大中型電站電氣現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)應(yīng)用研究與設(shè)計(jì)

近年來(lái), 隨著電力行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步及分散控制系統(tǒng)(DCS) 在電廠中的廣泛應(yīng)用, 300MW及以上容量機(jī)組的熱工控制已全面采用分散控制系統(tǒng)(DCS),逐步形成了數(shù)據(jù)采集(DAS)、模擬量控制(MCS)、順序控制(SCS)、燃燒器管理(BMS)四大系統(tǒng)。但DCS 主要完成的是汽輪機(jī)、鍋爐的自動(dòng)化過(guò)程控制, 對(duì)電氣部分的自動(dòng)化結(jié)合較少,DCS 一般未充分考慮電氣設(shè)備的控制特點(diǎn), 所以無(wú)論是功能上還是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上, 與網(wǎng)絡(luò)微機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)相比在自動(dòng)化程度、開(kāi)放性等方面都有較大的差距。實(shí)施以現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)為基礎(chǔ)電站電氣控制系統(tǒng)(ECS)，進(jìn)而將該系統(tǒng)以相對(duì)獨(dú)立的單元實(shí)體模式最終納入DCS體系之中,充分利用FCS先進(jìn)的全分散控制技術(shù),提高電氣控制自動(dòng)化水平和可靠性。可充分利用FCS的徹底分散和數(shù)字信息現(xiàn)場(chǎng)化、智能設(shè)備自診斷等特點(diǎn)，使電氣防誤操作等功能實(shí)現(xiàn)更方便、更完備,并且將相關(guān)量的顯示報(bào)警與電氣設(shè)備的控制調(diào)節(jié)有機(jī)地結(jié)合起來(lái),有效提高整個(gè)電氣控制的安全性和可靠性。

一、電站電氣控制系統(tǒng)的主要特點(diǎn)

電站ECS與熱工自動(dòng)化在控制要求及運(yùn)行過(guò)程中都有較大的區(qū)別,電站ECS的主要特點(diǎn)為:(1)電氣設(shè)備相對(duì)熱工設(shè)備而言控制對(duì)象少,操作頻率低,有的系統(tǒng)或設(shè)備運(yùn)行正常時(shí),時(shí)常幾個(gè)月或更長(zhǎng)時(shí)間才操作1次;控制系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的是順序控制, 即數(shù)字量控制, 模擬量信號(hào)僅作監(jiān)視, 不參與系統(tǒng)邏輯控制 (2)電氣設(shè)備保護(hù)自動(dòng)裝置要求可靠性高,動(dòng)作速度快。如發(fā)變組保護(hù)動(dòng)作速度要求在40ms以?xún)?nèi),廠用電快切裝置快速切換時(shí)間一般小于60～80ms。 (3)300MW及以上機(jī)組一般每2臺(tái)機(jī)組共用1臺(tái)啟/備變,任一機(jī)組檢修都不能影響另一臺(tái)機(jī)組的正常運(yùn)行。(4)電氣設(shè)備電氣系統(tǒng)的聯(lián)鎖邏輯較簡(jiǎn)單,但電氣設(shè)備本身操作機(jī)構(gòu)復(fù)雜。因此要求控制系統(tǒng)具有很高的可靠性。除了能實(shí)現(xiàn)正常啟停和運(yùn)行操作外,尤其要求能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)顯示異常運(yùn)行和事故狀態(tài)下的各種數(shù)據(jù)和狀態(tài),并提供相應(yīng)的操作指導(dǎo)和應(yīng)急處理措施,保證電氣系統(tǒng)自動(dòng)控制在最安全合理的工況下工作。

二、電站電氣控制系統(tǒng)的監(jiān)控范圍

一般來(lái)說(shuō), 電站電氣控制系統(tǒng)的監(jiān)控對(duì)象主要有:

1) 發(fā)電機(jī)- 變壓器組, 其監(jiān)控范圍主要包括發(fā)電機(jī)、發(fā)電機(jī)勵(lì)磁系統(tǒng)、主變壓器、220 kV 斷路器;

