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大中型电站电气现场总线控制系统应用研究与设计

时间:09-12 来源:互联网 点击:

  1. 切换

    依据以上主要功能,设计的电站EFCS具有如下三层结构,如图1所示。最上层采用数据库服务器与DCS控制层以太网连接,使电站EFCS成为DCS有机的组成部分,且该部分具有很高的灵活性。中间层采用冗余以太网将服务器、电气工程师站、EFCS控制器连接起来,使该层具有较高的通信速率,以保证系统整体控制的实时性;低层采用现场总线与位于现场的智能电气设备连接,划分为6KV网段、380VPC网段和发变组保护及录波设备网段。发变组测控装置与中间层以太网直接连接,可为三个网段的控制提供数据信息。

    4.3 电站EFCS设计实例

    某300MW机组电站,设计基于PROFIBUS-DP网络的EFCS,该EFCS子系统很容易与DCS实现无缝连接。在此仅以该EFCS通过 PROFIBUS-DP网络实现对变频器及现场智能电机的控制为例来说明设计过程。PROFIBUS是近年来国际上最为流行的现场总线,也是目前数据传输率最快的一种现场总线(传输率可达12Mbit/s),因此在很多领域内得到了广泛 的应用。它由三个兼容部分组成,即PROFIBUS—DP、PROFIBUS—PA 和PROFIBUS—FMS。其中,在PROFIBUS—DP 数据传输速率、效率和低连接成本方面特别适用于电站电气控制系统的通信。使用PROFIBUS—DP可取代24V(DC)或4~20mA信号传输。 PROFIBUS—DP用于现场的快速数据交换时,以中央自动化设备(如PLC/PC或过程控制系统)为主站,通过串行连接与分散的现场设备(如 I/O、驱动器和阀门及测量变送器)组成通信网络。

    1)系统结构

    该厂300MW机组采用北京国电智深公司的EDPF-NT DCS系统,原DCS主干网络采用100M冗余以太网,用于连接各分散控制单元DPU和操作员站及工程师站,网络拓扑结构为星型连接,中央节点采用高性能交换机,从而保证了各站点间数据交换的实时性。所设计的电气EFCS通过与该DCS分散控制单元DPU内的PROFIBUS-DP现场总线网络接口设备实现与上层DCS系统的无缝连接。整体系统具有三层网络,上层为100M冗余以太网;DPU冗余主控模件通过PROFIBUS-DP现场总线网络接口设备以及Controlnet与PROFIBUS-DP主站连接,构成中层网络;低层网络为PROFIBUS-DP现场总线,用于连接PROFIBUS-DP主站和智能电机及变频器等从设备,共使用了两个独立的PROFIBUS网段,其中一段通过控制智能电机,另外一段与变频器进行通讯。系统结构如图2所示。

    2)系统组态

    为实现与DCS互连的PROFIBUS总线网络与变频器及智能电机的通讯及控制,需利用DCS工程师站来完成PROFIBUS的网络组态工作。主要包括以下四个方面的组态设计:

    ① 现场总线网络组态:主要从PROFIBUS总线网络主站、从站的通讯速率、从站数量、冗余安全几个方面考虑。考虑到位于现场的变频器与智能电机的通讯速率不同,为了防止变频器受到干扰,将变频器与智能电机布置在不同的网段;

    ② PROFIBUS 总线系统模件的连接:将变频器和智能电机通过PROFIBUS与系统中的PROFIBUS主站模块相连接。PROFIBUS总线网络的组态信息存储在该主站的NVRAM中,从而可以支持掉电重启自恢复对各从站设备的配置。

    ③ 下载安装PROFIBUS 总线系统从站GSD:为达到PROFIBUS简单的即插即用配置,每一个PROFIBUS从站都要有一个设备描述文件”称为GSD文件,用来描述该 PROFIBUS-DP设备的特性,PROFIBUS设备的特性均在GSD中具体说明。GSD文件包含了设备所有定义参数,包括:支持的波特率、支持的信息长度、输入/输出数据数量、诊断数据的含义、可选模块种类等。建立PROFIBUS-DP总线,必须下载安装设备GSD文件。标准化的GSD数据将通信扩大到操作员控制级。使用基于GSD的组态工具可将不同厂商生产的设备集成在同一总线系统中。既简单又是对用户友好的。GSD文件可以分为三个部分:

    ◆ 一般规范 这部分包括生产厂商和设备的名称,硬件和软件的版本状况,支持的波特率一可能的监视时间问隔以及总线插头的信号分配;

    ◆ 与DP主站有关的规范这部分包括只运用于DP主站的各项参数(如连接从站的最多台数或上装和下装能力)。这一部分对从站没有规定;

    ◆ 与DP从站有关的规范 这部分包括与从站有关的一切规范(如输入/输出通道的数量和类型、中断测试的规范以及输入/输出数据一致性的信息)。

    GSD文件是ASCII文件.可以用任何一种ASCII编辑嚣编辑。GSD文件是由若干行组成,每行都用一个关键字开头,包括关键字及参数(无符号数或字符串)两部分。GSD文件中的关键字可以是标准关键字(在PROFIBUS标准中定义)或自定义关键字。标准关键字可以被PROFIBUS的任何组态工具所识别,而自定义 关键字只能被特定的组态工具识别。

    作为从站使用的

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