1、,现场总线技术在大型电厂中的应用,什么是现场总线,何谓现场总线控制系统FCS采用现场总线技术，实现现场测控设备与控制站双向数字通信，并且能够监控、诊断和管理的控制系统；在控制站及人机界面层与DCS没有区别；当前技术条件下，部分仪表和设备采用现场总线智能型，保护、实时性高的部分仍采用常规技术；为区别完全采用常规信号制的DCS，称以上为FCS。,现场总线技术,现场总线系统设计与安装,自动化系统设计理念的变化：现场总线设备与常规设备范围设计；现场总线网段设计，不仅与工艺系统相关，而且与设备地理位置密切联系；通信电缆走向设计，其抗干扰要求高，高频电缆多点接地。 安装、维护技术的变化：通信电缆、接头安装
2、要求提高，通信故障90%是安装不规范；校验、查故障需要新装备，需要新的知识和培训；,一、总线在火电厂辅机上的应用,1.玉环电厂4*1000MW超超临界机组化水、废水系统 2.金陵电厂2*1030MW超超临界机组辅控系统 3.九台电厂2*660MW超临界机组辅控系统 4.巢湖电厂2*600MW超临界机组凝结水系统 5.深能源河源电厂2*660MW超超临界机组辅控系统 6.广东海门电厂2*1036MW超超临界机组脱硫系统 7.国华宁海电厂2*1000MW超超临界机组脱硫系统,一、总线在火电厂辅机上的应用,应用FCS的核心是现场设备信息的利用,总线设备维护,现场总线应用特点设备预测性维护,失效前的覆
3、盖物,运行时间,tact,tfailure,覆盖限值 失效,覆盖物,覆盖,tRest,需要维护,急需维护,失效报警,良好,维护报警,电容物位开关,现场总线应用特点设备预测性维护,通过数据的提前预报和对报文的实时分析，与专家诊断系统的数据库进行比对分析，对现场总线设备做出故障预判。,实时监视总线设备中的关键参数的变化。,现场总线应用特点智能诊断,监视对象:时刻监视对比实际测量值与经过数据训练的模型计算出的正常值 应用实例: 马达, 泵, 换热器如果换热器或者管道发生泄漏，控制系统为了保证相同的流量就必须加大马达的功率输出， FCS就会把该行为视作为一个异常行为.,一、总线在火电厂辅机上的应用,P
4、rofibus-PA仪表DP/PA LINK输出单路PA支路，速率31.25kbps；PA支路连接压力、差压、磁翻板液位等变送器,DP总线设备,冗余DP总线连接的现场总线电动执行机构,电气总线设备,DP智能电机控制和保护单元 多种控制方式：正/反转、星/三角起动 、变极起动 保护功能：过流保护、过热保护； 控制和状态信息：启、停状态，电流、温度； 诊断信息：硬件、线圈、传感器诊断；,一、总线在火电厂辅机上的应用,操作员站上诊断和管理窗口的显示FCS网络画面,二、现场总线在主机上的应用-应用范围,1.对锅炉、汽机本身的运行安全有重大影响的系统，仍采用传统的DCS和I/O设备； 2.ECS（除仅用
5、于显示的信号）采用常规方式； 3.DEH和MEH采用常规方式； 4.SOE采用常规DCS采集方式； 5.DAS从现场直接采集的信号尽可能采用FCS的仪表、设备；IDAS信号、TSI仍采用常规方式； 6.FSSS中磨煤机系统设备和信号可采用FCS，其他锅炉保护设备采用常规DCS；,二、现场总线在主机上的应用-应用范围,7.锅炉、汽机和公用控制系统中选择部分子系统从仪表、驱动设备、执行机构采用FCS； 8.常规420mA变送器的仪表宜选择具有HART协议的变送器； 9.采用现场总线仪表和设备的诊断、管理软件，对FCS网络、设备进行诊断和管理。,三、现场总线协议的类型,选择在工业过程控制领域主流的现
6、场总线类型：FF和Profibus协议 西门子： Profibus DP（开关量）Profibus PA（模拟量） 艾默生： Profibus DP（开关量）FF（模拟量） FOXBORO： Profibus DP（开关量）FF（模拟量） ABB:Profibus DP（开关量）Profibus PA（模拟量） 等厂家,四、现场总线的技术要求,1.模拟量控制最大执行周期250ms，开关量控制最大执行周期100ms 2. DCS控制器与现场总线PROFIBUS-DP总线通讯采用冗余方式 3.每个PROFIBUS-DP总线网段通讯速率不小于500kBit/s 4.每个PROFIBUS-DP主站现场