2) 高壓廠用工作及備用電源, 其監(jiān)控范圍主要包括高壓廠用工作變壓器、起動(dòng)- 備用變壓器等;

3) 主廠房?jī)?nèi)低壓廠用電源, 其監(jiān)控范圍主要包括低壓廠用工作和公用變壓器、照明變壓器、檢修變壓器和除塵變壓器等主廠房的低壓廠用變壓器;

4) 輔助車(chē)間低壓廠用電源;

5) 動(dòng)力中心至電動(dòng)機(jī)控制中心電源饋線;

6) 單元機(jī)組發(fā)電機(jī)和鍋爐DCS 控制電動(dòng)機(jī);

7) 保安電源;

8) 直流系統(tǒng);交流不停電電源。

三、現(xiàn)場(chǎng)總線的技術(shù)特點(diǎn)及EFCS的優(yōu)勢(shì)

20 世紀(jì)90 年代中后期, 現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)興起并蓬勃發(fā)展起來(lái)，并開(kāi)始逐漸應(yīng)用于電站自動(dòng)化。近年來(lái)，隨著電氣控制運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的成熟，各類(lèi)電氣智能化控制設(shè)備不斷出現(xiàn)，為現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用于電站電氣控制做好了準(zhǔn)備?，F(xiàn)場(chǎng)總線將集中與分散相結(jié)合的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)變稱(chēng)為新型的全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)，依靠現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備自身實(shí)現(xiàn)基本控制功能;同時(shí)，由于采用了全數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和數(shù)字通信技術(shù)，使系統(tǒng)具備了完全的自診斷和綜合信息集成的能力，為電站綜合自動(dòng)化和全程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。現(xiàn)場(chǎng)總線的特點(diǎn)主要表現(xiàn)在：

1) 系統(tǒng)的開(kāi)放性。開(kāi)放系統(tǒng)是指通信協(xié)議公開(kāi), 各不同廠家的設(shè)備之間可進(jìn)行互連并實(shí)現(xiàn)信息交換, 現(xiàn)場(chǎng)總線開(kāi)發(fā)者就是要致力于建立統(tǒng)一的工廠底層網(wǎng)絡(luò)的開(kāi)放系統(tǒng)。這里的開(kāi)放是指對(duì)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的一致、公開(kāi)性, 強(qiáng)調(diào)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)的共識(shí)與遵從。一個(gè)開(kāi)放系統(tǒng), 它可以與任何遵守相同標(biāo)準(zhǔn)的其它設(shè)備或系統(tǒng)相連。一個(gè)具有總線功能的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)必須是開(kāi)放的, 開(kāi)放系統(tǒng)把系統(tǒng)集成的權(quán)利交給了用戶(hù)。用戶(hù)可按自己的需要和對(duì)象把來(lái)自不同供應(yīng)商的產(chǎn)品組成大小隨意的系統(tǒng)。

2) 互可操作性與互用性, 這里的互可操作性, 是指實(shí)現(xiàn)互連設(shè)備間、系統(tǒng)間的信息傳送與溝通, 可實(shí)行點(diǎn)對(duì)點(diǎn), 一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的數(shù)字通信。而互用性則意味著不同生產(chǎn)廠家的性能類(lèi)似的設(shè)備可進(jìn)行互換而實(shí)現(xiàn)互用。

3) 現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性。它將傳感測(cè)量、補(bǔ)償計(jì)算、工程量處理與控制等功能分散到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中完成, 僅靠現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備即可完成自動(dòng)控制的基本功能, 并可隨時(shí)診斷設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)。

4) 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的高度分散性。由于現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備本身已可完成自動(dòng)控制的基本功能, 使得現(xiàn)場(chǎng)總線已構(gòu)成一種新的全分布式控制系統(tǒng)的體系結(jié)構(gòu)。從根本上改變了現(xiàn)有DCS 集中與分散相結(jié)合的集散控制系統(tǒng)體系, 簡(jiǎn)化了系統(tǒng)結(jié)構(gòu), 提高了可靠性。

