一、现场总线概述
1.1 现场总线的定义和主要标准
根据国际电工委员会IECl158定义，安装在制造或过程区域的现场装置与控制室内的自动控制装置之间的数字式、串行、多点通信的数据总线称为现场总线。以现场总线为纽带，把控制、补偿计算、参数修改、显示、报警等功能分散到各个现场仪表，实现就地设备远程操作、诊断和预见性维护，从而构架出一种全新的数字控制系统，称之为现场总线控制系统(FCS)。目前现场总线还未形成统一的标准，常见的现场总线主要有PROFIBUS、基金会现场总线(FF)等。
PROFIBUS(Process Field Bus)始于1987年，由德国工业界联合开发，其规则和标准成为德国工业标准,即DIN E l9245[2]PROFIBUS标准。1996年，德国国家现场总线标准成为国际性标准，即欧洲标准EN50170。2000年3月，PROFIBUS标准被批准为国际现场总线标准IEC61158的组成部分(TYPEⅢ)。PROFIBUS主要由PROFIBUS-FMS、PROFIBUS-PA和PROFIBUS-DP等3部分组成，其中PROFI-BUS-DP是一种高速(数据传输速率9.6kb/S～12Mb/s)、经济的设备级网络，主要用于现场控制器与分散I/O之间的通信，可满足交直流调速系统快速响应的时间要求;PROFIBUS-PA用IECⅡ58-2标准，传输速率为31.25kb/s，提供本质安全特性，适用于安全性要求较高以及由总线供电的场合;PROFIBUS-FMS主要解决车间级通信，完成中等传输速度的循环或非循环数据交换任务。使用PROFIBUS技术核心的公司有SIEMENS、E+H和SOFTING等。华能玉环电厂综合各方面因素最终选用了PROFIBUS现场总线作为实现水处理集中控制系统的硬件基础。
基金会现场总线(FF)于1994年由美国Fisher-Rosemount和Honeywell为首成立。它以ISO/OSI开放系统互连模型为基础，取其物理层、数据链路层、应用层为FF通信模型的相应层次，并在应用层上增加了用户层。基金会现场总线分Hl和H2两种通信速率。Hl的传输速率为31.25kb/s，可支持总线供电和本质安全防爆环境。支持双绞线、光缆和无线发射，协议符号IECl158-2标准。传输信号采用曼册斯特编码。
1.2 现场总线的特点及优点
现场总线的核心是总线协议，基础是智能现场装置，它具有以下优点:(1)由于节省了大量传统的IO卡件、隔离器、控制柜、信号电缆及设备间连接电缆，且安装、调试方便，使系统成本大大降低;(2)具有全开放的系统结构，便于系统扩充;(3)系统易学易用、可控性好，各种设备的功能设置、相互链接、下载等组态简单，一致性好，有着友善的图形化的人-机界面;(4)系统可靠性高，全数字化信号精度比传统的模拟信号高，高度分散控制使风险得到彻底分摊;(5)系统可维护性好，智能化的现场级设备，具有自诊断功能，利用大量的非控制信号，可实现就地设备状态远程控制、诊断及预见性维护。
二、工程应用情况
华能玉环电厂位于浙江省台州市玉环县大麦屿开发区，规划容量为4×1000MW。一期工程2×1000MW机组已于2004年6月28日正式开工，计划2007年上半年投产发电;二期工程2×l000MW机组计划于2008年投产发电。它是我国第一座百万千瓦级超超临界燃煤机组，比国内现有最先进的超临界机组的热效率高2%～3%。
玉环电厂在水处理集中控制系统全面采用了PROFIBUS DP/PA现场总线技术，西安热工研究院有限公司承担了华能玉环电厂水处理集中控制系统的设计、成套及调试工作。
该系统选用西门子公司的PCS 7作为硬件平台，配置了2对冗余的主控制器CPU417H，分别用于锅炉补给水系统、工业废水系统。从控制室到现场的控制设备之间，完全采用现场总线通讯的方式，将水泵电机、风机电机、加药变频器、气动电磁阀、气动调节阀、压力变送器、流量变送器、液位变送器、化学分析等仪表和现场控制设备连在一起。所有的现场设备都具有数字通讯接口，控制室的指令和现场设备的状态信息都通过现场总线进行传输。
该系统中的低压电器设备(MCC)采用西门子智能电机控制器SIMOCODE,配上相应的断路器、接触器构成完整的智能控制保护单元。气动隔膜阀的电磁控制阀采用ET2OOX的阀岛来控制，气动调节阀采用气动阀门定位器。由于SIMOCODE、ET2OOX的阀岛和气动阀门定位器均带有现场总线接口，可以方便地实现现场总线网络的连接。现场的压力变送器、流量变送器、液位变送器、化学分析仪表等采用PROFIBUS PA总线，所有的现场仪表和执行器都通过DP/PA耦合器连接到总线网络上。
系统组态软件采用西门子STEP7，监控软件采用Intellution公司IFX3.6，设备状态诊断软件采用西门子专用过程设备管理软件SIMATIC PDM。由于全部采用了符合现场总线标准的设备，可大量采集和传输数字化状态信号又不会大幅增加通讯负荷，故可实现就地设备的远程诊断，用户可以根据设备诊断信息进行预见性维护，极大提高了设备日常维护和管理效率。系统配置如图1。
三、结语
现场总线控制系统是一种全开放、全数字、全分散的新型控制系统，它实现了现场级设备的数字化、网络化。现场设备级的数字化、网络化是火电厂数字化管理的基础，全面使用现场总线控制系统必将大大提高发电企业的管理效率。华能玉环电厂补给水及工业废水处理现场总线控制系统的实施对火电厂应用现场总线系统，加快火电厂数字化进程，将起到促进作用。
京公网安备 11011202001138号
