜態(tài)勵(lì)磁發(fā)電機(jī)。每臺(tái)機(jī)組配置2臺(tái)50%BMCR容量的汽動(dòng)給水泵，1臺(tái)30%BMCR容量的機(jī)組起動(dòng)用電動(dòng)定速給水泵;配1套高壓旁路裝置，2套低壓旁路裝置，旁路系統(tǒng)為30%BM-CR容量。機(jī)組控制系統(tǒng)為DCS嵌入 Profibus現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。 

　　二、現(xiàn)場總線控制系統(tǒng) 

　　現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)涵蓋了34個(gè)工藝系統(tǒng)，采用11種類型現(xiàn)場總線設(shè)備：壓力、差壓、液位、流量變送器;氣動(dòng)閥門定位器(用于控制氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥);380VAC電動(dòng)機(jī)(風(fēng)機(jī)、泵等)控制和保護(hù)單元(開關(guān)量控制、電氣、就地控制和保護(hù));電動(dòng)閥門驅(qū)動(dòng)單元(控制電動(dòng)閥門、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門);閥島(控制氣動(dòng)開關(guān)閥)。華能九臺(tái)電廠的機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見圖1。 

　　機(jī)組控制系統(tǒng)由DCS和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)組成，DCS主要包括操作員站和工程師站、以太網(wǎng)、應(yīng)用服務(wù)器站、控制器、10模件，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的控制策略和設(shè)備級(jí)診斷。DCS控制器通過Profibus現(xiàn)場總線實(shí)現(xiàn)過程控制的智能變送器、執(zhí)行器和本地控制器之間的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信�，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)包括Profibus-DP和Profibus-PA2個(gè)部分。其中，Profibus-DP設(shè)備主要包括電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電動(dòng)機(jī)、閥島。Profibus-PA設(shè)備主要包括氣動(dòng)定位器、壓力變送器。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸和就地設(shè)備控制。設(shè)備診斷信息見圖2。 

　　三、現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng) 

　　(1)在確定現(xiàn)場總線就地設(shè)備型號(hào)前，必須對(duì)儀表和設(shè)備進(jìn)行通信、操作等方面的兼容性測試，避免因設(shè)備選型不當(dāng)造成設(shè)備之間無法通訊。 

　　(2)現(xiàn)場總線設(shè)備的網(wǎng)段劃分相當(dāng)于常規(guī)DCS中的10清單分配，一個(gè)現(xiàn)場總線設(shè)備相當(dāng)于常規(guī)DCS中的一個(gè)10點(diǎn)，一個(gè)網(wǎng)段相當(dāng)于常規(guī)DCS的一塊卡件。但是，常規(guī)DCS中10清單分配無需考慮設(shè)備安裝的物理位置，而網(wǎng)段劃分中網(wǎng)段的長度與數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾视嘘P(guān)。因此，數(shù)據(jù)傳輸速度為500 kbit/s時(shí)Profibus-DP總線網(wǎng)段的所有電纜長度不能超過400m;數(shù)據(jù)傳輸速度為31.25 kbit/s時(shí)Profibus-PA總線網(wǎng)段的所有電纜長度不能超過1900m。 

　　(3)在設(shè)備出廠前由生產(chǎn)廠設(shè)置現(xiàn)場總線設(shè)備地址，可減少現(xiàn)場調(diào)試時(shí)間。 

　　(4)預(yù)防外界電磁波干擾，特別注意在總線設(shè)備附近不能使用大功率對(duì)講機(jī)，否則會(huì)對(duì)總線信號(hào)造成干擾。 

　　四、常見問題及處理方法 

　　(1) Profibus電纜的2根AB線接反、短路、任一根對(duì)地短路造成連接故障。對(duì)此，將Prof