5) 對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的適應(yīng)性。工作在現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備前端, 作為工廠網(wǎng)絡(luò)底層的現(xiàn)場(chǎng)總線, 是專(zhuān)為在現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境工作而設(shè)計(jì)的, 它可支持雙絞線、同軸電纜、光纜、射頻、紅外線、電力線等, 具有較強(qiáng)的抗干擾能力, 能采用兩線制實(shí)現(xiàn)送電與通信, 并可滿(mǎn)足本質(zhì)安全防爆要求等。　由于現(xiàn)場(chǎng)總線的以上技術(shù)特點(diǎn), 特別是現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的簡(jiǎn)化, 使控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、安裝、投運(yùn)到正常生產(chǎn)運(yùn)行及其檢修維護(hù), 都體現(xiàn)出優(yōu)越性。

對(duì)于電氣系統(tǒng)全部采用硬接線進(jìn)入DCS 的控制系統(tǒng), 缺點(diǎn)是硬件設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的采集只能采用I/ O 方式, 電氣系統(tǒng)的信息量均要采用I/ O 方式接入DCS , 電氣模擬量還要經(jīng)過(guò)變送器轉(zhuǎn)換成4~20 mA 直流信號(hào)送入DCS , 由于DCS 的I/ O 點(diǎn)數(shù)總量控制及I/ O 采集方式本身的限制, 不可能將所有電氣信息量送入DCS , 信息量不完整, 無(wú)法滿(mǎn)足電氣系統(tǒng)故障分析、狀態(tài)處理、設(shè)備管理等高級(jí)應(yīng)用功能的需要;同時(shí)所有信息均要采用硬接線接入DCS , I/ O 接口多, 硬接線測(cè)點(diǎn)量大, 系統(tǒng)接線復(fù)雜, 控制電纜用量多, 系統(tǒng)中有大量的變送器和I/ O 接口, 系統(tǒng)運(yùn)行、維護(hù)的工作量較大, 對(duì)提高電廠運(yùn)行管理水平不利。EFCS 是將在變電站和發(fā)電廠網(wǎng)絡(luò)控制中已經(jīng)積累了豐富運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)的計(jì)算機(jī)分布式控制系統(tǒng)用于火力發(fā)電廠的電氣系統(tǒng)控制, 其特點(diǎn)是采用現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)計(jì)思路, 所有電氣設(shè)備的信息采集主要采用綜合智能測(cè)控單元進(jìn)行轉(zhuǎn)換和采集, 對(duì)于特別重要的信號(hào)(如參與聯(lián)鎖控制的信號(hào)量) 和控制量,除保留通信接口方式外, 采用硬接線接入DCS 的I/ O 柜進(jìn)行采集, 如運(yùn)行(合閘) 、停止(跳閘) 、故障、允許操作等與控制聯(lián)鎖邏輯有關(guān)的信號(hào)均采用硬接線接入DCS 的I/ O 柜, 對(duì)于所有控制量如各斷路器的跳閘、合閘指令也通過(guò)DCS 的I/ O 柜用硬接線方式接入各開(kāi)關(guān)控制回路, 避免了萬(wàn)一通信不暢時(shí)不能進(jìn)行監(jiān)控的問(wèn)題。由于采用綜合智能測(cè)控單元進(jìn)行電氣數(shù)據(jù)采集, 除能完成數(shù)據(jù)采集任務(wù)外, 還能對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理, 并通過(guò)敷設(shè)在配電室開(kāi)關(guān)柜內(nèi)的現(xiàn)場(chǎng)總線將處理后的數(shù)據(jù)送入通信管理機(jī), 系統(tǒng)接線十分簡(jiǎn)單。為便于運(yùn)行維護(hù)和調(diào)試,各通信管理機(jī)均提供調(diào)試接口, 可供機(jī)組維護(hù)人員在廠用電倒送和檢修調(diào)試期間使用。系統(tǒng)還配置有電氣工程師站, 其主要功能是實(shí)現(xiàn)電氣系統(tǒng)故障信息管理及故障分析、設(shè)備管理、自動(dòng)抄表等管理功能, 供運(yùn)行維護(hù)人員進(jìn)行電氣系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)、界面、報(bào)表等的維護(hù)修改以及電氣自動(dòng)化系統(tǒng)的監(jiān)視與維護(hù), 還可以作為培訓(xùn)工作站進(jìn)行操作流程預(yù)演及對(duì)運(yùn)行人員的培訓(xùn)仿真或作為DCS 操作員站的備用, 可在建設(shè)初期DCS 未投入時(shí)滿(mǎn)足廠用電倒送或DCS 退出時(shí)對(duì)電氣系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控。EFCS采用現(xiàn)場(chǎng)總線方式, 電氣信息量采集完整, 為實(shí)現(xiàn)電廠電氣系統(tǒng)高度自動(dòng)化運(yùn)行及管理水平提供了硬件基礎(chǔ)。該方案除具有遠(yuǎn)程I/ O 的全部?jī)?yōu)點(diǎn)外, 還可以減少大量DCS 的隔離器件、端子柜、I/ O 卡件等, 且綜合智能測(cè)控單元直接安裝在開(kāi)關(guān)柜上, 開(kāi)關(guān)柜外采用總線進(jìn)行通信連接, 可大幅度節(jié)省控制電纜及施工安裝工作量和系統(tǒng)調(diào)試、檢修及維護(hù)工作量。對(duì)廠用電系統(tǒng)等基本上取消了硬接線, 使控制系統(tǒng)接線更為簡(jiǎn)單, 能最大程度地節(jié)省控制電纜, 減小施工、安裝、調(diào)試、檢修和維護(hù)工作量。此外, 由于各智能測(cè)控單元功能獨(dú)立, 風(fēng)險(xiǎn)分散, 任何一個(gè)測(cè)控裝置的故障僅涉及到相應(yīng)元件, 不影響其它間隔, 使整個(gè)系統(tǒng)可靠性得到很大提高, 又增加了備用操作手段(既可在控制層操作, 也可在間隔層操作) , 提高了信息轉(zhuǎn)換精度和可靠性, 也避免了信號(hào)(特別是4～20 mA 模擬量信號(hào)) 在傳輸中的衰減和干擾等問(wèn)題。[!--empirenews.page--]

