基于proteus的現(xiàn)場總線的控制系統(tǒng)設(shè)計論文

1、摘 要現(xiàn)場總線技術(shù)是電子、儀器儀表、計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展成果，現(xiàn)場總線技術(shù)和現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)已成為世界自動化技術(shù)的熱點。現(xiàn)場總線技術(shù)已在國內(nèi)外化工、石油、冶金等領(lǐng)域取得成功的應用，但在國內(nèi)大型電站單元機組中的全面應用目前仍然是空白。在國外，現(xiàn)場總線系統(tǒng)在發(fā)電廠中的推廣應用速度也比其它行業(yè)要慢，全面應用的業(yè)績也仍屬少數(shù)。隨著發(fā)電廠生產(chǎn)過程控制全面數(shù)字化的呼聲日益增高，現(xiàn)場總線技術(shù)及現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在電力行業(yè)中的推廣應用已經(jīng)向我們提出了新的挑戰(zhàn)。論文研究了現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展背景和趨勢，論述了其特點和優(yōu)點及目前現(xiàn)場總線技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)電廠中的應用狀況，并分析了基金會現(xiàn)場總線、PROFIBUS、H

2、ART、ASI等幾種有影響且適用于發(fā)電廠的現(xiàn)場總線標準。通過收集現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)以及現(xiàn)場總線型電動執(zhí)行機構(gòu)、電氣控制設(shè)備、變送器等現(xiàn)場總線產(chǎn)品的發(fā)展情況，并針對數(shù)字化發(fā)電廠控制的特點及需求，對數(shù)字化發(fā)電廠采用現(xiàn)場總線技術(shù)的總線選取、應用層面、方案配置、設(shè)計原則、注意事項等逐一進行了技術(shù)經(jīng)濟分析。 根據(jù)對現(xiàn)場總線的技術(shù)、經(jīng)濟研究，論文給出了推薦的發(fā)電廠應用設(shè)計總體方案，并以1000MW燃煤發(fā)電廠機組控制采用SIEMENS公司的SPPA-T3000系統(tǒng)平臺和PROFIBUS總線標準為例，進行實際的應用設(shè)計。通過技術(shù)經(jīng)濟的分析以及實際的應用設(shè)計可以得出，應用現(xiàn)場總線技術(shù)將帶來全廠管控數(shù)字化和全生命周

3、期的設(shè)計、安裝、調(diào)試、運行維護成本節(jié)省等有利因素，由此引起的投資增加是應該可以接受的，在充分關(guān)注系統(tǒng)可靠性、實時性和故障影響性等問題后，推薦在數(shù)字化發(fā)電廠中積極采用現(xiàn)場總線技術(shù)。論文共分為七章：第一章為緒論，介紹了課題研究的背景和現(xiàn)狀；第二章對現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀進行概括的介紹；第三章對現(xiàn)場總線產(chǎn)品的基本情況進行了舉例介紹；第四章分析了數(shù)字化發(fā)電廠過程控制的需求，對采用現(xiàn)場總線進行了技術(shù)分析，并對工程造價進行了比較；第五章以1000MW燃煤發(fā)電機組為例，進行了實際的應用設(shè)計；第六章則從推廣應用的角度出發(fā)，提出應用中可能出現(xiàn)的問題，以及對應的預防措施；第七章為全文的總結(jié)，及對現(xiàn)場總線技術(shù)在發(fā)

4、電廠應用的展望。關(guān)鍵詞：電廠，現(xiàn)場總線，PROFIBUSAPPLICATIONINVESTIGATIONOFFIELDBUSINDIGITALPOWERPLANTSABSTRACTThefieldbusandFieldbusControlSystembecamethefocusofautomatictechnologyintheworld,followingthedevelopmentofelectronic,instrumentation,computerandnetworktechnology.Thefieldbushadalreadybeenappliedtotheareasofchem

5、ical,petroleumandmetallurgysuccessfully.Butthereisvacancyoffullapplicationindomesticlarge-capacitypowerplantunitcontrol.Overseas,thespeedofFieldbusControlSystemapplicationinpowerplantsisalsoslowerthanotherareas,andfullapplicationisalsominority.Withthevoiceofpowerplantprocessfullydigitizedcontrolincr

6、easing,applicationoffieldbusandFieldbusControlSysteminthepowerplantshasbeenmadetoournewchallenges.Thepaperinvestigatesthedevelopmentbackgroundandtrendoffieldbus,anddiscussesitscharactersandadvantage.Italsointroducestheapplicationstatesoffieldbustechnologyinpowerplantsandanalyzesseveralwell-knownfiel

