韓 健 常威武 李亞都 趙成圓

(1.北京華能新銳控制技術(shù)有限公司；2.西安熱工研究院有限公司)

FF與Profibus-DP總線在電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)的應(yīng)用

韓 健1常威武2李亞都2趙成圓1

(1.北京華能新銳控制技術(shù)有限公司；2.西安熱工研究院有限公司)

結(jié)合萊蕪電廠2×1050MW機(jī)組輔網(wǎng)系統(tǒng)，總結(jié)了FF和Profibus-DP總線的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。以O(shè)vation為平臺(tái)，對(duì)Profibus-DP和FF總線進(jìn)行了合理配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)輔網(wǎng)系統(tǒng)的有效控制。針對(duì)Profibus-DP和FF總線技術(shù)組態(tài)調(diào)試過程中易出現(xiàn)的問題，給出了注意事項(xiàng)和解決方案。

電廠輔網(wǎng)系統(tǒng) FF Profibus-DP Ovation平臺(tái)

目前，火電機(jī)組的主控大都實(shí)現(xiàn)了DCS全數(shù)字化自動(dòng)控制，并逐漸向FCS發(fā)展，控制水平相對(duì)較高。但由于系統(tǒng)組成繁雜，各部分物理位置分散，大部分電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)的控制水平仍舊較低，運(yùn)行人員較多。隨著高效節(jié)能技術(shù)、設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，電廠信息化系統(tǒng)的發(fā)展和建設(shè)成為必然趨勢(shì)，因此提高輔網(wǎng)系統(tǒng)的自動(dòng)化水平勢(shì)在必行。

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)較傳統(tǒng)的 DCS控制技術(shù)，更便于對(duì)就地測(cè)量設(shè)備和執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行遠(yuǎn)程維護(hù)、故障預(yù)測(cè)和分析，安全可靠性更高。因此，在萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，可以克服系統(tǒng)繁雜、位置分散帶來的電纜用量多的缺點(diǎn)[1]，減少安裝接線施工量。系統(tǒng)控制器可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式獲取大量智能設(shè)備的狀態(tài)信息，便于及時(shí)消除設(shè)備故障隱患，為設(shè)備狀態(tài)檢修、性能優(yōu)化和壽命評(píng)估提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。通過總線技術(shù)，可簡(jiǎn)化輔網(wǎng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)易于擴(kuò)展、便于設(shè)備遠(yuǎn)程校驗(yàn)和維護(hù)。

1 現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的應(yīng)用

目前，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議國際標(biāo)準(zhǔn)有很多，雖然每種總線協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)都以開放、互操為前提，具有對(duì)應(yīng)的控制系統(tǒng)和智能設(shè)備，但不同總線協(xié)議的設(shè)備之間難以互聯(lián)。從目前的應(yīng)用狀況看，Profibus和FF現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議相對(duì)滿足火電廠應(yīng)用的要求。Profibus總線分為Profibus-DP和Profibus-PA，分別用于開關(guān)量和模擬量智能設(shè)備的信息傳輸。FF總線包含F(xiàn)F-H1和FF-HSE：FF-HSE為高速總線，主要用于控制器與上位機(jī)的通信；FF-H1為低速總線，主要用于模擬量儀表的信息傳輸。

1.1 FF總線

圖1為萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)FF總線結(jié)構(gòu)。Ovation DCS提供的FF現(xiàn)場(chǎng)總線為有源H1總線，所以現(xiàn)場(chǎng)智能儀表無需配置電源。對(duì)于FF總線的現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用，一個(gè)網(wǎng)段的總線電纜總長度(干線長度與支線長度之和)不應(yīng)超過1.2km。單根支線電纜的長度應(yīng)盡量短，支線電纜的長度不超過30m。在Ovation DCS中，每塊FF總線通信卡提供兩個(gè)FF總線接口，構(gòu)成兩條FF網(wǎng)段。

圖1 萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)FF總線結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的FF總線配置具體見表1。

表1 萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)FF總線配置 個(gè)

1.2 Profibus-DP總線

圖2為萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)Profibus-DP總線結(jié)構(gòu)。Ovation DCS的每塊Profibus-DP通信模件有兩個(gè)DP總線接口，通過專用DP電纜與就地設(shè)備以菊花鏈形式連接，在每條DP總線的末端連接終端電阻[2]。對(duì)于Profibus-DP總線，每個(gè)Profibus主站下掛接的DP從站設(shè)備數(shù)量不超過12個(gè)，網(wǎng)段距離不超過400m。每個(gè)網(wǎng)段上掛接的現(xiàn)場(chǎng)總線數(shù)量不超過最大數(shù)量的60%[3]。

圖2 萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)Profibus-DP總線結(jié)構(gòu)

系統(tǒng)的Profibus-DP總線配置具體見表2。

表2 萊蕪電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)Profibus-DP總線配 個(gè)

項(xiàng)目補(bǔ)給水精處理循環(huán)水中水輸煤板卡58154網(wǎng)段916294閥島91810160分布式IO00005馬達(dá)保護(hù)器221492917分析儀表269325272