四、電站EFCS的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)

4.1 電站 EFCS設(shè)計(jì)中需注意的問(wèn)題

針對(duì)電站ECS的主要特點(diǎn)，在設(shè)計(jì)電站EFCS時(shí)，應(yīng)注意以下問(wèn)題：

1) 選用的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的數(shù)字控制功能;

2) 選用的現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)應(yīng)具有較強(qiáng)的自診斷功能;

3) 選用的現(xiàn)場(chǎng)總線通信鏈路應(yīng)具有較高的數(shù)據(jù)傳輸速率，以滿(mǎn)足ECS控制實(shí)時(shí)性的需要;

4) 選用的現(xiàn)場(chǎng)總線智能前端設(shè)備應(yīng)具有強(qiáng)的抗電磁干擾能力和高的可靠性。

4.2 電站EFCS設(shè)計(jì)的主要功能和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

針對(duì)電站ECS的監(jiān)控范圍，所設(shè)計(jì)的電站EFCS應(yīng)具有以下功能：

1) 所有有關(guān)的電氣設(shè)備進(jìn)行控制、聯(lián)鎖，能對(duì)各有關(guān)電氣參數(shù)進(jìn)行測(cè)量，并能在操作畫(huà)面上顯示各設(shè)備運(yùn)行的狀態(tài)和工況;

2) 具有發(fā)變組及各配電設(shè)備的事故、預(yù)告、保護(hù)動(dòng)作后的報(bào)警、顯示、歷史記錄和追憶等功能;

3) 發(fā)電機(jī)順控自動(dòng)升壓、自動(dòng)準(zhǔn)同期并網(wǎng);

4) 發(fā)電機(jī)主、備勵(lì)磁機(jī)之間的自動(dòng)切換操作;

