1、前言

淮安燃?xì)獍l(fā)電有限公司2x200MW燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組項目是科遠(yuǎn)股份在華電武昌9E燃機(jī)項目成功投運(yùn)的基礎(chǔ)上，順應(yīng)技術(shù)發(fā)展潮流，首次在9E級燃機(jī)控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)，打造數(shù)字化電廠的新嘗試。

現(xiàn)場總線作為計算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)、儀表技術(shù)以及控制技術(shù)高度集成的產(chǎn)物，已成為當(dāng)今自動化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)之一。它是安裝在制造或生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場裝置與控制室內(nèi)的自動控制裝置之間的數(shù)字式、串行、雙向、多點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)總線。在眾多現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)中，Profibus現(xiàn)場總線以其開放性、高靈活性、高可高性等優(yōu)勢，在電力行業(yè)內(nèi)得到一定應(yīng)用，本項目即以Profibus DP/PA協(xié)議為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場設(shè)備的總線連接。

2、控制系統(tǒng)設(shè)計

該項目除燃機(jī)外，所有主輔機(jī)設(shè)備均采用南京科遠(yuǎn)自動化集團(tuán)股份有限公司提供的NT6000分散控制系統(tǒng)控制，構(gòu)建全廠一體化數(shù)字燃機(jī)電廠。

整套系統(tǒng)按照#1機(jī)組、#2機(jī)組、輔助車間控制系統(tǒng)三大區(qū)域劃分，在中央集中控制室實(shí)現(xiàn)對全廠各系統(tǒng)設(shè)備的集中監(jiān)控和管理。

輔助車間控制系統(tǒng)根據(jù)區(qū)域分布情況，又被分為凈水控制系統(tǒng)、化學(xué)水處理控制系統(tǒng)、暖通控制系統(tǒng)三個子系統(tǒng)，控制范圍包括凈水處理、化學(xué)水處理、工業(yè)廢水處理、生活廢水處理、循環(huán)水加藥、雨水泵房、暖通空調(diào)、空壓機(jī)系統(tǒng)、天然氣調(diào)壓站等。三大系統(tǒng)及各子系統(tǒng)之間相對獨(dú)立，通過工業(yè)以太網(wǎng)互相連接。

輔助車間集中控制系統(tǒng)采用現(xiàn)場總線技術(shù)，通過Profibus DP總線，實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)與現(xiàn)場設(shè)備的總線連接，減少投資，提高熱工自動化系統(tǒng)的數(shù)字化水平。

3、控制站配置

控制站采用分布式布置，各子系統(tǒng)相對獨(dú)立。采用現(xiàn)場總線的控制站配置專門的KM622S Profibus DP主站通訊模件，通過Profibus DP協(xié)議，與現(xiàn)場智能設(shè)備連接。KM622S模件與KM940控制器之間的通訊同普通I/O模件一樣，通過eBus I/O總線與控制器連接，每塊KM622S占用一個I/O槽位。KM622S支持Profibus DP冗余現(xiàn)場總線設(shè)備的直接接入，也可以通過Y-LINK連接現(xiàn)場的非冗余DP從站設(shè)備，或者通過DP-PA耦合器連接現(xiàn)場的非冗余PA設(shè)備。

控制系統(tǒng)控制對象測點(diǎn)控制器機(jī)柜現(xiàn)場總線布置地點(diǎn)

4、控制網(wǎng)絡(luò)的配置

NT6000設(shè)計有專門的KN系列工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)，具有網(wǎng)絡(luò)管理功能，能夠提高DCS網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的可靠性和數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶?shí)時性。整套系統(tǒng)共配置18只工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)、4只eNet、eBus光電轉(zhuǎn)換器，單元機(jī)組DCS、公用系統(tǒng)DCS獨(dú)立配置，遠(yuǎn)程控制站單獨(dú)配置。用于冗余處理器、工程師站、歷史站、操作員站通訊。

NT6000系統(tǒng)的重要特點(diǎn)之一是具有一套完整、可靠、開放的通訊系統(tǒng)，通訊設(shè)備采用工業(yè)以太網(wǎng)交換機(jī)。控制網(wǎng)eNet，采用全冗余容錯技術(shù)，通訊協(xié)議為TCP/IP，嚴(yán)格遵循IEEE的標(biāo)準(zhǔn)。eNet網(wǎng)絡(luò)采用組播技術(shù)，數(shù)據(jù)傳輸采用主動發(fā)送機(jī)制，無論多少臺操作員站，控制器只需要發(fā)送一次數(shù)據(jù)。DPU（分散處理單元）負(fù)荷恒定。

5、現(xiàn)場總線配置與連接

PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)是1987年由SIEMENS公司等13家企業(yè)和5家研究機(jī)構(gòu)聯(lián)合開發(fā)；1989年批準(zhǔn)為德國工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)DIN 19245；1996年批準(zhǔn)為歐洲標(biāo)準(zhǔn)EN 50170 V.2；1999年P(guān)ROFIBUS成為國際標(biāo)準(zhǔn) IEC 61158 的組成部分（Type III）。

PROFIBUS技術(shù)為設(shè)備層提供了PROFIBUS-DP和-PA技術(shù)，為車間層提供了PROFIBUS-FMS技術(shù)。PROFIBUS-DP是設(shè)備層現(xiàn)場總線，用于控制器（如DCS、PLC、PC）與現(xiàn)場控制設(shè)備（如驅(qū)動器、檢測設(shè)備、HMI等）之間的通信總線。