7、总线设备不多于16个 5.每个PROFIBUS-DP总线网段连接设备数量不多于10个 6.每个PROFIBUS-PA总线网段连接设备数量不多于9个,五、吉林九台电厂现场总线的范围,六、FCS安装的注意事宜,1.安装中要注意通讯电缆的接线方式。 2.注意屏蔽方式，动力电缆与控制电缆要分开走。不同于常规DCS，总线柜和设备现场双端接地方式和单点接地方式。 3.电缆长度有要求：500Kbps速度时一个DP网段总长度不大于400米，31.25Kbps速度时一个PA网段总长度不大于1900米 4.有源终端电阻要正确接入。,七、南京金陵电厂现场总线的范围,八、莱芜电厂现场总线的范围,九、机组控制系统FCS
8、的设计 Design of FCS in Power Unit Control System,机组FCS的主要设计原则采用当前主流现场总线标准：FF、Profibus；以DCS为基本系统，控制站内嵌入现场总线通信主站，建立现场总线各级网络； 机组安全保护和快速控制系统采用传统的DCS方式，变送器采用Hart协议仪表； 采用现场总线的设备和系统，其主要控制功能在DCS控制器实现，独立的单回路调节系统可下放到FF现场总线设备中；应重视基于现场总线设备信息的诊断和管理软件的配置。,应兼顾工程风险与技术创新二者的关系，安全第一，务期必成，争取最大效益。,九、机组控制系统FCS的设计 Design of
9、 FCS in Power Unit Control System,机组FCS工程实施要点优先确定机组DCS的型号以及能够无缝连接的现场总线类型；应足够重视现场总线网络设计，合理分配网段、通信容量、安全级别等；必须对仪表和设备进行通信、互操等方面的兼容性测试；合理设计各级现场总线网络的通信速率、通信负荷等参数；应足够重视控制系统的出厂验收(FAT)，应进行现场总线网络、仪表、控制功能的完整测试。,总线实验室,十、数字化电厂的生产过程自动化控制系统 Process Automatic Control System of Digital Power Plant,现场总线成为主要的I/O网络,畅通数
10、字化信息传输控制系统的分布式控制站能够无缝嵌入多种主流现场总线标准的通信主站模件；现场总线通信主站能够管理各级网络，实现与现场总线设备的双向通信；Hart协议用于必须采用电流(电压)传送的信号。,传统的I/O信号还会较长时间共存SOE信号分辨率要求1ms；汽轮机超速保护控制周期要求20ms；涉及重要保护功能的信号要求冗余、快速采集；过于分散的开关量信号采用传统I/O成本低。,实际使用的注意事项,在现场设备招标之前，西安热工研究院与DCS厂家一起，完成了对现场总线设备与DCS系统的互联、互操测试。 在调试前首先要保证调试网段通讯回路建立调试时，应保证每个网段的通讯回路联通，且最末端有终端电阻。如
11、果网段中间有设备暂未安装，可以考虑用快速连接器临时进行连接，重新建立通讯；也可利用最末位置设备自带的终端电阻，先进行调试。在调试前保证总线设备必须用到的参数设置正确。,实际使用的注意事项,在调试前保证现场总线设备参数设置正确要建立总线通讯，总线设备最基本的两个参数必须设置：地址和通讯速率。目前总线设备的地址设定，主要分为两类：一类是通过硬件拨码开关来设定，这类设备需参看设备手册，注意地址位的排列组合即可；另一类设备是需要通过软件一一设定，这类设备要通过特定的软、硬件才能设定地址。注意，某些设备现场修改完地址需重新上电初始化，才能使地址生效，被主站控制器识别。 现场接线现场接线质量要求较高，复查较麻烦，有时候甚至需要用专用工具排查。这些不同于安装公司以往的习惯，在初期容易造成较多的连接问题。从已实施项目情况分析，总线调试初期的问题，大部分来自布线、接线的不规范和随意性，纠正后都能解决问题。,谢谢各位专家和朋友！ Thank You ！,