5) 廠用電可根據(jù)負(fù)荷自動(dòng)切換

依據(jù)以上主要功能，設(shè)計(jì)的電站EFCS具有如下三層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。最上層采用數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器與DCS控制層以太網(wǎng)連接，使電站EFCS成為DCS有機(jī)的組成部分，且該部分具有很高的靈活性。中間層采用冗余以太網(wǎng)將服務(wù)器、電氣工程師站、EFCS控制器連接起來(lái)，使該層具有較高的通信速率，以保證系統(tǒng)整體控制的實(shí)時(shí)性;低層采用現(xiàn)場(chǎng)總線與位于現(xiàn)場(chǎng)的智能電氣設(shè)備連接，劃分為6KV網(wǎng)段、380VPC網(wǎng)段和發(fā)變組保護(hù)及錄波設(shè)備網(wǎng)段。發(fā)變組測(cè)控裝置與中間層以太網(wǎng)直接連接，可為三個(gè)網(wǎng)段的控制提供數(shù)據(jù)信息。

4.3 電站EFCS設(shè)計(jì)實(shí)例

某300MW機(jī)組電站，設(shè)計(jì)基于PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)的EFCS，該EFCS子系統(tǒng)很容易與DCS實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。在此僅以該EFCS通過(guò) PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)對(duì)變頻器及現(xiàn)場(chǎng)智能電機(jī)的控制為例來(lái)說(shuō)明設(shè)計(jì)過(guò)程。PROFIBUS是近年來(lái)國(guó)際上最為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線，也是目前數(shù)據(jù)傳輸率最快的一種現(xiàn)場(chǎng)總線(傳輸率可達(dá)12Mbit/s)，因此在很多領(lǐng)域內(nèi)得到了廣泛 的應(yīng)用。它由三個(gè)兼容部分組成，即PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA 和PROFIBUS—FMS。其中，在PROFIBUS—DP 數(shù)據(jù)傳輸速率、效率和低連接成本方面特別適用于電站電氣控制系統(tǒng)的通信。使用PROFIBUS—DP可取代24V(DC)或4～20mA信號(hào)傳輸。 PROFIBUS—DP用于現(xiàn)場(chǎng)的快速數(shù)據(jù)交換時(shí)，以中央自動(dòng)化設(shè)備(如PLC/PC或過(guò)程控制系統(tǒng))為主站，通過(guò)串行連接與分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備(如 I/O、驅(qū)動(dòng)器和閥門(mén)及測(cè)量變送器)組成通信網(wǎng)絡(luò)。

1)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

該廠300MW機(jī)組采用北京國(guó)電智深公司的EDPF-NT DCS系統(tǒng)，原DCS主干網(wǎng)絡(luò)采用100M冗余以太網(wǎng)，用于連接各分散控制單元DPU和操作員站及工程師站，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)為星型連接，中央節(jié)點(diǎn)采用高性能交換機(jī)，從而保證了各站點(diǎn)間數(shù)據(jù)交換的實(shí)時(shí)性。所設(shè)計(jì)的電氣EFCS通過(guò)與該DCS分散控制單元DPU內(nèi)的PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備實(shí)現(xiàn)與上層DCS系統(tǒng)的無(wú)縫連接。整體系統(tǒng)具有三層網(wǎng)絡(luò)，上層為100M冗余以太網(wǎng);DPU冗余主控模件通過(guò)PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)接口設(shè)備以及Controlnet與PROFIBUS-DP主站連接，構(gòu)成中層網(wǎng)絡(luò);低層網(wǎng)絡(luò)為PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線，用于連接PROFIBUS-DP主站和智能電機(jī)及變頻器等從設(shè)備，共使用了兩個(gè)獨(dú)立的PROFIBUS網(wǎng)段，其中一段通過(guò)控制智能電機(jī)，另外一段與變頻器進(jìn)行通訊。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2)系統(tǒng)組態(tài)

為實(shí)現(xiàn)與DCS互連的PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)與變頻器及智能電機(jī)的通訊及控制，需利用DCS工程師站來(lái)完成PROFIBUS的網(wǎng)絡(luò)組態(tài)工作。主要包括以下四個(gè)方面的組態(tài)設(shè)計(jì)：

