肇庆电厂现场总线技术及应用

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1、现场总线技术肇庆电厂现场总线应用热控专业：张程亮2013年4月9日一、现场总线基本概念现场总线是安装在生产过程区域的现场设备/仪表与控制室内的自动控制装置/系统之间的一种穿行、数字式、多点、双向通信的数据总线。现场总线将传统DCS系统的IO模块从电子间延伸至就地设备本身中，在智能设备中就完成了数据的采集和处理，大大减少了IO模块及电缆的使用。现场总线控制网络是由多个分散在生产现场、具有数字通信能力的测量控制仪表作为网络节点而形成的，以现场总线作为通信连接的纽带，完成测量控制任务的网络系统、控制系统。肇庆电厂采用的是Profibus现场总线技术，Profibus现场总

2、线包含DP和PA两种通信技术，相对应的传输技术（物理层）分别是RS485和MBP。RS485传输技术是一种简单的、低成本的传输技术，主要用于需要高传输速率的任务。它使用有一对导体的屏蔽双绞铜质电缆。RS485传输技术容易使用，安装电缆无需专门知识。总线结构允许随时增加或拆除站或逐步投运系统而不影响其它的站。后来的扩展（在定义的限制内）也不影响已经投入运行的站。可以在9.6Kbit/s到12Mbit/s之间选择各种传输速率。投运系统时，在总线上的所有站应选择相同的传输速度。最多可以连接32个站（每个总线段），可允许的最大总线长度取决于传输速率。Profibus现场总线

3、技术MBP是使用固定传输速率31.25Kbit/s和Manchester编码的同步传输技术。此传输技术通常用于过程自动化领域，因为它满足化学工业和石化工业的特殊要求，即使用双线技术的本质安全和总线供电。表2-4中概述了这种技术的特点。这就是说PROFIBUS也可以用于有爆炸危险的区域，是本质安全品质的。数值变送技术的发展4-20mA→HART→Fieldbusdigitalanalog+digital(hybrid)analog4...20mACPUCPUCPUCPU过程控制ProcessControl0-6553510-38-10+381.更精确的数值二、总线系统

4、的优势生产装置运行参数的测量值、控制量、阀门的工作位置开关状态、报警状态设备的资源信息与维护信息、零点量程调校信息系统组态、参数修改信息等2.更丰富的数据3.减少接线Reducedwiring传统模式conventional总线系统FieldbusProcessNearComponentProcessNearComponent)控制柜cabinet连接件connectionelementsI/O模块module总线耦合器buscouplerEx[i]接线架marshallingrackEx[i]PS接线架marshallingrack接线盒junctionbox传统

5、硬接线方式下一台开关型电动门需要设计6个DI/DO点，占用6根通信电缆，而采用现场总线技术后，一条总线电缆最多可以连接12台电动门（肇庆电厂设计要求），大幅减少了电缆的使用量。图1图23.减少接线Reducedwiring4.网络化的设备管理及诊断现场线技术的一个重要的特点是不仅能够传送过程I/O信号，也能够将非过程数据通过总线进行输送。现场总线通讯能使设备管理软件从集中控制室直接与遍及全厂的设备进行对话。现场总线可从现场设备和仪表取得更多的维护诊断数据。自诊断例行程序对设备的健康状况进行检查，并将该设备产生的信息是否准确可信告知系统的其余部分。通过先进的自诊断功能

6、找出设备的故障是整个现场总线功能链中的第一步，它将为整个工厂在生命周期内节约运行成本。德国尼德豪森电厂（1×950MW），控制系统为西门子TXP-2000，除锅炉安全监控系统（FSSS）、汽轮机控制和保护系统（DEH、ETS）、重要的模拟量采用常规方案外，总线的应用基本集中在被控对象，即Profibus-DP的应用，仪表部分采用了Hart协议，机组已投产，运行情况良好。三、国内外现场总线在电厂应用情况德国诺伊拉特电厂1100MW的F机组和G机组，早期被称为尼德豪森二期工程，控制系统为西门子TXP-3000，与尼德豪森一期工程相比，不仅被控对象采用了Profibus-

7、DP协议，仪表也全部采用了Profibus-PA协议，同时在常用电源系统还采用了IEC61850协议。每台单元机组的现场总线仪表与控制设备数量约有6700个。两台机组已经在2011年6月和12月分别投产。德国尼德豪森电厂德国尼德豪森电厂控制室德国诺伊拉特电厂三、国内外现场总线在电厂应用情况近几年，国内已经有相当一部分燃煤电厂在辅助车间系统采用了现场总线技术，如华能玉环电厂（2×1000MW）化学水处理、工业废水系统；广东河源电厂（2×600MW）净废水处理系统、华能巢湖电厂（2×600MW）化学水处理系统、华能九台电厂（2×600MW）水、煤、灰、全厂辅助车间系