金黔军--现场总线技术在华能金陵电厂二期(2X1000MW)机组控制中的应用研究优质PPT.ppt

1、华能国际确定了华能金陵电厂二期、九台电厂工程在机组控制中全面试点应用现场总线技术。2.现场总线的选取及应用层面现场总线的选取及应用层面 l l对过程控制应用来说，PROFIBUS和FF总线比较适合。两种总线标准相比而言，FF较适用于连续量控制（取代420mA模拟量），而PROFIBUS较适用于离散量控制，但同时也适用于连续量控制（只是在连续量控制方面略逊于FF总线）。l l本工程机组控制系统原则上采用上述两种现场总线标准。2.1现场总线的应用层面现场总线的应用层面 l l火电厂机组控制功能从简单到复杂分布很广，有火电厂机组控制功能从简单到复杂分布很广，有单回路、串级调节回路，也有多输入多输出的

2、交单回路、串级调节回路，也有多输入多输出的交叉耦合控制系统，还有可靠性要求很高的快速保叉耦合控制系统，还有可靠性要求很高的快速保护联锁逻辑。护联锁逻辑。l lFFFF现场总线设备具有一定的控制和运算功能，能现场总线设备具有一定的控制和运算功能，能够完成较单纯的单回路或串级调节任务，但是对够完成较单纯的单回路或串级调节任务，但是对于存在多回路耦合的复杂控制，需要在不同网段于存在多回路耦合的复杂控制，需要在不同网段间传输数据，就可能影响控制的实时性。间传输数据，就可能影响控制的实时性。现场总线的应用层面现场总线的应用层面l lProfibus现场总线的现场智能设备本身基本不具备控制功能。l l通过

3、与SIEMENS、EMERSON、FOXBORO三家公司的技术交流，华能金陵电厂二期工程最终确定在现场设备层全面采用现场总线技术，调节回路控制策略和设备控制逻辑仍按照工艺系统划分在不同DCS控制器中集中处理，基本不减少DCS控制器的配置。现场总线的应用层面现场总线的应用层面l l国内火电厂采用的主流DCS基本上都已提供了各自的现场总线解决方案。l l西门子的T-3000、艾默生公司的OVATION；FOXBORO的I/A支持FF和PROFIBUS-DP现场总线标准。l l火电厂现场总线的应用将更侧重于现场设备的数字化及由此数字化而带来的种种益处，而不在于纯粹意义上的FCS应用。4.3 现场总线

4、设备基本情况现场总线设备基本情况（1）现场总线型电动执行机构 l lSIPOS 5 Flash、AUMA、ROTORK、EMG。这些品牌的产品基本上以支持PROFIBUS-DP总线标准为主，其中ROTORK还支持FF总线标准。（2）电动机控制装置 l l西门子公司西门子公司SIMOCODESIMOCODE智能马达控制器已有大量智能马达控制器已有大量成功应用业绩。国内的同类产品有东大金智智能成功应用业绩。国内的同类产品有东大金智智能电动机控制器电动机控制器（LPC2-530）（LPC2-530）、丹东华通智能马达控、丹东华通智能马达控制和保护装置（制和保护装置（PDM-810MRH-DPPDM-

5、810MRH-DP）、苏州万龙）、苏州万龙智能电动机控制器（智能电动机控制器（ST502ST502）。）。l l从测试的分析结果来看，国产的智能电动机控制从测试的分析结果来看，国产的智能电动机控制器多为单路器多为单路PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP设备，均不支持设备，均不支持DPV1DPV1，不能通过，不能通过PDMPDM实现设备管理功能。实现设备管理功能。电动机控制装置l l厂用电动机75KW以上具有PROFIBUS通讯接口的配电装置，除了西门子公司具有完整的产品系列（塑壳断路器3VF/3VL、框架断路器3WN6、3WN1）外，其它厂家还没有同类型产品，这在一定程度上制约了工程的

6、应用。（3）现场总线型变送器l l支持FF和PROFIBUS现场总线地变送器主要有Rosemount公司的3051系列、Siemens公司的SITRANS P系列、Yokogawa公司的EJA、ABB公司的2600T系列、Honeywell公司的ST3000系列等等（4）现场总线型阀门定位器l l美国FISHER-ROSEMOUNT公司生产的 FIELDVUE DVC系列智能阀门定位器支持FF现场总线，德国西门子公司的SIPART PS2阀门定位器支持FF和PROFIBUS-PA；日本山武公司的SVP3000智能定位器支持FF总线标准。l l总体来看支持PROFIBUS-PA的阀门定位器产品选

7、择余地相对较小。5 工程实施方案和技术经济分析工程实施方案和技术经济分析l l5.1 方案设想及应用技术分析方案设想及应用技术分析l l5.1.1 可靠性和可用性可靠性和可用性 l l为了提高系统的可靠性，现场总线技术（FF和PROFIBUS）已经采用了多项措施，常用的主要有分散和冗余二项。l l通过诊断可以提高系统的可用性。5.1.2 实时性（PROFIBUS）l lPROFIBUS-DPPROFIBUS-DP总线的传输速率可达总线的传输速率可达12Mbit/s12Mbit/s。l l计算计算PROFIBUS-DPPROFIBUS-DP总线的响应时间可以按下面总线的响应时间可以按下面的计算公