7、dbusstandards,whichareadaptedtopowerplants，suchasFoundationFieldbus,Profibus,HartandASI.BasedonthedevelopmentofFieldbusControlSystems,motordrivenactuators,electricalcontroldevicesandtransmitters,whicharedesignedwithfieldbusinterfaces,andthecharactersandrequirementsofpowerplantcontrol,itanalyzesthest

8、andardselection,applicationarea,systemconfiguration,designprincipleandpotentialapplicationproblemswhenusingfieldbusinpowerplantcontrol.Accordingtotheresearchoffieldbustechnology,itgivestherecommendedschemeforpowerplantapplication.Italsogivesthedesigninunitcontrolof1000MWfossilpowerplant,withPROFIBUS

9、andSIEMENSSPPA-T3000platform.Withthetechnologyandcostanalysisandthefieldbusapplicationdesign,itindicatesthatapplicationsoffieldbustechnologywillleadtothedigitalintegrationofcontrolandmanagementinthewholeplant,increaserunninglife,reducecostsofdesign,installation,adjustmentandmaintenance,andincreaseof

10、investmentresultingfromthefieldbusapplicationisacceptable.So,theapplicationoffieldbustechnologyshouldstepupinpowerplantcontrol.Thispapercomprisessevenchapters.ChapterIisexordium,inwhichthesignificanceandstatusquoofthethesisareintroduced.Ageneralintroductionofdevelopmentandstatusqueoffieldbustechnolo

11、gyareinChapterII.InChapterIII,someexamplesofdevicesdesignedwithfieldbusinterfacesarecarriedout.InChapterIV,therequirementsofprocesscontrolindigitalpowerplantsareanalyzed.Thetechnologyandcostanalysisforfieldbusapplicationaregiven.InChapterV,apracticalapplicationof1000MWfossilpowerplantisdesignedasane

12、xample.InChapterVI,thepotentialapplicationproblemswhenusingfieldbusaregivenaswellasthecorrespondingpreventivemeasuresfromthepointofapplication.ThemainworkofthepaperissummarizedandtheapplicationoffieldbustechnologyinpowerplantisprospectedintheChapterVII.Keywords:PowerPlant,Fieldbus,PROFIBUS1 緒論1.1 現(xiàn)場

13、總線的產(chǎn)生與發(fā)展控制論的創(chuàng)始人Norbet Wiener說，“如果一門科學是真正具有生命力的，它的引人興趣的中心就必須而且應該隨著歲月而轉(zhuǎn)移。”自動控制技術(shù)的歷史，就是從簡單形式到復雜形式，從局部自動化到全局自動化，從低級智能化到高級智能化的發(fā)展過程?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)是在自動檢測控制技術(shù)和計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)飛速發(fā)展的推動下形成的，它是現(xiàn)代計算機技術(shù)和通信技術(shù)和檢測控制技術(shù)的集成，人們稱之為3C（Computer Communication Control）技術(shù)?，F(xiàn)場總吸納控制系統(tǒng)（FCS, Fieldbus Control System）是繼基地式氣動儀表控制系統(tǒng)、電動單元組合式模擬儀表控制系統(tǒng)、

14、數(shù)字計算機集中控制系統(tǒng)和集散式控制系統(tǒng)（DCS，Distributed Control System）后的新一代控制系統(tǒng)。FCS是信息數(shù)字化、控制功能分散化、開放式可互操作的工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，同時也是智能化、數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化向生產(chǎn)過程現(xiàn)場的發(fā)展?，F(xiàn)代工業(yè)控制思想的核心是“分散控制，集中監(jiān)控”，使得“危險分散，控制分散”?，F(xiàn)場總線控制系統(tǒng)吧控制徹底的下放到現(xiàn)場，由現(xiàn)場的智能儀表完成諸如數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、控制運算和數(shù)據(jù)輸出等大部分功能，只有一些現(xiàn)場儀表無法完成的高級控制功能才有上位機完成，而且現(xiàn)場節(jié)點之間可以相互通信實現(xiàn)互操作，現(xiàn)場節(jié)點也可以把自己的診斷數(shù)據(jù)傳給上位機，有益于設(shè)備管理 1 。在發(fā)

