PROFIBUS现场总线控制系统在国华宁海电厂中应用

(二)闭式循环水的现场总线控制系统

1.系统结构

闭式水系统就地设备分布广，就地的控制相对又简单，适于发挥现场总线系统的优点，为此我们在闭式水系统控制中采用了现场总线方案。单元机组开闭式水系统约有34个现场总线设备(智能电动执行机构)，分成两个不同区域。

为了提高安全性可靠性，总线光纤、作为总线上的第一类DP主站的AP和相应的光电转换装置也都采用了冗余结构。AP以及其接口模块IM308C和2台光电转换装置置于电子室DCS的机柜中，就地另外有总线I/O柜，内含2台光电转换装置，置于汽机房零米层。

2.执行机构

电动执行机构采用原装进口德国欧玛公司的产品一体化智能型产品AUMA MATIC，带有双通道PROFIBUS-DP冗余总线接口，作为DP从站挂在总线上。开关型电动执行机构可以接受开、关、停数字量控制信号。本体配置手轮和手/自动切换机构以及开、关按钮，并有相应的位置指示灯，以实现就地操作。

3.系统组态与运行

DP主站的AP中的IM308C模件具有用于通信的CPU和存储单元FLASHROM(快速可擦写可编程只读存储器)，PROFIBUS-DP网络结构图及相应的用户通信程序可灌入该模件的FLASHROM中。当IM308C启动时，将运行于FLASHROM中的用户程序建立网络结构，通过对AUMA电动门芯片上地址(设备编号)的辨认建立网络连接，而后根据电动门厂家提供的GSD(设备性能描述文件)中读取的参数，最终识别出该设备，从而读取来自执行机构的信息，并发送命令至该设备。

每台AUMA作为总线上的单独从站，其总线地址通过设备上的LED(发光二极管)分别输入。在就地AUMA的面板上，可以设置与阀门有关的参数。一部分与控制相关的参数存储在AP中，并可以通过工程师站修改，即直接通过现场总线修改阀门参数。

通过现场总线与DCS的通信，执行机构的开/关反馈、设备故障等一些情况就可得以基本反应，操作员在集控室中，远方对执行机构进行手动控制。执行机构的闭环运算功能以及与其它设备间连锁等开环运算功能，在主站AP中以10ms为周期进行运算，运算结果作为数字量直接传至AUMA中的PROFIBUS-DP接口，对电动执行机构进行控制。

五、应用体会

现场总线技术已经在新建和改造电厂中的得到大量应用，但是在新建国产600MW大型电站工程中的一定规模的运用还未见报道，宁电工程在这方面迈出创新的一步。通过工程实施，我们有如下体会供借鉴：

1.现场总线的安全性问题一直受到关注。采用现场总线后，取消了大量的控制电缆，现场总线的保护措施可以提高，降低了故障率，所以现场总线网络不采用冗余方式是可以接受的。但是，总线上的某个节点机故障而封锁总线时，将影响总线大部分设备的工作。由于对可靠性和安全性的要求，我们采用了AP和双总线的冗余配置，这在一定程度上抵消了现场总线节省布线的优点，增加了工程造价。今后结合电厂的实际情况，采取什么样的冗余方案，值得探讨。

2.由于原DCS冗余控制器的所有功能都分散到各个现场智能仪表中，危险已经完全分散，一个现场智能仪表的故障只影响到本身或相关的少量智能设备，其影响范围远低于DCS冗余控制器故障的波及面，就地智能仪表的功能块设计可保证故障时相关智能设备置于安全位，因此每个现场智能仪表CPU不冗余是完全可行的。

3.现场总线系统有一个重要特征，就是信息处理现场化。主要含意就是在智能现场装置中植入控制模块，使其具备控制器功能。但是目前用于电站的具有这样功能的智能执行机构的可选品种很少，限制了现场总线系统在电站工程中进一步的应用。进一步地，如何用智能现场装置来实现复杂的功能组级及协调级控制，还需要研究和实践的探讨。

4.以智能化现场仪表为基础的现场总线系统，若能把管理自动化和远程诊断功能纳入系统，更能发挥现场总线系统降低运行维护费用的优势。但是，出于尽快安全顺利投产等各方面原因，我们应用的系统和范围是有限的，现场总线系统的总体优势一时不能体现，相关的二次系统的开发更是有待时日。

六、结语

现场总线控制系统已经成为一种成熟的控制系统，在电厂中应用现场总线控制系统的条件已经成熟，也是企业信息集成化的需要，但也需要在电站工程实践中不断扩大应用范围和进行试点等努力。国华宁电工程在国产600MW机组控制系统中进行了应用现场总线技术的积极尝试，积累了设计和工程经验。根据应用经验和实际效果，将在后续工程中作适当推广，从而为实现宁海电厂的全面数字化生产和管理奠定基础。