崔超超

（西安熱工研究院有限公司，西安 710032）

火力發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的兼容性測(cè)試

崔超超

（西安熱工研究院有限公司，西安 710032）

分析了火力發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)總線兼容性測(cè)試的重要性，介紹了總線的類型、作用以及兼容性測(cè)試的具體內(nèi)容，最大限度地體現(xiàn)分散控制系統(tǒng)和總線設(shè)備在兼容性方面的特點(diǎn)，為實(shí)際工程提供技術(shù)支撐。

火力發(fā)電廠；現(xiàn)場(chǎng)總線；調(diào)試；兼容性

0 引言

現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的兼容性測(cè)試是從工程角度出發(fā)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備的一致性和互操性［1］進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。測(cè)試的目的不是檢測(cè)總線設(shè)備是否能用，而是通過(guò)測(cè)試掌握總線設(shè)備如何使用以及如何處理應(yīng)用過(guò)程中遇到問題。兼容性測(cè)試是總線設(shè)備在實(shí)際工程調(diào)試中順利應(yīng)用的重要技術(shù)保障。

1 總線系統(tǒng)概況

目前，國(guó)內(nèi)火力發(fā)電廠應(yīng)用的現(xiàn)場(chǎng)總線主要有過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)總線（Profibus）和基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線（FF）。

Profibus總線由Profibus-FMS，Profibus-DP和Profibus-PA系列組成［2］，F(xiàn)MS大多被工業(yè)以太網(wǎng)代替，DP大量用于電廠開關(guān)量設(shè)備控制，PA主要用于自動(dòng)化儀表。Profibus-DP總線的傳輸速率為9.6 kbit／s～12.0Mbit／s，9.6 kbit／s時(shí)最大網(wǎng)段傳輸距離為1 200m，12Mbit／s時(shí)最大網(wǎng)段傳輸距離為100m；傳輸介質(zhì)為屏蔽雙絞線或光纜；包含1個(gè)一類主站和1個(gè)二類主站的系統(tǒng)，最多可掛接124個(gè)站點(diǎn)。Profibus-PA總線傳輸速率固定為31.25 kbit／s，最大網(wǎng)段傳輸距離可達(dá)1 900m，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境。

FF總線是針對(duì)工業(yè)過(guò)程控制而設(shè)計(jì)的一種總線，分為低速H1和高速HSE兩種［2］：前者傳輸速率固定為31.25 kbit／s，最大網(wǎng)段傳輸距離可達(dá)1 900 m，可支持總線供電和本質(zhì)安全防爆環(huán)境；后者基本被工業(yè)以太網(wǎng)所代替。FF總線大量用作火電廠模擬量的采集和控制。

2 Profibus兼容性測(cè)試

Profibus總線在火電廠大量用作開關(guān)量設(shè)備（閥門、泵、電機(jī)、加熱器、電磁閥島等）的控制，也可用作模擬量的采集和控制。

2.1 基本功能測(cè)試

基本功能為通信正常、數(shù)據(jù)交換正常。通信正常指的是分散控制系統(tǒng)（DCS）和總線設(shè)備配置正確，相互能檢測(cè)到通信指示。數(shù)據(jù)交換正常指的是通信數(shù)據(jù)能滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝的需求，如開關(guān)量閥門要求有設(shè)備的遠(yuǎn)方／就地信號(hào)、故障信號(hào)、開關(guān)到位信號(hào)、開關(guān)指令信號(hào)等，模擬量閥門要求有模擬量指令和反饋?？偩€設(shè)備廠家往往采用不同方式將此類信號(hào)送至DCS，要求DCS完成這些信號(hào)的獲取和處理并滿足現(xiàn)場(chǎng)工藝的需求。

具體測(cè)試內(nèi)容如下。

（1）模擬量信息是用數(shù)字（打包點(diǎn)）方式還是用模擬（浮點(diǎn)）方式傳輸：如果用數(shù)字方式，打包點(diǎn)取得之后如何轉(zhuǎn)換；如果用模擬方式，雙方的數(shù)據(jù)格式如何統(tǒng)一。