15、達國家，現(xiàn)場總線技術(shù)從20世紀80年代開始出現(xiàn)并被逐步推廣，現(xiàn)在已經(jīng)被廣泛接受和使用。2002年歐洲有40%自動化工程項目采用了現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。在國內(nèi)，現(xiàn)場總線首先用在外國公司在華投資的生產(chǎn)線，如外資汽車生產(chǎn)企業(yè)的生產(chǎn)線大多用到了現(xiàn)場總線技術(shù)，后來啤酒灌裝、煙草加工、機械裝配、產(chǎn)品包裝等生產(chǎn)線也大量使用現(xiàn)場總線。此外，市政工程、樓宇、智能化小區(qū)建設(shè)也開始使用現(xiàn)場總線?？梢灶A見，隨著現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展及其在工業(yè)自動化領(lǐng)域的不斷深入，傳統(tǒng)的DCS必將被FCS所全面取代?，F(xiàn)場總線技術(shù)的推廣雖然只有短短二三十年，但其技術(shù)的先進性已經(jīng)帶到了工業(yè)界的廣泛認可，其良好的應用前景和廣闊的市場受到諸如Sieme

16、ns、Motorola、Honeywell等諸多世界大公司的高度重視。就國內(nèi)而言，自二十世紀末以來，現(xiàn)場總線技術(shù)的研究開始進入起步階段，1997年5月中國現(xiàn)場總線（FF）專業(yè)委員會建立，并籌建FF現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心；同年7月中國現(xiàn)場總線（Profibus）專業(yè)委員會組建，同時開始籌建現(xiàn)場總線（Profibus）產(chǎn)品演示及認證實驗室。此后，包括清華大學、浙江大學在內(nèi)的許多高校、科研院先后建立自己的現(xiàn)場總線實驗室，用于現(xiàn)場總線控制技術(shù)的教學實踐與研究開發(fā)。2001年11月，國家發(fā)展計劃委員會在當前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點領(lǐng)域指南（2001年度）中將現(xiàn)場總線技術(shù)及其智能儀表的研究、開發(fā)及推廣應用

17、列為優(yōu)先發(fā)展的高科技重點領(lǐng)域之一。作為新一代的過程控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)無疑具有十分廣闊的發(fā)展前景。它的出現(xiàn)，必將對控制領(lǐng)域產(chǎn)生深刻的變革，并對社會生產(chǎn)力的發(fā)展起到極大的促進作用。對于我國這樣的發(fā)展中國家而言，其意義更為重大。必須抓住有利條件，積極開展對現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)的跟蹤研究，用于嘗試這項先進技術(shù)，盡早提高我國企業(yè)自動化水平。1.2 現(xiàn)場總線的技術(shù)優(yōu)勢現(xiàn)場總線技術(shù)的發(fā)展，促使工廠底層自動化系統(tǒng)及信息集成技術(shù)產(chǎn)生變革，新一代、基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)已初露端倪，圖1所示為基于現(xiàn)場總線技術(shù)的現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控系統(tǒng)模式，該模式的系統(tǒng)具有以下優(yōu)點：操作員監(jiān)控站操作員接口交換機I/O連

18、線控制器或智能化現(xiàn)場設(shè)備現(xiàn)場總線現(xiàn)場總線圖1 現(xiàn)場級與車間級自動化監(jiān)控系統(tǒng)（1）增強了現(xiàn)場級信息集成能力現(xiàn)場總線可從現(xiàn)場設(shè)備獲取大量豐富信息，能夠更好的滿足工廠自動化及CIMS系統(tǒng)的信息集成要求?，F(xiàn)場總線是數(shù)字化通信網(wǎng)絡(luò)，它不單純?nèi)〈?-20mA信號，還可實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送。系統(tǒng)除完成遠程控制，還可完成遠程參數(shù)化工作。（2）開放式、互操作性、互換性、可集成性不同廠家產(chǎn)品只要使用同一總線標準，就具有互操作性、互換性，因此設(shè)備具有很好的可集成性。系統(tǒng)為開放式，允許其它廠商將自己專長的控制技術(shù)，如控制算法、工藝流程、配方等集成到通用系統(tǒng)中去，因此，市場上將有許多面向行業(yè)特點的監(jiān)控系統(tǒng)。

19、（3）系統(tǒng)可靠性高、可維護性好基于現(xiàn)場總線的自動化監(jiān)控系統(tǒng)采用總線連接方式替代一對一的I/O連線，對于大規(guī)模I/O系統(tǒng)來說，減少了由接線點造成的不可靠因素。同時，系統(tǒng)具有現(xiàn)場級設(shè)備的在線故障診斷、報警、記錄功能，可完成現(xiàn)場設(shè)備的遠程參數(shù)設(shè)定、修改等參數(shù)化工作，也增強了系統(tǒng)的可維護性。（4）降低了系統(tǒng)及工程成本對大范圍、大規(guī)模I/O的分布式系統(tǒng)來說，省去了大量的電纜、I/O模塊及電纜敷設(shè)工程費用，降低了系統(tǒng)及工程成本。1.3 流行現(xiàn)場總線簡介現(xiàn)場總線技術(shù)得以實現(xiàn)的一個關(guān)鍵問題，是要在自動化行業(yè)中形成一個制造商們共同遵守的現(xiàn)場總線通信協(xié)議技術(shù)標準，制造商們能按照標準生產(chǎn)品，系統(tǒng)集成商門能按照標準將

