引言
作為一種新興技術，現(xiàn)場總線技術在石化、冶金、化工、樓宇等多個行業(yè)有著廣泛的應用，隨著認識的提高和技術的發(fā)展，在電力行業(yè)也開始得到了大規(guī)模的應用，實踐證明，現(xiàn)場總線技術在火電廠的應用能夠滿足運行要求、系統(tǒng)可靠穩(wěn)定，能夠大大提高現(xiàn)場設備的信息化水平，與火電廠傳統(tǒng)控制方式相比較，在運行維護和設備診斷方面具有明顯的優(yōu)勢，而且使得全廠管控數(shù)字化、全生命周期的設計、施工、運行等方面更為方便，能夠大大節(jié)約運行維護成本和推進火力發(fā)電廠的數(shù)字化進程。
1現(xiàn)場總線的設計原則
1.1采用的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)自檢測功能必須很完善，在生產(chǎn)過程前就能檢測出對生產(chǎn)有影響的系統(tǒng)故障，并有自行防止事故擴大的有效措施。
1.2在系統(tǒng)運行中，某項控制功能不能正常工作時，僅部分影響整個系統(tǒng)的控制性能，而且能夠通過人工干預得到改善。
1.3對影響機組保護和機組安全的系統(tǒng)必須采用冗余性及多樣性的測量通道，特別重要的開關量測點要采取三取二的測量方式，重要的調(diào)節(jié)信號和傳統(tǒng)方式一樣采用三取中測量方式，重要控制、保護系統(tǒng)的電源采用能夠自動切換的雙路供電電源，并且分別來自兩路不同的UPS。
1.4控制系統(tǒng)和控制設備的單個故障要求不會影響機組的正常工作和機組保護系統(tǒng)的失效，若控制器或卡件發(fā)生故障，其控制對象必須處于安全位置。
1.5控制系統(tǒng)的配置體現(xiàn)工藝設備的冗余配置情況，不因單個故障造成運行設備故障，不會導致備用設備失效。
1.6在設計現(xiàn)場總線網(wǎng)段時，總網(wǎng)段總線的電流負載、干線長度、總線型號、支線長度、總線電壓降必須和現(xiàn)場總線設備數(shù)量相匹配，并選擇合理的拓撲結構形式。
2現(xiàn)場總線的架構及網(wǎng)段
2.1現(xiàn)場總線架構
現(xiàn)場總線架構的選擇與控制系統(tǒng)的結構是密不可分的，現(xiàn)場總線的拓撲結構共有4種：總線型、樹型、菊花鏈型和點到點型。在火電廠現(xiàn)場總線系統(tǒng)網(wǎng)絡結構的設計過程中一般盡量采用總線型和樹型的拓撲結構，或者將總線型和樹型的拓撲結構混合起來使用?？偩€型的拓撲結構是由一條干線和連接在干線上不同點的若干支線所組成的，干線的兩端設有終端器；樹型的拓撲結構是由一條干線和連接在干線端點上的若干支線組成的，與總線型拓撲結構相同，在干線的兩端需要設終端器；菊花鏈型拓撲結構和點到點型拓撲結構由于它們各自的特點在電廠不推薦使用。
2.2現(xiàn)場總線的網(wǎng)段
網(wǎng)段的設計對火力發(fā)電廠現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)安全運行至關重要，除了要考慮機組現(xiàn)場總線設備的數(shù)量、地理分布、功能和各工藝系統(tǒng)外，還要通過各設備現(xiàn)場布置位置和其隸屬工藝系統(tǒng)的相關性進行網(wǎng)絡分段設計，確定總線系統(tǒng)的網(wǎng)絡覆蓋范圍、各支路的設備數(shù)量、長度和支路總數(shù)等。通過工程實踐，大家一致認為對火電廠網(wǎng)絡分段進行設計時應遵循以下原則：
2.2.1對儀表進行精確定位，明確設備間的關系，互為備用關系、控制關系或調(diào)節(jié)關系；冗余設置的現(xiàn)場儀表應接入不同網(wǎng)段，或相關驅(qū)動裝置連接在不同的網(wǎng)段上。