（2）不同總線設(shè)備對(duì)數(shù)據(jù)的存取方式是否一致，存取方式不一致需要將傳輸點(diǎn)字節(jié)高、低8位交換。

（3）開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)和模擬型執(zhí)行機(jī)構(gòu)是否需要使能位。

（4）總線設(shè)備模塊配置是否完全匹配廠家規(guī)約。

2.2 冗余性測(cè)試

火電廠應(yīng)用總線的規(guī)模越來(lái)越大，業(yè)主對(duì)總線冗余提出了安全性和可靠性的要求。目前，Profibus總線冗余基本都采用一類主站冗余配置、通信網(wǎng)絡(luò)冗余配置和從站系統(tǒng)冗余配置的結(jié)構(gòu)［3］，即完全冗余的兩路Profibus數(shù)據(jù)鏈路。如何完整地測(cè)試這一冗余結(jié)構(gòu)必須在兼容性測(cè)試中予以解決。

因?yàn)槿哂嗤ㄐ诺膬陕吠耆?dú)立工作，則測(cè)試冗余鏈路可以首先測(cè)試兩路是否能完全獨(dú)立工作，其次測(cè)試在冗余切換時(shí)，信號(hào)是否能保證無(wú)擾。這里需要注意的是，一類主站冗余配置有些系統(tǒng)是通過(guò)DCS來(lái)完成的，有些是需要通過(guò)軟件組態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，不管哪種實(shí)現(xiàn)方式，冗余性測(cè)試都需滿足以上兩點(diǎn)要求。

2.3 DPV1測(cè)試

DPV1主要指非循環(huán)數(shù)據(jù)通信，這些通信數(shù)據(jù)能提供設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行狀態(tài)，能診斷設(shè)備是否運(yùn)行良好，依靠這些數(shù)據(jù)，檢修人員不用去現(xiàn)場(chǎng)就能獲知設(shè)備的實(shí)際狀態(tài)。目前DCS廠家也都提供了專用軟件來(lái)完成這一功能，大部分的總線設(shè)備也逐漸在支持這一功能。

DPV1測(cè)試主要測(cè)試總線設(shè)備能否支持DPV1功能，設(shè)備能否和DCS的專用軟件建立通信并被DCS軟件讀取數(shù)據(jù)。

3 FF總線兼容性測(cè)試

訂貨階段DCS廠家會(huì)給出一個(gè)FF設(shè)備清單，這個(gè)設(shè)備清單會(huì)詳細(xì)列出DCS最新支持的FF儀表以及具體版本，業(yè)主在訂貨時(shí)必須嚴(yán)格依照這個(gè)設(shè)備清單去訂貨，清單里的設(shè)備原則上已經(jīng)通過(guò)了FF產(chǎn)品的一致性和互操性測(cè)試。盡管如此，兼容性測(cè)試依然十分必要，這是因?yàn)椋海?）FF發(fā)布的互操性測(cè)試系統(tǒng)還不十分完善，互操性測(cè)試更多傾向于測(cè)試FF用戶規(guī)范的一致性、檢驗(yàn)總線設(shè)備的用戶層實(shí)現(xiàn)是否同F(xiàn)F用戶層規(guī)范相符，即使不同廠家的設(shè)備都通過(guò)測(cè)試，也不能完全保證他們之間能真正互操作［4］；（2）某些FF設(shè)備如總線型閥門定位器本身沒有提供任何調(diào)試界面，給現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試帶來(lái)了困難。這些問題都必須在兼容性測(cè)試時(shí)予以解決。

3.1 基本功能測(cè)試

基本功能為通信正常、數(shù)據(jù)正常。一般來(lái)說(shuō)，所采購(gòu)的設(shè)備在DCS廠家提供的設(shè)備清單里，DCS工作正常、接線正常，設(shè)備的通信一般不會(huì)有問題。

3.2 設(shè)備配置測(cè)試

通信正常，但數(shù)據(jù)不一定能滿足工藝要求。一般要對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置，尤其是對(duì)液位、閥門、分析儀表等復(fù)雜儀表和設(shè)備進(jìn)行配置，這部分的配置既可以在設(shè)備本身完成，也可以通過(guò)設(shè)備管理軟件來(lái)完成。大量的設(shè)備診斷信息、報(bào)警信息也都可以從設(shè)備管理軟件中獲得，這些診斷和報(bào)警信息提供了設(shè)備的真實(shí)狀態(tài)，對(duì)兼容性測(cè)試十分有用。

