摘要:現場總線作為過程控制領域的新技術，應用日益成熟和廣泛。文章在論述Profibus-DP總線通信協議和網絡構成的基礎上，分析了現場總線控制系統在火電廠應用的潛在問題和可行性，列舉了Profibus-DP應用實例。最后探討了Profibus-DP在國內首次應用的范圍和深度。 關鍵詞: 現場總線；通信協議：網絡；現場總線控制系統

Application Of Profibus DP Field Bus In Thermal Power Stations

[align=center]Cui Jiansheng （Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Provmce） Hall Jifeng （Information Center Of Forestry Industry General Bureau of Heilongjiang Province） Zhao Chunfeng[/align]（Forest Design And Research Institute Of Heilongjiang Province） Abstract：Field busis widely used in process control field as a new technology．The communication protocol and networkconstitute of Profibus DP are described in the article．Some potential problems and feasibility ale enumerated about FCS’application in fossil fuel power plant．In the end the domestic application for the first time is discussed about its extensionand deepness． Key words：field bus；com unication protoeol；network；field bus control system 　　現場總線技術是20世紀9o年代推出的自控新技術，它主要應用于生產現場。它將專用微處理器置人傳統的測量控制儀表，采用簡單的雙絞線把它們連接成網絡，并按公開、規范的通信協議，實現信息交換和數據傳輸，形成適應各種實際需要的自動控制系統。 　　目前國際上存在多種總線標準，包括IEC61158—2、Foundation Fieldbus、Profrbus、Eonworks、HART、CAN 等。Profibus是目前國際上推廣速度最快、用戶最多、應用范圍最廣、最有發展前景的總線之一。 　　Profibus是一種國際性的開放式現場總線， 目前世界上許多自動化技術生產廠家都為它們生產的設備提供Profibus接口。Profibus已經廣泛應用于加工制造、過程控制和樓宇自動化。 　　Profbus在各行業的應用正被逐漸認可和接受，但對于在安全性有無限要求的電廠中的應用，則還需要Profibus DP總線技術的不斷完善和成熟。 　　現階段，舍棄DCS而改用現場總線控制系統（FieldbusContrlo System，FCS）的顧慮主要在于：在DCS中，控制單元及通信總線都采用冗余配置，提高系統的可靠性，而在FCS的應用中，總線本身的故障以及某臺設備出現故障對整個FCS的影響難以預計和評估；由于FCS中的控制功能分散到現場智能儀表，這種模式只能應用于控制規模較小、控制回路相對獨立，不需要復雜協凋的控制過程。而后者幾乎否定了目前FCS在火電廠中取代DCS成為現場總線獨立應用的可能性。所以，現場總線只能作為DCS的一部分，重要信號送人DCS，由DCS完成聯鎖和遠程控制；同時智能型現場設備也可進行自診斷和邏輯控制。目前，這種應用模式在國外電力行業已有不少應用業績，但國內尚無涉及。 　　德國部分電廠就廣泛地在汽水循環、煙氣系統和機組協調等沒有本案要求的現場控制中，采用了Profibus DP現場總線技術和設備，并把它們納入DCS控制。總線設備主要為電動執行機構、馬達接觸器的智能接口和電磁閥智能接口。總線設備的有關邏輯組態和控制功能在DCS中完成，同時還應用了HART總線用于模擬量信號的傳輸。 　　西門子公司作為Profibus現場總線技術的積極倡導者，不可避免的會把現場總線技術的精華融人自己的DCS控制系統，從而使他們的DCS用戶有可能享受由Profibus現場總線帶來的受益，而無需考慮不同系統之間的兼容性。 　　在單元機組的開、閉式水系統中的電動門控制采用Profibus DP總線技術，電動執行機構采用一體化智能型產品，帶有雙通道PROFIBUS—DP冗余總線接口，作為DP從站掛在總線上。為了提高安全性可靠性，總線光纖、作為總線上的第一類DP主站的AP和相應的光電轉換裝置都采用了冗余結構，這是國內首家在過程控制中采用現場總線技術的火力發電廠。 　　在我國部分建設中的電廠，在補給水處理系統和廢水系統采用現場總線控制系統，現場總線控制系統采用二層通訊的網絡結構組成，鏈路設備和主站級網絡采用冗余配置。控制系統上層即人機終端與主控制器之間采用工業以太網通訊，配置三臺工控機，工控機通過四臺以太網交換機，與二套冗余控制器相連接，以太網交換機采用rIP形式接口，四臺交換機構成光纖高速路網，通訊速率為100M位，秒波特率。現場設備層之間采用現場總線通訊，總線選用PROFIBUS—DP。通訊的連接介質主環網采用光纜，分支現場總線通訊選用總線電纜。由于電廠鍋爐補給水和廢水的各控制工藝都相對獨立，因此在系統構成上以工藝分類來配置系統硬件，配置二套冗余的主控制器。一套冗余主控制器用于鍋爐補給水系統，另一套冗余控制器系統用于廢水系統，同時各自有兩條由光電耦合器組成的現場總線環形光纜網，構成冗余配置，所有現場儀表、智能電機控制器、變頻器可直接連接到現場總線上。變送器、氣動閥門定位器可通過DP／PA耦合器連接到現場總線上。 　　控制系統中低壓電器設備（MCC）采用智能電機控制器，該控制器具有現場總線通信接口功能。因此配上相應的斷路器、接觸器可構成完整的智能控制保護單元。加藥泵的電動機采用帶總線的變頻器。 　　鍋爐補給水的陰陽離子床氣動隔膜閥的電磁控制閥，采用具有總線接口的閥島來控制，閥島能方便地與現場總線進行連接。 　　現場的壓力變送器、溫度變送器、．流量變送器、液位變送器、化學分析儀表等儀表采用帶PA總線接口的工業儀表，氣動閥門定位器亦采用隊總線，這些儀表設備都能通過DP／PA耦合器連接到網絡上。 　　FCS作為第五代過程控制體系結構，目前還處于發展階段，其核心是總線協議，即遵循國際通用的總線標準。通過總線實現的FCS可解決各DCS廠家之間的信息孤島問題，實現不同廠家總線設備之間的信息全數字、雙向串行傳輸和徹底分散的控制功能。 　　現場總線本身可以組成從底層到高層的通信和控制網絡，只是純現場總線模式的控制系統在火力發電廠中的應用但并不成熟，還不能完全解決大型機組之間信息聯鎖、保護控制等諸多方面的問題，但作為比分散控制系統更為先進的控制技術，它的充分應用和蓬勃發展是科技進步的必然。