Profibus-DP现场总线及其在火电厂的应用

　　现场总线技术是20世纪9o年代推出的自控新技术，它主要应用于生产现场。它将专用微处理器置人传统的测量控制仪表，采用简单的双绞线把它们连接成网络，并按公开、规范的通信协议，实现信息交换和数据传输，形成适应各种实际需要的自动控制系统。
　　目前国际上存在多种总线标准，包括IEC61158—2、Foundation Fieldbus、Profrbus、Eonworks、HART、CAN 等。Profibus是目前国际上推广速度最快、用户最多、应用范围最广、最有发展前景的总线之一。
　　Profibus是一种国际性的开放式现场总线， 目前世界上许多自动化技术生产厂家都为它们生产的设备提供Profibus接口。Profibus已经广泛应用于加工制造、过程控制和楼宇自动化。
　　Profbus在各行业的应用正被逐渐认可和接受，但对于在安全性有无限要求的电厂中的应用，则还需要Profibus DP总线技术的不断完善和成熟。
　　现阶段，舍弃DCS而改用现场总线控制系统（FieldbusContrlo System，FCS）的顾虑主要在于：在DCS中，控制单元及通信总线都采用冗余配置，提高系统的可靠性，而在FCS的应用中，总线本身的故障以及某台设备出现故障对整个FCS的影响难以预计和评估；由于FCS中的控制功能分散到现场智能仪表，这种模式只能应用于控制规模较小、控制回路相对独立，不需要复杂协凋的控制过程。而后者几乎否定了目前FCS在火电厂中取代DCS成为现场总线独立应用的可能性。所以，现场总线只能作为DCS的一部分，重要信号送人DCS，由DCS完成联锁和远程控制；同时智能型现场设备也可进行自诊断和逻辑控制。目前，这种应用模式在国外电力行业已有不少应用业绩，但国内尚无涉及。
　　德国部分电厂就广泛地在汽水循环、烟气系统和机组协调等没有本案要求的现场控制中，采用了Profibus DP现场总线技术和设备，并把它们纳入DCS控制。总线设备主要为电动执行机构、马达接触器的智能接口和电磁阀智能接口。总线设备的有关逻辑组态和控制功能在DCS中完成，同时还应用了HART总线用于模拟量信号的传输。
　　西门子公司作为Profibus现场总线技术的积极倡导者，不可避免的会把现场总线技术的精华融人自己的DCS控制系统，从而使他们的DCS用户有可能享受由Profibus现场总线带来的受益，而无需考虑不同系统之间的兼容性。
　　在单元机组的开、闭式水系统中的电动门控制采用Profibus DP总线技术，电动执行机构采用一体化智能型产品，带有双通道PROFIBUS—DP冗余总线接口，作为DP从站挂在总线上。为了提高安全性可靠性，总线光纤、作为总线上的第一类DP主站的AP和相应的光电转换装置都采用了冗余结构，这是国内首家在过程控制中采用现场总线技术的火力发电厂。
　　在我国部分建设中的电厂，在补给水处理系统和废水系统采用现场总线控制系统，现场总线控制系统采用二层通讯的网络结构组成，链路设备和主站级网络采用冗余配置。控制系统上层即人机终端与主控制器之间采用工业以太网通讯，配置三台工控机，工控机通过四台以太网交换机，与二套冗余控制器相连接，以太网交换机采用rIP形式接口，四台交换机构成光纤高速路网，通讯速率为100M位，秒波特率。现场设备层之间采用现场总线通讯，总线选用PROFIBUS—DP。通讯的连接介质主环网采用光缆，分支现场总线通讯选用总线电缆。由于电厂锅炉补给水和废水的各控制工艺都相对独立，因此在系统构成上以工艺分类来配置系统硬件，配置二套冗余的主控制器。一套冗余主控制器用于锅炉补给水系统，另一套冗余控制器系统用于废水系统，同时各自有两条由光电耦合器组成的现场总线环形光缆网，构成冗余配置，所有现场仪表、智能电机控制器、变频器可直接连接到现场总线上。变送器、气动阀门定位器可通过DP／PA耦合器连接到现场总线上。
　　控制系统中低压电器设备（MCC）采用智能电机控制器，该控制器具有现场总线通信接口功能。因此配上相应的断路器、接触器可构成完整的智能控制保护单元。加药泵的电动机采用带总线的变频器。
　　锅炉补给水的阴阳离子床气动隔膜阀的电磁控制阀，采用具有总线接口的阀岛来控制，阀岛能方便地与现场总线进行连接。

　　现场的压力变送器、温度变送器、．流量变送器、液位变送器、化学分析仪表等仪表采用带PA总线接口的工业仪表，气动阀门定位器亦采用队总线，这些仪表设备都能通过DP／PA耦合器连接到网络上。
　　FCS作为第五代过程控制体系结构，目前还处于发展阶段，其核心是总线协议，即遵循国际通用的总线标准。通过总线实现的FCS可解决各DCS厂家之间的信息孤岛问题，实现不同厂家总线设备之间的信息全数字、双向串行传输和彻底分散的控制功能。
　　现场总线本身可以组成从底层到高层的通信和控制网络，只是纯现场总线模式的控制系统在火力发电厂中的应用但并不成熟，还不能完全解决大型机组之间信息联锁、保护控制等诸多方面的问题，但作为比分散控制系统更为先进的控制技术，它的充分应用和蓬勃发展是科技进步的必然。