20、不同產(chǎn)品組成系統(tǒng)。這就提出了現(xiàn)場總線標準的問題。國際上著名自動化產(chǎn)品及現(xiàn)場設(shè)備生產(chǎn)廠家，意識到現(xiàn)場總線技術(shù)是未來發(fā)展方向，紛紛結(jié)成企業(yè)聯(lián)盟，推出自己的總線標準及產(chǎn)品，在市場上培養(yǎng)用戶、擴大影響，并積極支持國際標準組織制定現(xiàn)場總線國際標準。能否使自己總線技術(shù)標準在未來國際標準中占有較大比例成份，關(guān)系到該公司相關(guān)產(chǎn)品前途、用戶的信任及企業(yè)的名譽。而歷史經(jīng)驗證明：國際標準都是采用一個或幾個市場上最成功的技術(shù)為基礎(chǔ)。因此，各大國際公司在制定現(xiàn)場總線國際標準中的競爭，體現(xiàn)了各公司在技術(shù)領(lǐng)先地位上的競爭，而其最終還是要歸結(jié)到市場實力的競爭。據(jù)說目前國際上現(xiàn)有各種總線及總線標準不下二百多種。具有一定影響和已

21、占有一定市場份額的總線有如下幾種：1.3.1 PROFIBUS現(xiàn)場總線1996年3月15日批準為歐洲標準，即DIN 50170 V.2。PROFIBUS產(chǎn)品在世界市場上已被普遍接受，市場份額占歐洲首位，年增長率25%。目前支持PROFIBUS標準的產(chǎn)品超過1500多種，分別來自國際上250多個生產(chǎn)廠家。在世界范圍內(nèi)已安裝運行的PROFIBUS設(shè)備已超過200萬臺，到1998年5月，適用于過程自動化的PROFIBUS-PA儀表設(shè)備在19個國家的40個用戶廠家投入現(xiàn)場運行。1985年組建了PROFIBUS國際支持中心；1989年12月建立了PROFIBUS用戶組織（PNO）。目前在世界各地相繼組建

22、了20個地區(qū)性的用戶組織，企業(yè)會員近650家。1997年7月組建了中國現(xiàn)場總線（PROFIBUS）專業(yè)委員會，并籌建現(xiàn)場總線PROFIBUS產(chǎn)品演示及認證的實驗室。PROFIBUS主要應用領(lǐng)域有：制造業(yè)自動化：汽車制造（機器人、裝配線、沖壓線等）、造紙、紡織。過程控制自動化：石化、制藥、水泥、食品、啤酒。電力：發(fā)電、輸配電。樓宇：空調(diào)、風機、照明。鐵路交通：信號系統(tǒng)1.3.2 FF現(xiàn)場總線1994年由ISP 基金會和World FIP(北美)兩大集團合并成立FF基金會，其宗旨在于開發(fā)出符合IEC和ISO標準的、唯一的國際現(xiàn)場總線（Fundation Fieldbus）。低速總線（H1）協(xié)議已于

23、1996年發(fā)表。已完成開發(fā)的高速總線（H2）擬于1998年內(nèi)表。1997年5月建立了中國現(xiàn)場總線（FF）專業(yè)委員會，并籌建FF現(xiàn)場總線產(chǎn)品認證中心。目前，F(xiàn)F現(xiàn)場總線的應用領(lǐng)域以過程自動化為主。如：化工、電力廠實驗系統(tǒng)、廢水處理、油田等行業(yè)。1.3.3 LONWORKS總線LONWORKS現(xiàn)場總線全稱為LONWORKS NetWorks，即分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，希望推出能夠適合各種現(xiàn)場總線應用場合的測控網(wǎng)絡(luò)。目前LONGWORKS應用范圍廣泛，主要包括工業(yè)控制、樓宇自動化、數(shù)據(jù)采集、SCADA系統(tǒng)等。國內(nèi)主要應用于樓宇自動化方面。1.3.4 CANBUS現(xiàn)場總線CANBUS現(xiàn)場總線已由ISO

