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(chǎng)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(guó)內(nèi)*個(gè)在火電廠機(jī)組主控制系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的電廠，其1號(hào)機(jī)組于2009年10月24日通過(guò)168h試運(yùn)行，2號(hào)機(jī)組于2009年12月6日通過(guò)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狡啓C(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(chǎng)總線控制系統(tǒng)。
　　
　　二、現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)
　　
　　現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(kāi)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(kāi)關(guān)閥）。華能九臺(tái)電廠的機(jī)組控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1。　　
　　機(jī)組控制系統(tǒng)由DCS和現(xiàn)場(chǎng)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(guò)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)過(guò)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(chǎng)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?，F(xiàn)場(chǎng)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(jiàn)圖2。　　
　　三、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用注意事項(xiàng)
　　
　?。?）在確定現(xiàn)場(chǎng)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(cè)試，避免因設(shè)備選型不當(dāng)造成設(shè)備之間無(wú)法通訊。
　　
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)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(chǎng)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(wú)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(zhǎng)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500kbit/s時(shí)Profibus-DP總線網(wǎng)段的所有電纜長(zhǎng)度不能超過(guò)400m；數(shù)據(jù)傳輸速度為31.25kbit/s時(shí)Profibus-PA總線網(wǎng)段的所有電纜長(zhǎng)度不能超過(guò)1900m。
　　
　　（3）在設(shè)備出廠前由生產(chǎn)廠設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備地址，可減少現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)間。
　　
　?。?）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(jiàn)問(wèn)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Profibus電纜與主站斷開(kāi)，通過(guò)對(duì)線或利用BT200工具進(jìn)行故障檢查并消除。
　　
　?。?）就地YLINK或DP/PALINK地址設(shè)置不正確。對(duì)此，就地檢查或利用PDM軟件檢查地址設(shè)置。
　　
　　（3）控制組態(tài)中的設(shè)備與就地設(shè)備地址不一致。對(duì)此，按照設(shè)計(jì)方案檢查控制組態(tài)和就地設(shè)備的地址，并將其修改一致。
　　
　?。?）就地設(shè)備地址設(shè)置重復(fù)，導(dǎo)致總線不能正常工作。對(duì)此，就地利用PDM軟件檢查設(shè)備地址，并對(duì)其更改。
　　
　　（5）就地設(shè)備與ProfibuS一DP/PACOUPLER地址設(shè)置重復(fù)導(dǎo)致總線不能正常工作。對(duì)此，在Profibus-DP/PALINK上設(shè)置DP/PACOUPLER地址（此時(shí)DP/PACOUPLER上的地址撥碼盤不生效）,并且與就地設(shè)備地址不重復(fù)。同時(shí)，也可以在就地或在DCS上利用PDM軟件檢查地址，并對(duì)其更改。
　　
　?。?）GSD文件不正確。對(duì)此，檢查GSD文件的版本，GSD文件中不能有中文字符存在。
　　
　?。?）控制組態(tài)中的參數(shù)選擇不正確。對(duì)此，在選擇GSD文件后，根據(jù)GSD文件說(shuō)明書(shū)選擇正確的參數(shù)。
　　
　?。?）美國(guó)ABB公司和德國(guó)西門子公司生產(chǎn)的氣動(dòng)定位器控制組態(tài)出錯(cuò)，無(wú)法將控制指令發(fā)至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。對(duì)此，在進(jìn)行控制組態(tài)時(shí)根據(jù)組態(tài)說(shuō)明書(shū)對(duì)該氣動(dòng)定位器組態(tài)一位狀態(tài)位寫人現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。
　　
　?。?）終端電阻安裝、設(shè)置不正確。對(duì)此，在現(xiàn)場(chǎng)總線箱YLINK或DP/PALINK上和zui后一個(gè)設(shè)備上將終端電阻設(shè)置“ON”。另外，在現(xiàn)場(chǎng)安裝設(shè)備過(guò)程中不會(huì)按照設(shè)計(jì)鏈路的順序安裝設(shè)備，需正確調(diào)整終端電阻位置。
　　
　?。?0）PA變送器出廠時(shí)的默認(rèn)地址為126，如果就地更改其地址時(shí)設(shè)置錯(cuò)誤地址，則無(wú)法在線2次修改。對(duì)此，只能就地離線修改，把PA電纜拆下，用外供的24DV電源給變送器供電，用就地面板修改地址。
　　
　　五、現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用總結(jié)
　　
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)計(jì)與常規(guī)DCS設(shè)計(jì)區(qū)別很大，其受到網(wǎng)段電纜長(zhǎng)度的限制，有時(shí)還不得不脫離工藝分配要求，如鍋爐側(cè)的暖風(fēng)器疏水箱水位調(diào)節(jié)閥因距離限制而被分配在汽輪機(jī)側(cè)控制器中。
　　
　　（2）華能九臺(tái)電廠現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用中，有85％以上的問(wèn)題都由安裝不當(dāng)引起?？衫肂T200Profibus總線物理測(cè)試工具對(duì)Profibus電纜狀態(tài)（電纜斷線／屏蔽故障、電纜之間或者電纜和屏蔽層之間短路、在數(shù)據(jù)電纜斷線或短路情況下的故障定位、導(dǎo)致故障的反射檢測(cè)、電纜更換、已安裝的電纜長(zhǎng)度）和從站可訪問(wèn)的列表、單個(gè)從站特定尋址、主站和從站的RS485串行接口等進(jìn)行檢測(cè)。
　　
　　（3）現(xiàn)場(chǎng)總線的抗干擾措施主要有遠(yuǎn)離干擾源、現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備和電纜的屏蔽、采用UPS電源或隔離變壓器、采用光纜傳輸信號(hào)和良好的接地等。
　　
　　（4）目前，在電廠應(yīng)用的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)有EMG、SIPOS、AUMA、ROTOCK等品牌。值得注意的是，各種品牌電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的診斷信息類別和提取時(shí)的尋址相差很大，對(duì)診斷信息的提取和信息界面的統(tǒng)一增加了困難。
　　
　?。?）現(xiàn)場(chǎng)總線的基本特點(diǎn)是信號(hào)傳輸數(shù)字化，可用于設(shè)備自診斷、系統(tǒng)調(diào)試和管理；同一電纜掛接多臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，可節(jié)省電纜70％～90％。
　　
　?。?）充分發(fā)揮現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)降低運(yùn)行維護(hù)費(fèi)用的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)管理自動(dòng)化和遠(yuǎn)程診斷功能，是現(xiàn)場(chǎng)總線應(yīng)用zui主要的發(fā)展方向。