2.2.2嚴格根據(jù)總線設備的功耗和總線的線損的計算結果來選擇總線電源的負載能力。如是PROFIBUS總線，其總線接口形式是DP還是PA，或其它類型，且應該根據(jù)設備負載，計算總線負載能力是否足夠。
2.2.3設計網(wǎng)段設備數(shù)量與現(xiàn)場通訊箱布置位置及數(shù)量時要充分考慮工藝專業(yè)的要求和總線設備芯片的處理速度，并認真核對每條總線支路的設備類型、數(shù)量和總線支路的響應時間，同時對工藝系統(tǒng)中重要的現(xiàn)場總線設備進行分析，特殊分段，保證對各總線網(wǎng)段的設計安全可靠。
2.2.4網(wǎng)段設計和設備配置還要嚴格執(zhí)行現(xiàn)場總線通信標準規(guī)定，而且各網(wǎng)段的現(xiàn)場總線設備掛接數(shù)量不應超過該總線標準規(guī)定最高限值的60%，一般以40%~50%為宜，每個現(xiàn)場總線網(wǎng)段的設計(由設計院與控制系統(tǒng)供貨商共同完成)至少應包括：網(wǎng)段長度、電纜特性、設備的集中帶來的信號衰減、跳線長度、設備阻抗或電流消耗、每個設備的計算電壓、包含的中繼器、通訊參數(shù)(計時器)、通訊速率、設備地址等信息，并應要求相應的設備廠商提供用于證實的宏循環(huán)周期時間專用測試、計算工具或計算方法。
3火電廠現(xiàn)場總線實施方案
根據(jù)目前現(xiàn)場總線在各個電廠的應用情況，以及我院在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)設計中的經(jīng)驗，在現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)配置中可以按工藝特點把火電廠控制系統(tǒng)劃分為多個子系統(tǒng)，一般情況下，現(xiàn)場總線要按照工藝系統(tǒng)來設計，對于物理空間相近又同屬于一個工藝系統(tǒng)的設備應分布在一個網(wǎng)段上，調(diào)節(jié)回路控制策略和設備控制邏輯也按工藝系統(tǒng)劃分，在各自的控制器中實現(xiàn)。下表是主廠房各系統(tǒng)現(xiàn)場總線方案配置：
對于上表中采用現(xiàn)場總線方式的系統(tǒng)，發(fā)生異常會對機組的安全運行帶來很大的影響的電動機和閥門等設備，除了采用總線以外，主要的控制信號(位置反饋、分合閘指令)也采用了硬接線接入控制系統(tǒng)。這種采用硬接線和現(xiàn)場總線結合的方式，常規(guī)運行時采用現(xiàn)場總線控制，當總線和冗余總線同時故障而發(fā)生通訊中斷的情況下，控制系統(tǒng)利用現(xiàn)場總線的診斷功能及時發(fā)現(xiàn)故障，自動切換到硬接線控制并報警，實現(xiàn)對這些重要設備的控制，不影響機組的正常運行。
4結束語
目前，現(xiàn)場總線技術在各電廠已逐步得到了廣泛的應用，使電廠的安裝、調(diào)試、維護更為方便，為火電廠全廠范圍數(shù)字化、信息化的實現(xiàn)提供了基本保證，但是現(xiàn)場設備的數(shù)字化雖然加速了電廠信息化進程，但是在信息化為生產(chǎn)服務上沒有明顯的作為，如果以后能與廠級監(jiān)控信息系統(tǒng)(SIS)進行結合，我們相信現(xiàn)場總線在火電廠中的應用會有巨大的生命力。
參考文獻
[1]張翼.現(xiàn)場總線技術在數(shù)字化發(fā)電廠中的應用研究[A].上海交通大學碩士論文，2009.
[2]張翼.韓兵現(xiàn)場總線的發(fā)電廠機組控制應用研究[T].自動化儀表，2008.
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