浅谈电厂总线控制系统的布局改造

胡斯洪

（中国能源建设集团华南电力试验研究院有限公司，广东 广州510663）

1 概述

广东阳西华夏电厂#5、#6 号2×1240WM机组，对于机组所有热工设备（电动门、气动门、变送器、吹灰器等）实行现场总线控制；总线系统对电厂所有系统设备进行控制、通讯、数据处理、再通由DCS画面显示操作。如此大规模实现在大型燃煤机组中总线控制，标志着传统系统由模拟量控制进一步转化成数字量控制；标志着控制数据化进一步成熟发展；也为下一步系统通过WIFI 对系统设备进行控制打下坚实的基础；也将为工业向AI 模式的进一步快速发展起促进作用。下面我们通过阳西电厂总线控制的原理、优点、缺点进行探讨，及对所出现的问题与现场系统运行中产生冲突进行改进优化，为下一台机组总线调试及系统运行工作能更加快速顺利安全的进行，节约更多时间和打下良好的基础。

2 总线的控制原理、优点、缺点

2.1 总线的控制原理。阳西项目总线系统采用的是ABB Symphony Plus DIN控制系统，现场总线协议为Profibus-DP（主用于阀门控制）和Profibus-PA（主用于变送器仪表），整体网络拓扑结构如图1 所示。整个系统控制可以分为三部分：电子间膜件柜实现DCS数据转换画面显示及操作；就地通讯柜实现现在设备及仪表的数据处理和信息通讯进行现场设备操作；末端为电厂系统的相关阀门及仪表部分直接反应电厂运行系统的变化量。现场设备实现模拟量反应介质系统变化量及转换成数字量，就地通信柜实现现场数据通信及远方电子间模件柜通信。末端仪表设备通过双绞线环形串联连接再回到就地通信柜进行有限距离数据通讯。电子间模件柜和就地通信柜实现光纤进行无限距离无忧通信。

图1

2.2 总线控制的优点。（1）电子间与就地通信柜实行光纤通讯，距离可无限远，而且抗干扰能力强，通讯可靠；不怕外界干扰。（2）大量的节约电缆，相对于没个就地设备只用一个双绞线通讯即可，无需像传统电动门控制，每个控制信号必需两根线芯电缆连接，一个电动门大概有6 组信号进行控制，这需要12 线芯电缆进行控制，大大节约成本。（3）两路冗余环形控制，无忧对现场设备控制。传统控制，假如有一组信号出问题则整个阀门无法正常，总线则实现两路冗余防止问题出现。（4）调试设置快速准确，由于线芯少，减少了调试中的对线工作；现场设备实现DCS画面一键下装参数即可，可以非常快速的实现参数更改，无需再跑现场或者拆回实验室进行参数更改，现在阀门进行位置定位后只设置IP 地址即可。（5）信号量削减少，控制准确，由于是数字量控制，无需担心信号在通讯过程中产生的电压及电流的消减量对现场设备控制的影响。

2.3 总线控制的缺点。（1）双绞线通讯距离不能超过500 米，系统设备布局必须集中考虑。（2）每根总线环形设计，就需要在一个总线的设备必须全部安装完成，这样才可实现通讯正常，假如有单一设备未安装必须对总线进行短接处理，无利于电厂系统先后运行关系。（3）采购设备前必须进行可兼容性测试，反正采购设备与系统冲突。

3 发现问题

电厂各个子系统的安装、调试及运行必须是按照相关顺序一步步往下走，先有化学水才有冷却水，有冷却水才能冷却电机；先有压缩空气才能调门；所以各个子系统是有先后之分。安装也是按顺序逐个系统按先后顺序有条不紊的进行；而现场总线控制柜所串联的设备很多是按地理位置进行分部，造成了不是一个系统的设备互相搅合在一起，而另一个系统的设备还没有安装好，造成总线必须短接和裸露造成很大的安全隐患。我们将通过闭式水系统的分析来进行问题的说明，以及对我们工作不利开展。

3.1 闭式水系统。图2 所画为最简单的闭式冷却水系统，需要闭式冷却循环缓冲水箱，闭式水泵，入口管道和出口管道，仪表，阀门等组成。所有参与过电厂系统安装、调试、运行人员都知道闭式水系统为重要冷却系统，而且是其他系统电机试运的前提条件，能快速的完成闭式水系统的运行工作至关重要。需要完成相关工作必须保证相关仪表设备、阀门等的通讯正常，能在画面显示。

图2

3.2 现场总线通讯柜布置。从图3 的现场总线布置设备清单我们可以看到里面包括了等离子系统、定子冷却水系统、小机油系统等系统上的设备，而且地理位置分隔比较远，安装及运行比较后的系统。从而得知设计院及厂家给出的现场总线设备布置单一是按照闭式水系统所带设备来分布，忽略了设备安装位置，忽略现场调试运行的需要及安装的先后顺序，假如要求快速小范围的运行闭式水系统的话需要对大量的设备进行总线短接处理，造成人员工作量的大量投入而且造成许多安全隐患（造成总线裸露没接入设备、总线放在桥架，下次再次寻找困难等）。必须进行优化为安装及调试赢得更多时间，得到更优效果。

图3

4 问题解决

为了解决此上问题我们可以从以下几方面入手进行优化处理：

4.1 分类归档。对于现场总线通讯柜的所通讯的设备，我们从新归档分析；原理设计院及厂家的归档时根据系统归档。而我们现在先从设备总台账入手，按系统进行分类后，我们再按现场总线控制箱的安装地理位置进行相关设备总台账进行个地域性分类。

4.2 系统设备分析讨论。对于每个系统运行调试过程必须用到的设备进行讨论分析，重新得出一个系统调试试运过程中系统试运的先后顺序，也得出相关设备需投用的先后顺序。可以保证电厂各个子系统能快速进入调试满足施工进度需要及系统运行需要。

4.3 拟合编排。通过前两项的工作，我们进行专业拟合，得出每个子系统安装调试过程中需一起运行的设备可以编排到统一一个现场总线通讯柜，这样子就大大减少试运过程中由于原来大量设备由于工序的问题造成的许多设备不需要情况下必须在总线中串联，导致大量总线需要短接的问题，保证了施工进度的有力发展。

4.4 合理性再分析。得出新的现在总线通讯柜的设备分布表后；我们还需进行合理性分析，分析是否符合总线通讯的要求。根据面总线的控制原理我们需在几方面进行合理性分析。（1）在单根总线通讯数量上进行分析，是否满足数量上的要求，没有超过单根总线的数量要求，超过部分需从新进行再优化分派到其他通讯柜。（2）在每个设备通讯的总线长度，每条通讯总线的长度不能超过400 米，超过部分必须进行从新编排，满足电缆长度要求。

4.5 任务实施。得出最终的总线设备分布表后，我们进行实施，首先是备案，通知有关部门进行下发，统一按最新的总线编排表进行设备通讯及电缆敷设；DCS 控制系统及画面进行通讯设备编号及画面处理，分部门快速进行改进。

通过对总线系统通讯设备从新按系统调试及试运的先后顺序进行从新编排，达到了良好的效果，加快了施工进度，减少了人员及工作量投入，满足了系统快速试运的工作需要，保证了施工及调试过程的系统安全，使得项目部的投入得到大大节省。我们也会将此方法在公司及其他项目进行推广，也欢迎其他项目能进一步进行讨论及完善。

作者简介：胡斯洪（1967-），男，汉族，广东英德人，大学专科学历，中国能源建设集团华南电力试验研究院有限公司，高级技师。