Profibus-DP現(xiàn)場總線及其在火電廠的應(yīng)用

　　現(xiàn)場總線技術(shù)是20世紀(jì)9o年代推出的自控新技術(shù)，它主要應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場。它將專用微處理器置人傳統(tǒng)的測量控制儀表，采用簡單的雙絞線把它們連接成網(wǎng)絡(luò)，并按公開、規(guī)范的通信協(xié)議，實(shí)現(xiàn)信息交換和數(shù)據(jù)傳輸，形成適應(yīng)各種實(shí)際需要的自動(dòng)控制系統(tǒng)。
　　目前國際上存在多種總線標(biāo)準(zhǔn)，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(yīng)用范圍最廣、最有發(fā)展前景的總線之一。
　　Profibus是一種國際性的開放式現(xiàn)場總線， 目前世界上許多自動(dòng)化技術(shù)生產(chǎn)廠家都為它們生產(chǎn)的設(shè)備提供Profibus接口。Profibus已經(jīng)廣泛應(yīng)用于加工制造、過程控制和樓宇自動(dòng)化。
　　Profbus在各行業(yè)的應(yīng)用正被逐漸認(rèn)可和接受，但對(duì)于在安全性有無限要求的電廠中的應(yīng)用，則還需要Profibus DP總線技術(shù)的不斷完善和成熟。
　　現(xiàn)階段，舍棄DCS而改用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)（FieldbusContrlo System，F(xiàn)CS）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(tǒng)的可靠性，而在FCS的應(yīng)用中，總線本身的故障以及某臺(tái)設(shè)備出現(xiàn)故障對(duì)整個(gè)FCS的影響難以預(yù)計(jì)和評(píng)估；由于FCS中的控制功能分散到現(xiàn)場智能儀表，這種模式只能應(yīng)用于控制規(guī)模較小、控制回路相對(duì)獨(dú)立，不需要復(fù)雜協(xié)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(xiàn)場總線獨(dú)立應(yīng)用的可能性。所以，現(xiàn)場總線只能作為DCS的一部分，重要信號(hào)送人DCS，由DCS完成聯(lián)鎖和遠(yuǎn)程控制；同時(shí)智能型現(xiàn)場設(shè)備也可進(jìn)行自診斷和邏輯控制。目前，這種應(yīng)用模式在國外電力行業(yè)已有不少應(yīng)用業(yè)績，但國內(nèi)尚無涉及。
　　德國部分電廠就廣泛地在汽水循環(huán)、煙氣系統(tǒng)和機(jī)組協(xié)調(diào)等沒有本案要求的現(xiàn)場控制中，采用了Profibus DP現(xiàn)場總線技術(shù)和設(shè)備，并把它們納入DCS控制。總線設(shè)備主要為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、馬達(dá)接觸器的智能接口和電磁閥智能接口?？偩€設(shè)備的有關(guān)邏輯組態(tài)和控制功能在DCS中完成，同時(shí)還應(yīng)用了HART總線用于模擬量信號(hào)的傳輸。
　　西門子公司作為Profibus現(xiàn)場總線技術(shù)的積極倡導(dǎo)者，不可避免的會(huì)把現(xiàn)場總線技術(shù)的精華融人自己的DCS控制系統(tǒng)，從而使他們的DCS用戶有可能享受由Profibus現(xiàn)場總線帶來的受益，而無需考慮不同系統(tǒng)之間的兼容性。
　　在單元機(jī)組的開、閉式水系統(tǒng)中的電動(dòng)門控制采用Profibus DP總線技術(shù)，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用一體化智能型產(chǎn)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(yīng)的光電轉(zhuǎn)換裝置都采用了冗余結(jié)構(gòu)，這是國內(nèi)首家在過程控制中采用現(xiàn)場總線技術(shù)的火力發(fā)電廠。
　　在我國部分建設(shè)中的電廠，在補(bǔ)給水處理系統(tǒng)和廢水系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)采用二層通訊的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成，鏈路設(shè)備和主站級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用冗余配置?？刂葡到y(tǒng)上層即人機(jī)終端與主控制器之間采用工業(yè)以太網(wǎng)通訊，配置三臺(tái)工控機(jī)，工控機(jī)通過四臺(tái)以太網(wǎng)交換機(jī)，與二套冗余控制器相連接，以太網(wǎng)交換機(jī)采用rIP形式接口，四臺(tái)交換機(jī)構(gòu)成光纖高速路網(wǎng)，通訊速率為100M位，秒波特率。現(xiàn)場設(shè)備層之間采用現(xiàn)場總線通訊，總線選用PROFIBUS—DP。通訊的連接介質(zhì)主環(huán)網(wǎng)采用光纜，分支現(xiàn)場總線通訊選用總線電纜。由于電廠鍋爐補(bǔ)給水和廢水的各控制工藝都相對(duì)獨(dú)立，因此在系統(tǒng)構(gòu)成上以工藝分類來配置系統(tǒng)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(bǔ)給水系統(tǒng)，另一套冗余控制器系統(tǒng)用于廢水系統(tǒng)，同時(shí)各自有兩條由光電耦合器組成的現(xiàn)場總線環(huán)形光纜網(wǎng)，構(gòu)成冗余配置，所有現(xiàn)場儀表、智能電機(jī)控制器、變頻器可直接連接到現(xiàn)場總線上。變送器、氣動(dòng)閥門定位器可通過DP／PA耦合器連接到現(xiàn)場總線上。
　　控制系統(tǒng)中低壓電器設(shè)備（MCC）采用智能電機(jī)控制器，該控制器具有現(xiàn)場總線通信接口功能。因此配上相應(yīng)的斷路器、接觸器可構(gòu)成完整的智能控制保護(hù)單元。加藥泵的電動(dòng)機(jī)采用帶總線的變頻器。