基于現場總線的電動執(zhí)行機構在電站工程的應用研究

　　圖1為一組現場總線電動執(zhí)行機構的硬件配置結構，另一組的網絡及硬件配置與此完全相同。17個執(zhí)行機構由Profibus DP總線串聯(lián)接至光電轉換器OLM1，通過光纖傳輸，將總線上的信號傳送到電子間機柜中的OLM2，再經Profibus DP總線將信號傳到通信和存儲模塊IM 308C，最后通過RS-485總線到達控制處理器PA。PA作為底層處理器全部掛在工廠總線網，工程師站可通過工廠總線網對所有總線執(zhí)行機構進行組態(tài)。連接在終端總線網的操作員站可通過工廠總線網、PA對執(zhí)行機構進行開、關、停等操作。

　　OLM1布置于現場控制箱中，OLM2、IM308C及PA都布置于電子間DCS機柜，具體布置如圖2所示。由于AUMA現場總線電動執(zhí)行機構的控制單元均配有雙通道Profibus DP冗余總線接口，故主站PA、IM 308C、電源模塊及所有總線配置都是冗余的，進一步提高了系統(tǒng)運行的安全性。

圖2 電子間DCS機柜內部布置圖

　　3.3 控制的軟件實現

　　作為現場總線電動執(zhí)行機構，其運行模式與普通執(zhí)行機構相比有一定的特殊性。用戶首先對安裝完畢的設備進行物理地址和與閥門相關參數的設定，可通過執(zhí)行機構本體上的液晶顯示器和按鈕盤實現。

　　在硬件結構建立后，用戶需在工程師站完成通信程序和系統(tǒng)組態(tài)軟件，寫入IM 308C的存儲單元FLASHROM(快速可擦寫可編程只讀存儲器)中，包括對各個執(zhí)行機構物理地址與執(zhí)行機構本體的匹配設定和開、關、?？刂萍肮收媳O(jiān)控的實現。組態(tài)程序可看作工程師站的一個模塊，對執(zhí)行機構控制參數的設定及修改等操作均可通過該模塊完成。

　　在組態(tài)完成、地址設定匹配后，啟動IM 308C，運行位于FLASHROM中的用戶程序，建立網絡結構，通過對AUMA電動執(zhí)行機構上物理地址的確認建立網絡連接，同時根據執(zhí)行機構廠家提供的設備描述文件讀取相應設備信息，實現各個設備的識別，從而實現執(zhí)行機構接收集控室的運行指令和反饋閥門狀態(tài)。執(zhí)行機構的閉環(huán)運算以及與其它設備間聯(lián)鎖等開環(huán)運算，在主站AP中以10ms為周期進行，并以數字量形式直接傳至AUMA執(zhí)行機構的PROFIBUS DP接口，從而完成對電動執(zhí)行機構的控制。寧海電廠分散控制系統(tǒng)采用西門子Teleperm-XP，圖3所示為該系統(tǒng)的操作員站閉式循環(huán)水系統(tǒng)AUMA MATIC執(zhí)行機構的操作畫面，任何開、關、停操作最后都必須以點擊綠色界面左下角"EXECUTE"鍵來完成操作內容。

圖3 AUMA現場總線執(zhí)行機構操作畫面

　　3.4 應用效果

　　一種新型設備的應用，其優(yōu)勢最終在運行時得以檢驗。浙江國華寧海電站2號、3號機組順利通過168小時無故障運行投產，所有AUMA現場總線執(zhí)行機構運行正常。通過現場總線與DCS的通信，AUMA電動執(zhí)行機構的開、關、故障等信息得以反饋，集控室操作員可根據實際運行要求對執(zhí)行機構進行遠程手操。當AUMA電動執(zhí)行機構故障時，可在工程師站將該節(jié)點從總線網絡中刪除以進行檢修，而不會影響總線上其他節(jié)點設備的運行與監(jiān)控，與DCS控制模塊故障相比，大大提高了系統(tǒng)運行的安全性。

　　與常規(guī)電動執(zhí)行機構比較，現場總線執(zhí)行機構在設計、安裝、調試的各個應用環(huán)節(jié)也體現著自己的優(yōu)勢。在設計過程中，各電動執(zhí)行機構信號無需以硬接線形式單獨接入DCS卡件通道和開列常規(guī)電纜并計算長度，而只需以整個網絡為單位對總線的總長度進行估算，節(jié)省了大量電纜。施工時，無需考慮電纜的芯芯對接，而只需完成總線輸入和輸出的插拔式連接，減少了大部分工作量，并為維護和檢修提供便利。給總線執(zhí)行機構設定與工程師站匹配的物理地址且通信狀態(tài)良好，就表征調試完畢，大大減少了可能出現的調試問題和故障點。