前语
现场总线技能自80年代末至90年代初, 逐步构成第五代进程操控体系结构(现场总线制式FCS：Fieldbus Control System)，FCS在国外的制作、石化、楼宇等职业运用较广泛，在国内石化、化工、冶金等进程操控范畴也开端推行。到现在为止，国外火电厂FCS仍以中、小型工程的示例居多，完好FCS网络运用于大型电站的示例现在只要德国尼德豪森电厂的报导。在国内，单个电厂部分设备和部分体系选用了现场总线技能，但缺少完好体系的运用示例。
华能玉环电厂4×1000MW超超临界燃煤机组水处理操控体系选用Profibus现场总线技能，进行了全新的规划、开发、实验、装置、调试。该体系彻底依照现场总线技能的规划理念，构建了监控层网络(冗余工业以太网)、操控层网络(冗余Profibus光环)和现场设备层网络(Profibus-DP,PA);体系中选用了多种现场总线智能外表和设备，并集成不同公司的Profibus产品，完结互联和互操;开发了中文界面的信息确诊和设备办理软件，充分运用现场总线外表和设备供给的状况和确诊信息，发挥现场总线技能实质的优越性。该套FCS体系已于2006年2月底投入安稳、长时间运转。
一、华能玉环电厂Profibus现场总线操控体系网络结构
华能玉环电厂水处理FCS操控和监督体系，包含了锅炉补给水处理和工业废水处理两个子体系。两个子体系各装备一对冗余PLC操控器(西门子 S7-417H)，冗余操控器经过冗余Profibus-DP光环与现场冗余通讯链路器(Y-LINK)相联。现场Y-LINK发生的Profibus-DP支路挂接DP通讯接口的外表、操控单元;经过DP/PA耦合器发生Profibus-PA支路，挂接现场的PA变送器。锅炉补给水和废水处理各自的PLC操控器构成2个独立的主控Profibus-DP冗余光环。废水操控体系的操控器经过冗余光纤联到锅炉补给水操控机柜内的交流机上。水处理FCS操控监督体系装备2个操作员站，1个工程师站(可兼操作员站)，装置在锅炉补给水操控室。操作员站、工程师站、操控站经过工业级交流机衔接到双星型工业以太网中。
因为现在Profibus-DP和PA外表和设备均无冗余通讯接口，因此在外表和设备相对会集的现场规划DP或PA支路，衔接这些设备。而不同区域之间的DP、PA支路，经过Y-LINK接入冗余DP光环。这样既确保了电厂通讯网络的牢靠性，又满意了Profibus现场总线设备的通讯条件。水处理FCS监控体系的网络整体结构如图1-1所示。
图1-1华能玉环电厂水处理FCS监控体系网络整体示意图
在Profibus-DP支路上衔接了四类DP外表和设备：超声波液位计(单点或双点)、电机维护和操控单元(SIMOCODE)、变频器、开关量操控单元(ET200x)及气动阀岛。在Profibu-PA支路上衔接了三类PA外表：差压(流量)变送器、压力变送器、磁翻板液位变送器。这些外表和设备来自西门子、ABB、FESTO(费斯托)等国外公司和上海某外表公司。
二、现场总线外表和设备的运用
世界上有上百家公司支撑Profibus规范，出产符合该现场总线世界规范的产品。集成和运用现场总线外表和设备是FCS的关键技能之一，特别是完结不同公司产品的互联、互操具有重要的工程含义。以下扼要介绍几类典型的Profibus设备和外表的集成和组态。
2.1电机维护和操控单元(SIMOCODE)
SIMOCODE具有Profibus-DP通讯接口，经过软件组态可完结对电机的正转、回转、中止操控，还具有过流报警、过流和堵转维护跳闸、起动曲线设定、过流冷却维护等功用。经过Profibus网络，可以在工程师站对SIMOCODE进行监督、调整参数和修正软件组态。
SIMOCODE经过DP总线与操控器交流的数据可以组态设定，循环周期通讯数据可组态为输出4字节，输入4～12字节。咱们依据现场设备装备的实际情况，组态了4字节输入和4字节输出(循环周期通讯数据)，读入非循环周期通讯数据20字节，包含报警、确诊、统计数据，用于信息确诊和设备办理。
操控逻辑向SIMOCODE宣布的的操控指令字节，包含正转、回转、中止、过载测验、紧迫发动、就地手动/远方主动、毛病复位、CPU毛病/正常;操控器读入SIMOCODE的反应字节，包含电机电流(模仿量，2字节)、电机运转、中止、过载报警、就地手动/远方主动、电气总报警、电气总毛病、接触器反常失电、母线电压低、断路器维护跳闸。咱们运用SIMOCODE的智能操控，组态了现场的维护跳闸功用：接触器反常失电、母线电压低、断路器断开等条件出现，立刻主动跳闸电动机，不需求操控器的指令。
2.2 开关量操控单元(ET200x)和阀岛