PROFIBUS-DP總線技術(shù)具有高速（12M）、實(shí)時、確定、可靠的特點(diǎn)，傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量相對較小。現(xiàn)場總線的介質(zhì)訪問控制方式滿足工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的要求，即通信的實(shí)時性和確定性。確定性確保站點(diǎn)每次得到網(wǎng)絡(luò)服務(wù)間隔和時間是確定的；實(shí)時性是指網(wǎng)絡(luò)分配給站點(diǎn)的服務(wù)時間和間隔可以保證站點(diǎn)完成它確定的任務(wù)。

PROFIBUS的特點(diǎn)總結(jié)如下：

1、開放性好（目前800～1000多家廠商的產(chǎn)品支持該總線）；

2、傳送速度快，可達(dá)12M；

3、節(jié)省現(xiàn)場布線，降低工程成本；

4、配置靈活。

科遠(yuǎn)股份為本項目配置了符合Profibus DP現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的KM622S主站模件，以及靈活、易用的配置組態(tài)工具。

為了確保總線連接的高可靠性，總線系統(tǒng)采用冗余設(shè)計，分散式布置。除所有主、從站接口模塊均冗余設(shè)計外，還將總線設(shè)備分散到不同的總線上，相互冗余的設(shè)備分配到不同的現(xiàn)場總線上，確保任何一條總線的故障，均不會影響到整套系統(tǒng)的正常運(yùn)行。

下面以補(bǔ)給水系統(tǒng)示例說明現(xiàn)場總線系統(tǒng)的配置與連接：

補(bǔ)給水控制系統(tǒng)采用1對冗余的KM940控制器，在I/O分支機(jī)架上配置2塊KM622S Profibus DP主站通訊模塊作為主站接口。

補(bǔ)給水現(xiàn)場總線裝置總共設(shè)置6只現(xiàn)場總線箱，其中含電源、電氣元件、終端電阻、Y-LINK耦合器、DP/PA耦合器、Profibus光電接口等設(shè)備，向上通過Profibus光電接口光纜與KM622S Profibus DP主站通訊模塊相連，向下通過DP通訊電纜與現(xiàn)場電機(jī)、電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、開關(guān)量儀表設(shè)備設(shè)備相連或通過DP/PA耦合器PA通訊電纜與現(xiàn)場儀表相連。

1網(wǎng)段：#1加熱器、#1超濾、#1反滲透的DP設(shè)備

2網(wǎng)段：#1化學(xué)除鹽等DP設(shè)備

3網(wǎng)段：#2加熱器、#2超濾、#2反滲透的DP設(shè)備

4網(wǎng)段：#2化學(xué)除鹽等DP設(shè)備

5網(wǎng)段：#3加熱器、#3超濾、#3反滲透的DP設(shè)備

6網(wǎng)段：#3化學(xué)除鹽等DP設(shè)備

7網(wǎng)段：#1加熱器、#1超濾、#1反滲透的PA設(shè)備

8網(wǎng)段：#1化學(xué)除鹽等PA設(shè)備

9網(wǎng)段：#2加熱器、#2超濾、#2反滲透的PA設(shè)備

10網(wǎng)段：#2化學(xué)除鹽等PA設(shè)備

11網(wǎng)段：#3加熱器、#3超濾、#3反滲透的PA設(shè)備

12網(wǎng)段：#3化學(xué)除鹽等PA設(shè)備

每個KM622S模件最多可支持30個站（從站或分段站），連接DP設(shè)備的DP電纜的長度取決于總線通訊速率。

Profibus DP總線通訊速率與DP電纜最大長度的關(guān)系如下表所示：

如果在當(dāng)前波特率下，從站設(shè)備的距離超過上述最大長度時，可考慮通過光纜進(jìn)行通訊距離的延長。

總線示意圖見附件：

6、人機(jī)界面的配置

每臺機(jī)組設(shè)3套操作員站，1套工程師站，1套SIS接口站。輔助車間集中控制系統(tǒng)設(shè)3套操作員站，1套工程師站，1套SIS接口站。

操作員站為全功能站，操作畫面矢量縮放，任何顯示和控制功能均能在任一操作員站上完成。畫面數(shù)據(jù)刷新周期《0.1s。

工程師站除用于程序開發(fā)、系統(tǒng)診斷、控制系統(tǒng)組態(tài)、數(shù)據(jù)庫和畫面的編輯及修改外，還安裝有NT6000 Process Device Manager智能設(shè)備管理軟件，對通過Profibus總線連接的現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行維護(hù)和管理，并通過該軟件，將所有設(shè)備信息傳送至所有操作員站和管理信息系統(tǒng)。

7、與SPEEDTRONIC Mark Vie的通訊

燃機(jī)采用SPEEDTRONIC Mark Vie控制，NT6000通過GSM協(xié)議與燃機(jī)控制系統(tǒng)SPEEDTRONIC Mark Vie通訊。NT6000系統(tǒng)的GEGSM接口軟件負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)與GE的GSM通訊。GEGSM接口軟件通過Ethernet TCI/IP GSM協(xié)議，取得GE Mark VI控制系統(tǒng)的實(shí)時數(shù)據(jù)和事件、報警等到數(shù)據(jù)，同時對外提供OPC或DDE數(shù)據(jù)服務(wù)。為適就系統(tǒng)如工程單位轉(zhuǎn)換等需要，接口軟件中集成了一般數(shù)據(jù)運(yùn)算功能，如：加、減、乘、除、開方等。DCS系統(tǒng)與Mark VI控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換示意圖如下：

GEGSM DDE/OPC Server程序運(yùn)行界面

通過GSGSM OPC/DDE Servers接口軟件解決了DCS不能直接與非標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議GSM通訊的難點(diǎn)，為實(shí)現(xiàn)聯(lián)合循環(huán)機(jī)組監(jiān)控信息一體化奠定了基礎(chǔ)。

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