FF總線提供了3種類型的用戶應(yīng)用塊：資源塊、變換塊及功能塊［5］。資源塊一般用于顯示設(shè)備的制造廠商、模塊型號(hào)及設(shè)備材質(zhì)等；轉(zhuǎn)換塊是變送器和傳感器的接口，用于讀取傳感器數(shù)據(jù)，儀表的量程標(biāo)定、線性化以及對(duì)傳感器進(jìn)行組態(tài)一般都在轉(zhuǎn)換塊內(nèi)完成；功能塊主要用作信號(hào)采集和控制，即可理解為常規(guī)的AI，AO等。要取得滿足工藝的數(shù)據(jù)，往往需要對(duì)這3種用戶應(yīng)用塊都進(jìn)行正確的配置。

FF設(shè)備的復(fù)雜性和多樣性決定了FF總線的兼容性測(cè)試不僅需要測(cè)試人員對(duì)DCS和FF設(shè)備十分熟悉，同時(shí)也要熟知FF總線協(xié)議［6-7］。

在完成了所有總線測(cè)試后，需要對(duì)測(cè)試數(shù)據(jù)做詳細(xì)的記錄，對(duì)設(shè)備版本、DCS版本、設(shè)備數(shù)據(jù)／設(shè)備描述（GSD／DD）文件版本、DCS配置方法、設(shè)備接線情況、設(shè)備的單體調(diào)試等做詳細(xì)的記錄，出具完整的試驗(yàn)報(bào)告，作為總線設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試的技術(shù)依據(jù)［8-9］。

4 結(jié)論

作為總線調(diào)試工作前期重要的一環(huán)，兼容性測(cè)試應(yīng)該引起足夠的重視。國(guó)內(nèi)火電廠的工程經(jīng)驗(yàn)證明，兼容性測(cè)試必須深入、細(xì)致，報(bào)告內(nèi)容必須全面，如此，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試時(shí)技術(shù)依據(jù)充分，調(diào)試工作就會(huì)開展順利；反之，兼容性測(cè)試做得不夠，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試則會(huì)出現(xiàn)較大困難。

［1］林強(qiáng)，李震剛，陽(yáng)憲惠.基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線的測(cè)試技術(shù)［J］.儀器儀表標(biāo)準(zhǔn)化與計(jì)量，2000（3）：5-8.

［2］崔逸群，顏渝坪，王春利，等.FF和Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線在火電廠的應(yīng)用研究［J］.熱力發(fā)電，2006（2）：40-44.

［3］崔逸群，李哲毓，顏渝坪.Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP冗余通信網(wǎng)絡(luò)研究［J］.熱力發(fā)電，2012，41（6）：54-56.

［4］鄭耿，賈永樂.基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線互操性測(cè)試系統(tǒng)分析［J］.測(cè)控技術(shù)，2002，21（3）：28-30.

［5］劉建昌，陳智鋒，錢曉龍，等.Profibus與基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線［J］.基礎(chǔ)自動(dòng)化，2001（1）：1-4.

［6］DL／T 1212—2013火力發(fā)電廠現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備安裝技術(shù)導(dǎo)則［S］.

［7］馬玉敏.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火電廠的應(yīng)用［J］.華電技術(shù)，2010，32（5）：38-40.

［8］陽(yáng)憲惠.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)及其應(yīng)用［M］.2版.北京：清華大學(xué)出版社，2008.

［9］姚竹亭，王憲朝，郝玉杰，等.現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS技術(shù)及應(yīng)用［J］.華北工學(xué)院學(xué)報(bào)，2001，22（3）：227-231.

（本文責(zé)編：劉芳）

TM 621.6

：B

：1674-1951（2015）06-0032-02

崔超超（1984—），男，陜西咸陽(yáng)人，工程師，從事電廠自動(dòng)控制方面的研究工作（E-mail：fksz23＠163.com）。

2014-11-18；

2015-04-27