黃旭 嚴(yán)婷

【摘要】以廣東某2X1000MW火電機(jī)組為例，介紹Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在其鍋爐補(bǔ)給水控制系統(tǒng)的應(yīng)用情況，總結(jié)了基建調(diào)試及生產(chǎn)維護(hù)過(guò)程中出現(xiàn)的關(guān)鍵性問(wèn)題，并提供解決思路。旨在推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在火力發(fā)電廠的應(yīng)用，并對(duì)同類現(xiàn)場(chǎng)總線項(xiàng)目的實(shí)施提供參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)；Profibus；發(fā)電廠；數(shù)字化

一、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用的背景

二十一世紀(jì)以來(lái)，在工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)（Fieldbus Control System）已經(jīng)走上了高速發(fā)展的快車道。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)和產(chǎn)品的日趨成熟，在發(fā)電廠新建或改造項(xiàng)目中采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的案例逐步增多?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用大大節(jié)約了控制電纜鋪設(shè)的成本， 并使設(shè)備的在線故障診斷和遠(yuǎn)程參數(shù)修改成為了可能。同時(shí)，應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)的數(shù)字化，是建設(shè)數(shù)字化電廠的關(guān)鍵一步。

為了推動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，廣東某火力發(fā)電廠2X1000MW工程鍋爐補(bǔ)給水系統(tǒng)采用了西門子Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)，培養(yǎng)出了一批熟練掌握現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的檢修維護(hù)人員，為今后擴(kuò)建和改造項(xiàng)目使用現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。

二、現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備概述

圖1 鍋爐補(bǔ)給水現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖

從圖1可以看出，該現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)配置了兩套互為冗余的西門子S7-417H型號(hào)CPU，通過(guò)以太網(wǎng)交換機(jī)與上位機(jī)操作員站、工程師站交換數(shù)據(jù)。系統(tǒng)采用光纖鏈路模塊（OLM）組成冗余的Profibus-DP光纖環(huán)網(wǎng)作為控制系統(tǒng)的通訊主干網(wǎng)，環(huán)網(wǎng)上掛有4個(gè)通訊柜，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的類型與數(shù)量配置了8條Profibus-DP支線和7條Profibus-PA支線。本項(xiàng)目采用的現(xiàn)場(chǎng)總線型儀表主要包括：橫河EJA智能壓力變送器、Festo氣動(dòng)閥島、Endress+Hauser超聲波液位計(jì)、ABB智能變頻器、HACH智能硅表、HACH智能鈉表等設(shè)備。

三、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)應(yīng)用與維護(hù)的難點(diǎn)

現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)作為一種新興的控制系統(tǒng)技術(shù)，擁有著抗干擾能力強(qiáng)、節(jié)約電纜、智能化、數(shù)字化等諸多顯著優(yōu)點(diǎn)。但同時(shí)我們也應(yīng)注意到，現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)在工作原理上的根本不同，導(dǎo)致前者在應(yīng)用中會(huì)涌現(xiàn)出很多新的問(wèn)題。在此將本項(xiàng)目從基建安裝以來(lái)七年時(shí)間內(nèi)，遇到的各種應(yīng)用與維護(hù)難點(diǎn)及其解決思路總結(jié)如下：

（一）項(xiàng)目設(shè)計(jì)時(shí)期，主要問(wèn)題集中在設(shè)備選型和訂貨時(shí)間方面。支持現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的設(shè)備品牌、型號(hào)相對(duì)較少，輔機(jī)配套廠家對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線理解不夠，對(duì)兼容性、可靠性的驗(yàn)證還存在局限性，供貨方面發(fā)生偏差的概率增大，因此需要設(shè)計(jì)方與供貨廠家一起對(duì)設(shè)備參數(shù)進(jìn)行仔細(xì)核對(duì)。采用總線方式，設(shè)備的采購(gòu)及訂貨需要更多的時(shí)間，這就要求壓縮供應(yīng)商的訂貨周期和編制更準(zhǔn)確的供貨計(jì)劃?，F(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)進(jìn)行邏輯組態(tài)時(shí)需要詳細(xì)的設(shè)備型號(hào)和GSD組態(tài)文件，必須要求設(shè)備供應(yīng)商盡早提供相關(guān)資料，以免延誤工期。

（二）基建安裝調(diào)試時(shí)期，主要難點(diǎn)集中在對(duì)安裝工藝的要求和對(duì)本廠維護(hù)人員的培訓(xùn)上。總線設(shè)備相對(duì)于常規(guī)方式對(duì)施工工藝要求更高，現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的接線方式有別于常規(guī)DCS系統(tǒng)的接線。常規(guī)控制系統(tǒng)的設(shè)備是點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的接線方式，每個(gè)設(shè)備是孤立的，接線比較有針對(duì)性；而現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備都是并聯(lián)在一條總線上，互相關(guān)聯(lián)影響，接線不能有錯(cuò)誤，一個(gè)點(diǎn)的故障就可能影響整條支線所有設(shè)備的通訊。采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，熱工維護(hù)人員的維護(hù)強(qiáng)度盡管有所降低，但技術(shù)要求大大提高，要學(xué)會(huì)總線專用組態(tài)軟件和在線診斷工具的使用。因此在調(diào)試期間要培養(yǎng)一批學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、能適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)維護(hù)要求的熱工技術(shù)人員。

（三）生產(chǎn)維護(hù)時(shí)期，主要的難點(diǎn)在于備品備件的管理上。一個(gè)現(xiàn)代化的發(fā)電企業(yè)，從成本控制的角度，會(huì)對(duì)備件采購(gòu)和備件庫(kù)存積壓進(jìn)行嚴(yán)格把控，有著全面的考核指標(biāo)。而現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的大多數(shù)備件是無(wú)法與常規(guī)控制系統(tǒng)通用的，必然會(huì)增加日常維護(hù)的備件庫(kù)存總量。同時(shí)，因現(xiàn)場(chǎng)總線通訊協(xié)議的特點(diǎn)，采購(gòu)的備件必須指定備件的品牌型號(hào)與現(xiàn)場(chǎng)原來(lái)使用的一致，否則就需要重新組態(tài)并下裝控制器才能使用（這在連續(xù)的發(fā)電生產(chǎn)過(guò)程中是不允許的）。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，指定品牌的采購(gòu)方式通常較采用短名單方式采購(gòu)備件的價(jià)格要高，進(jìn)一步增加了備件庫(kù)存金額的總量。因此，合理規(guī)劃備品備件是項(xiàng)目投產(chǎn)后需要注意的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

四、結(jié)束語(yǔ)

Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在該發(fā)電廠鍋爐補(bǔ)給水控制系統(tǒng)中的成功應(yīng)用表明， 目前在發(fā)電廠中應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線控制技術(shù)的條件已經(jīng)成熟，同時(shí)這也是現(xiàn)代發(fā)電企業(yè)向數(shù)字化邁進(jìn)的需要。

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