ET200X是一种分布式I/O操控单元，规划的维护等级为IP65/IP67。在体系中，它作为DP从站，需求经过编程与操控器主站进行数据交流。ET200x(西门子)输出指令操控阀岛模块(FESTO公司)，完结对气动阀门的操控。咱们界说了4字节输入和4字节输出，包含了气动阀门的操控指令和气动阀的开、关反应。每个气动阀门电磁阀箱中，装备一套ET200x和阀岛单元。
ET200x可经过2组DP通讯接口与DP主站交流数据，经过实验室和现场屡次研讨和实验，完结了安稳、牢靠的通讯。
2.3差压和压力变送器
选用了ABB公司的Profibus- PA 现场总线外表。在国内以往的工程中，西门子设备与ABB公司现场总线外表没有集成在一个体系中运转的经历，所以体系树立之初出现了通讯无法树立的现象。经过研讨、实验，处理了通讯协议、接口和电子描绘软件匹配的问题，并进行硬件设置调整，终究树立了安稳的通讯。
经过组态，PA差压和压力变送器在循环数据通讯中向DP主站传送10字节数据，分为2组。第1组5字节是流量或差压丈量值(浮点数)及其状况。第2组5字节为差压或温度丈量值及其状况。状况字节共8位分三段，别离表明丈量值质量好、坏或值不确定三类状况，在每类状况中还细分为多个子状况。磁翻板液位变送器的输入数据为5字节，数据结构与上述类似。
依据变送器的循环数据通讯，开发了中文界面的状况、确诊信息功用。
三、中文界面的现场实时信息确诊和设备办理软件
现场总线技能的实质性长处在于突破了信号传输的“点对点”形式，现场外表和设备可以与主控单元、HMI进行双向数据传输。丰厚的数据需求有用的软件进行处理、剖析和综合成为有用的信息，完结高层次的确诊、办理、优化功用。
在华能玉环电厂水处理FCS体系中，选用了西门子公司的SIMAT%&&&&&% PDM(进程设备办理)软件用于PA外表办理。PDM软件有必定的局限性，表现在：①PDM是依据EDD规范的软件，外表出产商有必要开发和供给EDD软件，才干被PDM办理，如超声波液位计不能供给EDD就无法办理;②PDM软件需求人工激活，无法主动循环收集现场外表和设备状况和确诊信息;③PDM软件界面没有汉化。针对上述存在的问题，在本项目中规划并开发了合适火电厂运转及热工维护人员运用的“化水和废水体系信息确诊和设备办理软件”。该软件别离在下位操控器和上位工程师站、操作员站运转，上位机画面运用IFIX3.5规划友爱的中文人机界面，使电厂运转和热工维护人员比较简单把握、便于运用。
该软件分两部分，一部分运转在操控器CPU，主动完结循环通讯数据收集，还可依据工程师站的指令，完结非循环通讯数据的收集，然后对数据进行处理和剖析成为状况和确诊信息。这些信息经过OPC通讯方法存储到工程师站的数据库中。软件的另一部分运转在工程师站和操作员站，如OPC通讯、图形处理、指令处理等。出现在运转和维护人员面前的是中文界面的状况确诊信息和长途设备办理的窗口。
3.1变送器信息和确诊
如2.3节所述，差压变送器的循环数据通讯有10字节，分为2组。如某变送器界说在操控器内存中映射地址I524～I533。它们代表变送器丈量的2个物理量及其状况。第1组I524～I527是榜首丈量值(浮点数)，I528是其状况值。第2组I529～I532为第二丈量值，I533是其状况。状况字节共8位分三段，别离表明丈量值质量好、坏或值不确定三类状况，剖析每类状况中的子状况，规划了中文界面的状况、确诊信息窗。“质量好”的子状况包含正常、高1/高2报警、低1/低2报警、事情更新;“质量坏”子状况包含设置过错、设备毛病;“值不确定”子状况包含超出范围、设备重启未更新、手动模仿状况、补偿传感器失灵。中文界面窗口见图3-1。
图3-2 变送器信息确诊窗口
3.2 超声波液位计确诊信息和办理
超声波液位计因为不具备EDD文件，所以PDM软件无法办理。在研讨了该设备通讯数据结构的基础上，编程组态了循环周期通讯数据-输出7个字，输入10个字，开发了状况确诊信息显现和长途参数设置的功用。中文界面窗口见图3-2。该软件功用使运转和热工维护人员可以在集控室监督外表的运转状况，进行参数查看和维护设置。这样不只减轻了劳动强度，提高了工作效率，并且增强了体系的牢靠性和可维护性。
图3-2 超声波液位计确诊和办理窗口
3.3 电机操控和维护单元(SIMOCODE)
运用其循环通讯数据，构成了状况和确诊信息，这些信息包含：正、回转、中止、主动/手动、过载报警、电气报警、电气毛病等状况，以及断路器维护跳闸、断路器反常失电、母线电压低一级电机跳闸原因。模仿量为电动机电流。这些信息显现在供运转员运用的窗口中(参见图3-3)。