24、/TC22技術(shù)委員會批準為國際標準IOS 11898（通訊速率小于1Mbps）和ISO 11519（通訊速率小于125Kbps）。CANBUS主要產(chǎn)品應用于汽車制造、公共交通車輛、機器人、液壓系統(tǒng)、分散型I/O。另外在電梯、醫(yī)療器械、工具機床、樓宇自動化等場合均有所應用。1.3.5 WorldFIP現(xiàn)場總線9091年FIP現(xiàn)場總線成為法國國家安全標準。96年成為歐洲標準（EN 50170 V.3）。下一步目標是靠近IEC標準，現(xiàn)在技術(shù)上已做好充分準備。WorldFIP國際組織在北京設(shè)有辦事處，即WorldFIP中國信息中心，負責中國的技術(shù)支持。WorldFIP現(xiàn)場總線采用單一總線結(jié)構(gòu)來適應不同

25、應用領(lǐng)域的需求，不同應用領(lǐng)域采用不同的總線速率。過程控制采用31.25Kbit/s,制造業(yè)為1M bit/s,驅(qū)動控制為1-2.5Mbit/s。采用總線仲裁器和優(yōu)先級來管理總線上（包括各支線）的各控制站的通信?？蛇M行1對1、1對多點（組）、1對全體等多重通信方式。在應用系統(tǒng)中，可采用雙總線結(jié)構(gòu)，其中一條總線為備用線，增加了系統(tǒng)運行的安全性。WorldFIP現(xiàn)場總線適用范圍廣泛，在過程自動化、制造業(yè)自動化、電力及樓宇自動化方面都有很好的應用。1.3.6 P-NET現(xiàn)場總線P-NET現(xiàn)場總線籌建于己于1983年。1984年推出采用多重主站現(xiàn)場總線的第一批產(chǎn)品。1986年通信協(xié)議中加入了多重網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

26、和多重接口功能。1987年推出P-NET的多重接口產(chǎn)品。1987年P(guān)-NET標準成為開放式的完整標準，成為丹麥的國家標準。1996年成為歐洲總線標準的一部分（EN 50170 V.1）。1997年組建國際P-NET用戶組織，現(xiàn)有企業(yè)會員近百家，總部設(shè)在丹麥的Siekeborg，并在德國、英國、葡萄牙和加拿大等地設(shè)有地區(qū)性組織分部。P-NET現(xiàn)場總線在歐洲及北美地區(qū)得到廣泛應用，其中包括石油化工、能源、交通、輕工、建材、環(huán)保工程和制造業(yè)等應用領(lǐng)域。2.現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)基本理論2.1 PROFIBUS概述目前世界流行的現(xiàn)場總線及總線標準有很多種，其中PROFIBUS現(xiàn)場總線是歐洲標準，其產(chǎn)品在世界

27、市場上已被普遍接受，在中國也組建了PROFIBUS現(xiàn)場總線專業(yè)委員會，它是目前世界上最成功的現(xiàn)場總線之一，長沙八水廠自控系統(tǒng)便是采用了該總線?，F(xiàn)場總線PROFIBUS協(xié)議由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-FMS和PROFIBUS-PA三個兼容部分組成。采用了OSI模型的物理層、數(shù)據(jù)鏈路層、應用層，支持主從系統(tǒng)、純主系統(tǒng)、多主多從系統(tǒng)通信方式。主站對總線具有控制權(quán)，主站間通過傳遞令牌來傳遞對總線的控制權(quán)，取得控制權(quán)的主站可向從站發(fā)送、獲取信息。根據(jù)應用特點可分為三個兼容版本：（1）PROFIBUS-DP以其較快的傳輸速度和強抗干擾能力而應用于設(shè)備級控制系統(tǒng)與分散式I/O之間的通訊;（2

28、）PROFIBUS-FMS 主要解決車間級的通用型通信任務(wù),可以提供靈活而大量的通信服務(wù);（3）PROFIBUS-PA則專為過程自動化設(shè)計,它直接和現(xiàn)場的傳感器或執(zhí)行器連接,并可通過DP/PA接口與DP總線連接,使用于安全性要求較高以及由總線供電的場合。2.2 PROFIBUS的協(xié)議結(jié)構(gòu)PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)是根據(jù)ISO7498國際準，以開放式系統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)（Open System InterconnectionSIO）作為參考模型的。該模型共有七層，如下圖2所示：圖2 PROFIBUS協(xié)議結(jié)構(gòu)第一層:物理層（Physical Layer）定義了網(wǎng)絡(luò)信道上的信號與連接方式、傳輸介質(zhì)、傳輸速率、

