现场总线技术在660MW火电机组辅控系统的应用

李志宏

摘 要：随着火力发电厂机组单机容量的不断增大，配套的辅机设备越来越多，需要检测的数据量越来越大，为了减少硬件投资，降低维护成本，智能化、数字化电厂是现代火力发电厂发展的方向，现场总线的应用也越来越普遍。本文介绍了爱莫生总线800Xa DCS在某660MW火电机组中采用现场总线技术构成电厂辅助控制网络的实践，分析了出现的问题并提出了解决措施。

关键词：火电机组；现场总线；辅助控制网络

中图分类号：TM621.6 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2017）03-0168-01

1 前言

由于分散在现场总线末端的智能设备能执行较为复杂的任务，不再需要配置单独的控制器，所以现场总线控制系统废弃了DCS的输入/输出单元和控制站，把DCS控制站的功能块分散到现场仪表，从而构成虚拟控制站，彻底实现了分散控制，节省了硬件投资和使用成本。

2 电厂总线结构

考虑到火力发电机组的控制特点，该电厂以成熟的DCS为基础，无缝嵌入现场总线网络通信模件，连接现场总线仪表和设备，实现数据采集和设备驱动。

某电厂广泛使用现场总线设备，应用现场总线系统的信息处理、设备诊断和设备管理软件，发挥了FCS的本质优越性。現场总线设备涵盖锅炉风系统、锅炉烟系统、锅炉疏水放气系统、密封风系统、抽汽系统、辅助蒸汽系统、开式水系统、采暖加热站系统、脱硫系统，主要包含现场仪表、执行机构和马达控制器。该电厂配置性能优良的现场总线仪表和设备，主要是3051的总线变送器以及总线电动执行机构和爱莫生总线总线马达控制器M102-P。现场总线就地控制单元、光电转换器、C1860通信模件、现场总线交换机以及控制器构成数据采集网络结构；总线就地控制单元、光电转换器、C1854通信模件以及相对应的控制器构成了设备驱动网络结构；所有现场总线结构单元通过服务器组成了现场总线的网络结构[1]。

3 两种主流现场总线协议的应用

3.1 基金会现场总线的构成

（1）电源FF就地控制单元电源由保安和UPS双路电源供给，双路电源分别经过两个独立的电源模块PS1、PS2，输出的两路直流电源作为电源切换模块VT的输入，冗余切换后的电源作为就地控制单元的供电。（2）硬件一个标准的FF就地控制单元由以下硬件构成：1个光纤适配器FA1，2个冗余的光电交换机FESW1、FESW2，冗余的爱莫生总线 800HSE接口模件（每个800HSE有4路输入信号，1路输出信号至光电交换机），电源调节器HUB（每个HUB有4路输入，8路输出），4个电源防浪涌装置。

3.2 Profibus现场总线的构成

（1）电源Profibus现场总线就地控制单元电源供电与FF一致。（2）硬件一个标准的Profibus现场总线就地控制单元由以下硬件构成：1个光纤适配器FA1，2个单口光电转换器OZD11-1和OZD11-2，冗余的ProfibusDP模件PLM01，有源终端电阻。（3）Profibus现场总线的网络结构DCS控制器与C1854模件通过Modulebus协议通信，并通过DCS的交换机与就地DP总线控制单元形成网络通信，以1号机组辅汽至轴封供汽减温器前电动门、1号机组辅汽至轴封供汽减温器后电动门、1号机组四抽至辅汽入口电动门、辅汽至空气预热器吹灰电动门为例，根据执行机构实际的布置位置，定义该4台执行机构为一组：网段名为PB01C1854DP01的PLM01连接凝结水输送泵总线马达控制器，网段名为PB01C1854DP02的PLM01连接总线执行机构辅汽至汽轮机轴封供汽减温器前电动门、辅汽至汽轮机轴封供汽减温器后电动门、四抽至辅汽联箱入口电动门，网段名为PB01C1854DP03的Repeater1连接总现执行机构辅汽至空气预热器吹灰用汽电动门，该3个网段以及网段上连接的智能设备与控制器、交换机、服务器共同组成了Profibus现场总线的网络[2]。

3.3 现场总线的组态

800Xa DCS系统主要有两种组态工具CBM和Engineering Work-place，其中CBM主要负责DCS硬件设备的组态，总线设备地址的设定，应用的测试和仿真以及应用的下装，Engineering Work-place主要负责总线设备VB画面的组态、逻辑组态、安全性能的组态、应用的维护备份与恢复。

3.4 现场总线的应用与改进

现场总线的应用一定要是现场总线系统和总线智能设备相结合，否则无法真正实现FCS。该电厂1号机组辅网原采用的执行机构虽然是一体化智能设备，但是它属于Modulebus通信，并不支持与DCS配套的Profibus DP总线标准，所以在调试期间执行机构与系统无法通信。最后增加一套协议模块PBMD485-K20，通过该模块形成Modulebus与Profibus协议的转换，才使系统得到正常的响应。

4 结语

该电厂660MW机组现场总线涉及单元机组的绝大多数系统，现场总线控制的使用减少了大量端子和接线头，大大提高了可靠性。现场总线的引入打破了传统DCS一对一的物理连接，结合现场总线智能设备的应用，组成虚拟控制站，彻底地实现了分散控制；并且由于其结构简单，节约硬件，降低了维护费用，应用稳定，极大地体现了现场总线的优越性。

参考文献

[1]毕建惠，王芙蓉.现场总线技术在火电厂机组辅控系统的应用分析[J].中国电力，中国电力，2009（4）：49-53.

[2]张坤，谭晓东.基于PROFIBUS现场总线的PLC控制系统设计[J].机床与液压，2010（22）：104-106.