2 注意事項(xiàng)與解決方案

組態(tài)DP設(shè)備FESTO閥島和菲尼克斯分布式IO時(shí)，要嚴(yán)格保證組態(tài)配置和就地設(shè)備一致，否則通信時(shí)報(bào)故障，在診斷界面會(huì)看到Slave Error信號(hào)報(bào)警[4]。組態(tài)DP設(shè)備四方馬達(dá)保護(hù)器時(shí)，DP設(shè)備通信速率無法自適應(yīng)，要將DP卡件端口速率和DP設(shè)備統(tǒng)一，同時(shí)保證設(shè)備提供的數(shù)字量打包點(diǎn)的高、低8位與Ovation讀取的打包點(diǎn)的高、低8位位置相反。所以要調(diào)整Profibus設(shè)備的狀態(tài)/指令字高、低8位，保持與設(shè)備實(shí)際狀態(tài)一致。組態(tài)DP設(shè)備金智馬達(dá)保護(hù)器時(shí)，DP設(shè)備的電流值要通過量程轉(zhuǎn)換成中間變量；汽水取樣部分通過S7-200獲取，這時(shí)要匹配好物理測(cè)點(diǎn)與組態(tài)地址，同時(shí)將0～32 767工程量轉(zhuǎn)換成實(shí)際測(cè)量值。

組態(tài)FF設(shè)備Rosement3051差壓變送器時(shí)，應(yīng)在通信界面將變送器的量程設(shè)置成至少能包含現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際壓差值的量程。組態(tài)FF設(shè)備Honeywell變送器時(shí)，Plant Alarm選項(xiàng)務(wù)必取消，否則無法完成commision。組態(tài)FF設(shè)備西門子調(diào)節(jié)閥時(shí)，注意將模式選為串級(jí)模式，同時(shí)要選用Channel1。

在安裝和更換FF設(shè)備前必須在組態(tài)軟件中使設(shè)備退出AUTO狀態(tài)；安裝和更換后再投運(yùn)設(shè)備，將設(shè)備的MODE_BLK設(shè)置為AUTO狀態(tài)。

DP設(shè)備組態(tài)前需要將設(shè)備的GSD文件導(dǎo)入工程師站和服務(wù)器。GSD文件是DP設(shè)備與DCS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通信規(guī)約。不同廠家設(shè)備的GSD不同，即使是同一廠家的設(shè)備，版本不同，GSD文件也不同?，F(xiàn)場(chǎng)調(diào)試中常因總線設(shè)備不支持GSD文件版本而導(dǎo)致DCS系統(tǒng)無法與總線設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。所以更換設(shè)備時(shí)，要保持GSD文件版本與更換設(shè)備一致。

FF總線電纜選用ITC型，敷設(shè)在管道或托盤內(nèi)，所有電纜之間應(yīng)獨(dú)立屏蔽，多根電纜應(yīng)有額外的全屏蔽措施[5]；同時(shí)FF電纜敷設(shè)要避開高壓動(dòng)力電纜。在電廠補(bǔ)給水系統(tǒng)中，反滲透的FF測(cè)點(diǎn)走線和變頻高壓泵的動(dòng)力電纜重合，導(dǎo)致一旦變頻高壓泵啟動(dòng)，F(xiàn)F測(cè)點(diǎn)就掉線失去聯(lián)系，最后重新走線并在FF分線盒上加裝金屬屏蔽盒，才避免了變頻器的干擾。

對(duì)于同類型、同方向的總線電纜應(yīng)敷設(shè)在一個(gè)獨(dú)立的電纜槽內(nèi)，如果現(xiàn)場(chǎng)無總線專用電纜槽，則需對(duì)總線電纜加套無縫鋼管[6]。敷設(shè)不同種類的總線電纜時(shí)，電纜間必須保持一定的距離，并且當(dāng)總線電纜相互交叉時(shí)必須為正交交叉，嚴(yán)禁平行排列，以減少信號(hào)間干擾。

3 結(jié)束語

萊蕪電廠2×1050MW機(jī)組輔網(wǎng)系統(tǒng)完成現(xiàn)場(chǎng)總線的改造后，經(jīng)過幾個(gè)月的實(shí)際運(yùn)行，總線通信良好,說明設(shè)計(jì)滿足工藝要求。鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)，電纜敷設(shè)167根，總線使用長度3.0km，預(yù)計(jì)節(jié)省電纜15km；凝結(jié)水精處理系統(tǒng)，電纜敷設(shè)71根，總線使用長度1.5km，預(yù)計(jì)節(jié)省電纜6.0km；氣力輸灰系統(tǒng)，電纜敷設(shè)194根，總線使用長度2.0km，預(yù)計(jì)節(jié)省電纜20.0km；中水系統(tǒng)，電纜敷設(shè)319根，總線使用長度2.0km，預(yù)計(jì)節(jié)省電纜25.0km。經(jīng)過改造后，電廠輔網(wǎng)系統(tǒng)極大地節(jié)省了電纜用量，降低了生產(chǎn)成本。

[1] 楊新民,肖勇,陳豐.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火電廠的應(yīng)用[J].熱力發(fā)電,2014,43(9):76～78.

[2] 田爽,郝煒,宋美艷,等.華電萊州電廠基于FF和Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的水網(wǎng)控制系統(tǒng)[J].熱力發(fā)電,2013,42(1):91～93.

[3] 姚秀娟.現(xiàn)場(chǎng)總線在鄒縣電廠1000MW機(jī)組中的應(yīng)用[J].電力設(shè)備,2007,8(8):41～44.

[4] 柴占杰.基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線儀表與系統(tǒng)的調(diào)試[J].化工自動(dòng)化及儀表,2015,42(7):832～834.

[5] 梁國杰,高云鵬.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火電廠的應(yīng)用與前景[J].化工自動(dòng)化及儀表,2014,41(7):745～748.

[6] 程正群,許寶祥,錢積新.現(xiàn)場(chǎng)總線與DCS控制系統(tǒng)[J].化工自動(dòng)化及儀表,1999,26(3):1～3.

TH862+.7

B

1000-3932(2017)02-0215-03

2016-03-23，

2016-10-18)

韓健(1986-)，工程師，從事電廠自動(dòng)控制的研究，hanjian1@tpri.com.cn。