29、每條線路連接儀表的數(shù)量、最大傳輸距離、電源等。當處于數(shù)據(jù)發(fā)送狀態(tài)時，該層接受數(shù)據(jù)鏈路層（DLL）下發(fā)的數(shù)據(jù)，并將以某種電氣信號進行編碼并發(fā)送;當處于數(shù)據(jù)接受狀態(tài)時，將相應的電氣信號編碼為二進制數(shù)，并送到鏈路層。第二層:數(shù)據(jù)鏈路層（Data Link Layer）定義了一系列服務(wù)于應用層的功能和向下與物理層的接口，使用物理層的服務(wù)，提供了介質(zhì)存取控制功能、信息傳輸?shù)牟铄e檢驗。DLL提供原語服務(wù)和相關(guān)事件、與原語服務(wù)相關(guān)的參數(shù)格式，以及這些服務(wù)及事件之間的相關(guān)關(guān)系，DLL為用戶提供了可靠且透明的數(shù)據(jù)傳送服務(wù)。數(shù)據(jù)鏈路層是現(xiàn)場總線的核心。所有連接到同一物理通道上的應用進程實際上都是通過鏈路層的實時管

30、理來協(xié)調(diào)的。為了突出實時性，現(xiàn)場總線沒有采用以往IEE802. 4標準中定義的分布式物理通道管理，而是采用了集中式管理方式。在這種方式下，物理通道被有效地利用起來，并可有效地減少或避免實時通信的延遲。第三層:應用層（Fieldbus Application Layer）為用戶提供了一系列的服務(wù)，擁有簡化或?qū)崿F(xiàn)分布式控制系統(tǒng)中應用進程之間的通信，同時為分布式現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)提供了應用接口的操作標準，實現(xiàn)了系統(tǒng)的開放性。應用層與其它層的網(wǎng)絡(luò)管理機構(gòu)一起對網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流動、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)服務(wù)進行管理。第四層:用戶（User Layer）是專門針對工業(yè)自動化領(lǐng)域現(xiàn)場裝置的控制和具體應用而設(shè)計的，它定義了現(xiàn)

31、場設(shè)備數(shù)據(jù)庫間互相存取的統(tǒng)一規(guī)則，用戶憑標準功能塊可組態(tài)成系統(tǒng)，實現(xiàn)用戶的應用程序，這是使現(xiàn)場總線標準超過一項通信標準而成為一項系統(tǒng)標準的關(guān)鍵，也是使現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)開放與可互操作性的關(guān)鍵。此外，現(xiàn)場總線基金會系統(tǒng)結(jié)構(gòu)還為每個設(shè)備定義了一個網(wǎng)絡(luò)管理代理，可提供組態(tài)管理、性能管理和差錯管理的功能。系統(tǒng)管理負責完成設(shè)備地址分配、功能塊執(zhí)行調(diào)度、時鐘同步和標記定位等功能。 （1）PROFIBUS-DP：定義了第一、二層和用戶接口。第三到七層未加描述。用戶接口規(guī)定了用戶及系統(tǒng)以及不同設(shè)備可調(diào)用的應用功能，并詳細說明了各種不同PROFIBUS-DP設(shè)備的設(shè)備行為。（2）PROFIBUS-FMS：定義了第

32、一、二、七層，應用層包括現(xiàn)場總線信息規(guī)范（Fieldbus Message Specification-FMS）和低層接口（Lower Layer InterfaceLLI）。FMS包括了應用協(xié)議并向用戶提供了可廣泛選用的強有力的通信服務(wù)。LLI協(xié)調(diào)不同的通信關(guān)系并提供不依賴設(shè)備的第二層訪問接口。（3）PROFIBUS-PA：PA的數(shù)據(jù)傳輸采用擴展的PROFIBUS-DP協(xié)議。另外，PA還描述了現(xiàn)場設(shè)備行為的PA行規(guī)。根據(jù)IEC1158-2標準，PA的傳輸技術(shù)可確保其本征安全性，而且可通過總線給現(xiàn)場設(shè)備供電。使用連接器可在DP上擴展PA網(wǎng)絡(luò)。2.3 PROFIBUS-DP概述PROFIBUS-

33、DP用于現(xiàn)場層的高速數(shù)據(jù)傳送。主站周期地讀取從站的輸入信息并周期地向從站發(fā)送輸出信息?？偩€循環(huán)時間必須要比主站（PLC）程序循環(huán)時間短。除周期性用戶數(shù)據(jù)傳輸外，PROFIBUS-DP還提供智能化現(xiàn)場設(shè)備所需的非周期性通信以進行組態(tài)、診斷和報警處理。2.3.1 PROFIBUS-DP的基本功能（1）傳輸技術(shù)：RS-485雙絞線、雙線電纜或光纜。波特率從9.6Kbit/s到12Mbit/s。（2）總線存取：各主站間令牌傳遞，主站與從站間為主從傳送。支持單主或多主系統(tǒng)?？偩€上最多站點（主從設(shè)備）數(shù)為126。（3）通信：點對點（用戶數(shù)據(jù)傳送）或廣播（控制指令）。循環(huán)主從用戶數(shù)據(jù)傳送和非循環(huán)主主數(shù)據(jù)傳送