① 現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)組態(tài)：主要從PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)主站、從站的通訊速率、從站數(shù)量、冗余安全幾個(gè)方面考慮。考慮到位于現(xiàn)場(chǎng)的變頻器與智能電機(jī)的通訊速率不同，為了防止變頻器受到干擾，將變頻器與智能電機(jī)布置在不同的網(wǎng)段;

② PROFIBUS 總線系統(tǒng)模件的連接：將變頻器和智能電機(jī)通過(guò)PROFIBUS與系統(tǒng)中的PROFIBUS主站模塊相連接。PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)的組態(tài)信息存儲(chǔ)在該主站的NVRAM中，從而可以支持掉電重啟自恢復(fù)對(duì)各從站設(shè)備的配置。

③ 下載安裝PROFIBUS 總線系統(tǒng)從站GSD：為達(dá)到PROFIBUS簡(jiǎn)單的即插即用配置，每一個(gè)PROFIBUS從站都要有一個(gè)"設(shè)備描述文件”稱(chēng)為GSD文件，用來(lái)描述該 PROFIBUS-DP設(shè)備的特性，PROFIBUS設(shè)備的特性均在GSD中具體說(shuō)明。GSD文件包含了設(shè)備所有定義參數(shù)，包括：支持的波特率、支持的信息長(zhǎng)度、輸入/輸出數(shù)據(jù)數(shù)量、診斷數(shù)據(jù)的含義、可選模塊種類(lèi)等。建立PROFIBUS-DP總線，必須下載安裝設(shè)備GSD文件。標(biāo)準(zhǔn)化的GSD數(shù)據(jù)將通信擴(kuò)大到操作員控制級(jí)。使用基于GSD的組態(tài)工具可將不同廠商生產(chǎn)的設(shè)備集成在同一總線系統(tǒng)中。既簡(jiǎn)單又是對(duì)用戶(hù)友好的。GSD文件可以分為三個(gè)部分：

◆ 一般規(guī)范 這部分包括生產(chǎn)廠商和設(shè)備的名稱(chēng)，硬件和軟件的版本狀況，支持的波特率一可能的監(jiān)視時(shí)間問(wèn)隔以及總線插頭的信號(hào)分配;

◆ 與DP主站有關(guān)的規(guī)范這部分包括只運(yùn)用于DP主站的各項(xiàng)參數(shù)(如連接從站的最多臺(tái)數(shù)或上裝和下裝能力)。這一部分對(duì)從站沒(méi)有規(guī)定;

◆ 與DP從站有關(guān)的規(guī)范 這部分包括與從站有關(guān)的一切規(guī)范(如輸入/輸出通道的數(shù)量和類(lèi)型、中斷測(cè)試的規(guī)范以及輸入/輸出數(shù)據(jù)一致性的信息)。

GSD文件是ASCII文件.可以用任何一種ASCII編輯囂編輯。GSD文件是由若干行組成，每行都用一個(gè)關(guān)鍵字開(kāi)頭，包括關(guān)鍵字及參數(shù)(無(wú)符號(hào)數(shù)或字符串)兩部分。GSD文件中的關(guān)鍵字可以是標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵字(在PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)中定義)或自定義關(guān)鍵字。標(biāo)準(zhǔn)關(guān)鍵字可以被PROFIBUS的任何組態(tài)工具所識(shí)別，而自定義 關(guān)鍵字只能被特定的組態(tài)工具識(shí)別。

作為從站使用的變頻器及智能電機(jī)都有廠商提供的GSD文件，需要先安裝相應(yīng)的GSD文件后方可進(jìn)行系統(tǒng)軟組態(tài)。

④ PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)組態(tài)：將PROFIBUS主站及從站分別加入到現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中;設(shè)置主站、從站的網(wǎng)絡(luò)地址，為各從站組態(tài)相應(yīng)的控制模塊，配置主要運(yùn)行參數(shù)。根據(jù)工藝流程需要和避免電磁干擾，通過(guò)總線接口卡件組成兩個(gè)獨(dú)立的PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)，將現(xiàn)場(chǎng)電氣設(shè)備連接到這兩段不同的 PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)中，并使用 PROFIBUS組態(tài)軟件完成兩個(gè)網(wǎng)段的組態(tài)。[!--empirenews.page--]