8、式进行计算：的计算公式进行计算：l lt t Cycle_DPCycle_DP=（317（nSlaves）+11（nBytes）=（317（nSlaves）+11（nBytes）TbitTbitl lt t Cycle_PACycle_PA-channel=（317（nSlaves）+-channel=（317（nSlaves）+8（nBytes）8（nBytes）TbitTbit l l整个PROFIBUS-DP 系统的响应时间：l lt Cycle=t Cycle_PA-channel+t Cycle_DP+t Acylic实时性（PROFIBUS）l l一个典型的通过PA 总线连接的智能

9、仪表的响应时间为10ms。l l一个典型的通过PA总线连接的执行机构的响应时间为15ms。l l一个PROFIBUS-DP从站的响应时间 0.3ms。l lPROFIBUS总线系统中一条DP分支的查询循环周期是2ms，一条PA分支的查询循环周期是80ms。实时性（FF）一个网段一个网段上加上加载载应应用描述用描述执执行周行周期期共共6 6台表台表5 5台台3051S3051S压压力力变变送器送器1 1台台DVC6000fDVC6000f4 4个个监视监视1 1个个PIDPID105ms105ms共共8 8台表台表6 6台台3051S3051S压压力力变变送器送器2 2台台DVC6000fDVC

10、6000f4 4个个监视监视2 2个个PIDPID135ms135ms共共1010台表台表8 8台台3051S3051S压压力力变变送器送器2 2台台DVC6000fDVC6000f6 6个个监视监视2 2个个PIDPID135ms135ms共共1111台表台表8 8台台3051S3051S压压力力变变送器送器3DVC6000f3DVC6000f5 5个个监视监视3 3个个PIDPID135ms135ms共共1212台表台表8 8台台3051S3051S压压力力变变送器送器4DVC6000f4DVC6000f4 4个个监视监视4 4个个PIDPID165ms165ms实时性方面的结论l l鉴于

11、目前PROFIBUS-PA及FF总线宏周期一般在100m至1s之间，这还是无法满足电厂机组控制中的快速处理回路的时间（50ms左右）要求。因此，系统中为安全或快速响应而设置的开关量信号，我们还是考虑采用常规DCS的I/O模件来处理。5.1.3 故障影响性 l l各工艺子系统将根据工艺相关性和现场布置位置各工艺子系统将根据工艺相关性和现场布置位置进行网络分段设计。进行网络分段设计。l l每个网段上挂接的现场总线数量以不超过该标准每个网段上挂接的现场总线数量以不超过该标准规定最大数量的规定最大数量的40%40%50%50%为宜；冗余设置的现为宜；冗余设置的现场仪表应接入不同网段；工艺上并列运行或冗

12、余场仪表应接入不同网段；工艺上并列运行或冗余配置的设备，其相关驱动装置应连接在不同的网配置的设备，其相关驱动装置应连接在不同的网段上；控制逻辑相关的仪表测点和控制对象原则段上；控制逻辑相关的仪表测点和控制对象原则上挂接在同一总线段上。上挂接在同一总线段上。5.1.4 系统配置方案l l整个机组控制系统按照工艺过程划分为多个子系整个机组控制系统按照工艺过程划分为多个子系统，各子系统均采用现场总线技术。鉴于炉膛安统，各子系统均采用现场总线技术。鉴于炉膛安全监控系统全监控系统（FSSS）（FSSS）、汽机数字电液控制系统、汽机数字电液控制系统（DEH）（DEH）、汽机本体紧急跳闸系统汽机本体紧急跳闸

13、系统（ETS）（ETS）、给水泵汽机电液调、给水泵汽机电液调节系统（节系统（MEHMEH）和给水泵汽机紧急跳闸系统）和给水泵汽机紧急跳闸系统（METSMETS）对机组安全运行至关重要，回路处理）对机组安全运行至关重要，回路处理速度要求高，本工程上述系统还是采用成熟的常速度要求高，本工程上述系统还是采用成熟的常规控制方式。规控制方式。系统配置方案l l炉膛负压调节、给水调节、风机喘振保护、高压给水加热器三通切换阀等重要及快速回路也采用常规控制方式。l l出于机组安全考虑，所有机组电动机及主厂房内重要电源开关的分/合指令信号、状态反馈信号还是通过硬接线方式进入DCS，其它信号通过通讯接口连入机组D

14、CS。系统配置方案l l380V MCC回路，75KW以下的厂用电动机采用具有PROFIBUS-DP接口的智能马达控制器。l l锅炉吹灰程控、循泵房、燃油泵房控制原则上采用常规远程I/O站。l l为保证SOE的分辨率，建议仍采用常规DI卡或专用SOE卡。系统配置方案l l变送器总体上均采用现场总线型智能变送器接入变送器总体上均采用现场总线型智能变送器接入DCSDCS。其中，。其中，FSSSFSSS、DEHDEH、ETSETS、MEHMEH、METSMETS相关的变送器采用具有相关的变送器采用具有HARTHART通讯协议的常通讯协议的常规智能型进口产品，规智能型进口产品，l l电动执行机构均考虑

15、采用具有现场总线接口的设电动执行机构均考虑采用具有现场总线接口的设备，气动调节阀执行机构采用带现场总线接口的备，气动调节阀执行机构采用带现场总线接口的智能定位器，而智能定位器，而FSSSFSSS、DEHDEH、ETSETS、MEHMEH、METSMETS相关的阀门电动相关的阀门电动/气动执行机构采用具有气动执行机构采用具有HARTHART通讯协议的常规智能型进口产品。通讯协议的常规智能型进口产品。系统配置方案l l电磁阀控制的二位式气动阀门布置较为分散，如采用带总线接口的阀岛进行控制不太合适，故本工程还是采用常规I/O方式接入DCS。l l温度检测信号原则上还是采用常规方式接入控制系统。系统配置方案l