34、。（4）運行模式：運行、清除、停止。（5）同步：控制指令允許輸入和輸出同步。同步模式：輸出同步；鎖定模式：輸入同步。（6）功能：DP主站和DP從站間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳送。各DP從站的動態(tài)激活和可激活。DP從站組態(tài)的檢查。強大的診斷功能，三級診斷信息。輸入或輸出的同步。通過總線給DP從站賦予地址。通過總線對DP主站（DPM1）進行配置。每DP從站的輸入和輸出數(shù)據(jù)最大為246字節(jié)。（7）可靠性和保護機制：所有信息的傳輸按海明距離HD=4進行。DP從站帶看門狗定時器（Watchdog Timer）。對DP從站的輸入/輸出進行存取保護。DP主站上帶可變定時器的用戶數(shù)據(jù)傳送監(jiān)視。（8）設(shè)備類型：第二類DP

35、主站（DPM2）是可進行編程、組態(tài)、診斷的設(shè)備。第一類DP主站（DPM1）是中央可編程序控制器，如PLC、PC等。DP從站是帶二進制值或模擬量輸入輸出的驅(qū)動器、閥門等。2.3.2 PROFIBUS-DP基本特征（1）速率：在一個有著32個站點的分布系統(tǒng)中，PROFIBUS-DP對所有站點傳送512 bit/s輸入和512 bit/s輸出，在12M bit/s時只需1毫秒。（2）診斷功能：經(jīng)過擴展的PROFIBUS-DP診斷能能對故障進行快速定位。診斷信息在總線上傳輸并由主站采集。診斷信息分三級： 本站診斷操作：本站設(shè)備的一般操作狀態(tài)，如溫度過高、壓力過低。 模塊診斷操作：一個站點的某具體I/O

36、模塊故障。 通道診斷操作：一個單獨輸入/輸出位的故障。2.4 PROFIBUS-DP控制系統(tǒng) 2.4.1 PROFIBUS-DP系統(tǒng)配置和設(shè)備類型PROFIBUS-DP允許構(gòu)成單主站或多主站系統(tǒng)。在同一總線上最多可連接126個站點。系統(tǒng)配置的描述包括：站數(shù)、站地址、輸入/輸出地址、輸入/輸出數(shù)據(jù)格式、診斷信息格式及所使用的總線參數(shù)。每個PROFIBUS-DP系統(tǒng)可包括以下三種不同類型設(shè)備：（1）一級DP主站（DPM1）：一級DP主站是中央控制器，它在預定的信息周期內(nèi)與分散的站（如DP從站）交換信息。典型的DPM1如PLC或PC。（2）二級DP主站（DPM2）：二級DP主站是編程器、組態(tài)設(shè)備或操

37、作面板，在DP系統(tǒng)組態(tài)操作時使用，完成系統(tǒng)操作和監(jiān)視目的。（3）DP從站：DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發(fā)送的外圍設(shè)備（I/O設(shè)備、驅(qū)動器、HMI、閥門等）。具體介紹如下:PLC(智能型1/0) : PLC自身有程序存儲器，PLC的CPU部分執(zhí)行程序并按程序指令驅(qū)動I/O，可以作為Profibus的一個從站。在PLC存儲器中劃分出一段特定區(qū)域，作為PLC與主站通信的共享數(shù)據(jù)區(qū)。主站可以通過通信間接控制從站PLC的I/O接口。分散式1/O(非智能型I/O ):通常由電源部分、通信適配器部分、接線端子部分組成。分散式I/O不具有程序存儲和程序執(zhí)行，通信適配器部分接收主站指令，按主站指令驅(qū)動I/

38、O，并將I/O輸入及故障診斷等信息返回給主站。通常分散型I/O是由主站統(tǒng)一編址，這樣在主站編程時使用分散式I/O與使用主站的I/O沒有什么區(qū)別。驅(qū)動器、傳感器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備:即帶Profibus接口的現(xiàn)場設(shè)備，可由主站在線完成系統(tǒng)配置、參數(shù)修改、數(shù)據(jù)交換等功能。至于哪些參數(shù)可進行通信及參數(shù)格式由Profibus行規(guī)決定。（4）單主站系統(tǒng)：在總線系統(tǒng)的運行階段，只有一個活動主站。如圖3所示：單主系統(tǒng)實現(xiàn)最短的總線循環(huán)時間，他們的組成： 1個DP-1類主站 1到125個DP-從站 1到DP-2類主站（可選）DP-主站（1類）DP-主站（2類）1到125個DP-從站圖3 單主站系統(tǒng)（5）多主站