a.通過(guò)將智能電機(jī)的GSD文件加入上位組態(tài)平臺(tái)后，可對(duì)該下位設(shè)備進(jìn)行組態(tài)。網(wǎng)絡(luò)主站站號(hào)為000，而智能電機(jī)作為從站，站號(hào)從001開(kāi)始，智能電機(jī)從站支持多種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，在此選擇8字節(jié)輸入/2字節(jié)輸出的方式，這樣可在保證不影響網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸速度的前提下提高數(shù)據(jù)讀取的效率。通過(guò)專(zhuān)用的軟件設(shè)置智能電機(jī)相應(yīng)的站號(hào)，同時(shí)對(duì)電機(jī)的相應(yīng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置;對(duì)相應(yīng)輸入、輸出字節(jié)信息進(jìn)行組態(tài)，通過(guò)設(shè)置不同的標(biāo)志為來(lái)指示電機(jī)運(yùn)行、故障等信號(hào);通訊速率在 PROFIBUS主站上組態(tài)，在現(xiàn)場(chǎng)電機(jī)從站重啟后，可以自動(dòng)獲取該組態(tài)信息。

b.將變頻器設(shè)備與另一PROFIBUS總線接口卡件組成單獨(dú)的網(wǎng)絡(luò)，其通訊速率可達(dá)到1.5Mbps，保證了變頻器控制的實(shí)時(shí)性和可靠性。將變頻器的 GSD文件加入后，可對(duì)該下位設(shè)備進(jìn)行組態(tài)。在該段PROFIBUS_DP網(wǎng)絡(luò)中，與智能電機(jī)網(wǎng)段類(lèi)似，主站站號(hào)為0，變頻器從站站號(hào)從001開(kāi)始。在針對(duì)其Modules參數(shù)進(jìn)行組態(tài)時(shí)，應(yīng)注意變頻器共支持PPO1-PPO5共五種PPO Module，在此為提高該模件的模擬數(shù)據(jù)讀取的效率，選擇PPO4方式，不讀取變頻器相關(guān)的參數(shù)。同時(shí)在擴(kuò)展參數(shù)設(shè)置中，應(yīng)根據(jù)系統(tǒng)實(shí)際情況，而不是系統(tǒng)默認(rèn)參數(shù)來(lái)進(jìn)行組態(tài)。

在變頻器側(cè)，加入PROFIBUS通訊模塊，其地址設(shè)置由硬跳線完成，在變頻器中對(duì)相應(yīng)的通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。變頻器需要進(jìn)行初始化，須在總線系統(tǒng)中完成，以保證變頻器斷電重啟后的通訊正常。

五、結(jié)束語(yǔ)

電站EFCS采用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù), 電氣信息量采集完整, 為實(shí)現(xiàn)電廠電氣系統(tǒng)高度自動(dòng)化運(yùn)行及管理水平提供了硬件基礎(chǔ)。電站EFCS實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的智能化與功能自治性, 大量減少了DCS卡件等,大幅度節(jié)省控制電纜及施工安裝工作量和系統(tǒng)調(diào)試、檢修及維護(hù)工作量;控制系統(tǒng)接線更為簡(jiǎn)單, 能最大程度地節(jié)省控制電纜, 減小施工工作量。同時(shí), 由于EFCS的徹底分散的特性, 使電氣設(shè)備系統(tǒng)運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)徹底分散從而達(dá)到最小，使系統(tǒng)整體可靠性得到很大提高。由于采用了全數(shù)字化的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備和數(shù)字通信技術(shù)，不僅大大提高了信息傳輸?shù)木群涂煽啃?，更重要的使系統(tǒng)具備了完全的自診斷和綜合信息集成的能力，為電站綜合自動(dòng)化和全程自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。相信在眾多DCS和電氣廠家的努力下，EFCS將在大、中型企業(yè)中廣泛推廣應(yīng)用并將日益發(fā)展和成熟起來(lái)。

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