现场总线在江阴夏港电厂的应用

一、引言
现场总线技术自70年代诞生至今，由于它在减少系统线缆，简化安装、维护和管理，降低系统的投资和运行成本，增强系统性能等方面的优越性，得到了广泛的推广和应用。PROFIBUS作为现场总线的一种，不论是在自动化仪表、远程I/O,还是在电机控制装置中的应用均日益广泛起来。
现场总线国际标准之一PROFIBUS技术是1987年由SIEMENS公司等13家企业和5家研究机构联合开发；1989年批准为德国工业标准DIN19245；1996年批准为欧洲标准EN50170V.2；1999年PROFIBUS成为国际标准IEC61158的组成部分（TypeIII）。
PROFIBUS技术为设备层提供了PROFIBUS-DP和-PA技术，为车间层提供了PROFIBUS-FMS技术。PROFIBUS-DP是设备层现场总线，用于控制器（如DCS、PLC、PC）与现场控制设备（如驱动器、检测设备、HMI等）之间的通信总线。
PROFIBUS-DP总线技术具有高速（12M）、实时、确定、可靠的特点，传输的数据量相对较小。现场总线的介质访问控制方式满足工业控制网络的要求，即通信的实时性和确定性。确定性确保站点每次得到网络服务间隔和时间是确定的；实时性是指网络分配给站点的服务时间和间隔可以保证站点完成它确定的任务。
PROFIBUS的特点总结如下：
1）开放性好（目前800～1000多家厂商的产品支持该总线）；
2）传送速度快，可达12M；
3）节省现场布线，降低工程成本；
4）配置灵活。
2004年，PROFIBUS国际组织宣布，基于PROFIBUS接口的设备节点在2003底时突破1000万,成为名副其实、最具实力的全球领先的现场总线标准。
目前PROFIBUS的介质访问控制方式主要有令牌和主从两种方式,遵循附属主－从令牌通行原则。这种方法区分了主动和被动的网络节点。只有主动节点才接受令牌，也就是发送的权利，它在一段规定的时间里将令牌从一个主动节点送到下一个主动节点。系统自动侦测节点是否离去或是否有新的节点加入到网上。网上的所有节点都必须以同一传输速率通讯。
PROFIBUS-DP总线技术可采用电气和光纤网络配置。电气网络利用屏蔽的双绞线电缆作为传输介质。采用的RS485电气标准是基于电压差工作的，因此对于干扰的敏感性要比电压或电流接口小。传输速率可以从9.6Kbps到12Mbps间选择，速率的大小与网络段长有关。
英思维公司（Invensys）是国际知名的仪控行业领导者，紧密跟踪了现场总线技术的发展潮流，并率先在其自动化产品中提供了现场总线技术的支持。以英思维欧陆公司（EUROTHERMPROCESSAUTOMATION简称EPA）的硬件和系统软件为基础，南京科远控制工程有限公司自主研发了火电厂自动化软件（V1.0）,推出了新型的NETWORK-6000＋分散控制系统。NETWORK-6000+使用PROFIBUS技术作为其设备层通讯标准，能够使用PROFIBUS集成标准的第三方现场总线产品。
本文介绍的现场总线产品是SIEMENS的3UF50电机控制单元。该装置支持PROFIBUS现场总线标准，具有完善的电机控制和保护功能。通过这个装置，控制系统可以方便地对电机进行监控。3UF50简称SIMOCODE。
二、江阴夏港电厂介绍
江阴夏港电厂位于江苏省江阴市夏港镇，属江阴苏龙发电有限公司,目前已有三期工程，一、二期分别是两台135MW单元机组，三期是两台亚临界330MW单元机组。一至三期DCS均由南京科远控制工程有限公司供货。三期第一台330MW单元机组已于2004年12月13日顺利完成168小时试运行，并移交投入商业运行。其自动和保护投入率达99％，点火到168结束前后共10天；三期第二台330MW单元机组已于2005年8月9日顺利完成168小时试运行，已投入商业运行。其自动和保护投入率达99％，自点火到168结束前后共9天的，创造了当时国内30万等级机组的最快记录。此外，科远公司还承接了江阴夏港电厂的一、二及三期脱硫DCS项目。
夏港电厂一、二期共4×135MW单元机组采用了NETWORK-6000+分散控制系统，三期2×330MW单元机组采用了FOXBOROI/ASeries分散控制系统；一、二、三期脱硫也采用NETWORK-6000+。
江阴夏港电厂在三期主厂房及脱硫辅助车间大量使用SIEMENSSIMOCODE装置，用于低400V电机的控制和保护。SIMOCODE安装在就地电气控制柜，DCS对400V电机控制通过PROFIBUS-DP现场总线技术实现。
三期单台330MW单元机组DCS共使用十四对控制器，公用系统单独一对。I/ASeries系统采用专用的通讯卡件FBM223，与SIMOCODE实现PROFIBUS-DP通讯连接。实际中，在七对控制器下布置了八只FBM223卡件；每只FBM223通讯卡件具有两个独立的通讯口，工程实施中两个端口均投入使用，降低了通讯风险，且大量互为备用的设备分配到不同的FBM223卡件下。每台330MW单元机组DCS共使用了114只SIMOCODE（其中备用34只）。目前，这是现场总线技术在330MW机组控制系统中最大规模的应用。
脱硫辅助车间DCS使用NETWORK-6000+分散控制系统，共七对控制器，该控制器以PROFIBUS作为其IO总线，SIMOCODE可以和EPA的I/O机架按总线连接方式混合连接，实施中每对控制器都有SIMOCODE通讯。三期脱硫DCS共使用了118只SIMOCODE（其中备用16只）。
本文以NETWORK-6000+控制系统为例，说明英思维自动化产品的PROFIBUS现场总线技术。