39、系統(tǒng)：總線上連有多個主站。這些主站與各自從站構(gòu)成相互獨立的子系統(tǒng)。每個子系統(tǒng)包括一個DPM1、指定的若干從站及可能的DPM2設(shè)備。任何一個主站均可讀取DP從站的輸入/輸出映像，但是只有一個DP主站允許對DP從站寫入數(shù)據(jù)。如圖4所示： DP 1類主站DP 2類主站DP 1類主站DP從站DP 從站PROFIBUSDP系統(tǒng)多主系統(tǒng)的組成：3個主設(shè)備（1類or2類）、1到最多124個DP-從站。圖4 多主站系統(tǒng)2.4.2 PROFIBUS控制系統(tǒng)配置的幾種形式2.4.2.1 按現(xiàn)場設(shè)備類型分根據(jù)現(xiàn)場設(shè)備是否具備Profibus接口，Profibus控制系統(tǒng)配置可分為三種形式?？偩€接口型:現(xiàn)場設(shè)備不具備

40、Profibus接口，采用分散式I/O作為總線接口與現(xiàn)場設(shè)備連接。這種形式在應用現(xiàn)場總線技術(shù)初期容易推廣。如果現(xiàn)場設(shè)備能分組，組內(nèi)設(shè)備相對集中，這種模式會更好地發(fā)揮現(xiàn)場總線技術(shù)的優(yōu)點。單一總線型:現(xiàn)場設(shè)備都具備Profibus接口。這是一種理想情況?？墒褂矛F(xiàn)場總線技術(shù)實現(xiàn)完全的分布式結(jié)構(gòu)，可充分獲得這一先進技術(shù)所帶來的利益。不過，在目前這種方案設(shè)備成本可能較高?；旌闲?現(xiàn)場設(shè)備部分具備Profibus接口。在較長的一段時期內(nèi)，這將是相當普遍的。這時應采用Profibus現(xiàn)場設(shè)備加分散式1/O混合使用的方法。不管舊設(shè)備改造還是新建項目，希望全部使用具備Profibus接口的設(shè)備的場合可能不是很多

41、，分散式I/O可作為通用的現(xiàn)場總線接口，是一種靈活的集成方案。在本課題對象的測控系統(tǒng)中，由于現(xiàn)場設(shè)備中某些變送器、調(diào)節(jié)閥不具備Profibus接口，還有一些設(shè)備在成本和使用的便利性上，使用傳統(tǒng)的模擬儀表更為合算。因此，多現(xiàn)場總線實驗室中建立的測控系統(tǒng)將采用混合型配置。2.4.2.2 按實際應用需要分根據(jù)實際需要及投入資金情況，通常有如下幾種結(jié)構(gòu)類型:（1）以PLC或控制器作為一類主站，不設(shè)監(jiān)控站，調(diào)試階段配置一臺編程設(shè)備。這種結(jié)構(gòu)類型中，PLC或控制器完成總線通信管理、從站數(shù)據(jù)讀寫、從站遠程參數(shù)化工作。（2）以PLC或控制器作為一類主站，監(jiān)控站通過串口與PLC一對一連接。這種結(jié)構(gòu)類型中，監(jiān)控站

42、不在Profibus網(wǎng)上，不是二類主站，不能直接讀取從站數(shù)據(jù)或完成遠程參數(shù)化工作。監(jiān)控站所需的從站數(shù)據(jù)只能從PLC或控制器讀取。（3）以PLC或其他控制器作為一類主站，監(jiān)控站作為二類主站連接在Profibus總線上。在這種結(jié)構(gòu)類型中，監(jiān)控站完成遠程編程、參數(shù)化以及在線監(jiān)控功能。（4）使用PC機+Profibus網(wǎng)卡作為一類主站，監(jiān)控站與一類主站一體化。這是一個低成本方案。在主站結(jié)構(gòu)類型中，PC機故障將導致整個系統(tǒng)癱瘓。另外，通信模板廠商通常只提供一個模板的驅(qū)動程序，總線控制程序、從站控制程序、監(jiān)控程序可能要由用戶開發(fā)，工作量比較大。（5）堅固式PC機（Compact Computer） +Pr

43、ofibus網(wǎng)卡+Soft PLC的結(jié)構(gòu)形式。此方案和方案（4）比較，可靠性將大大提高。不過，由于控制器工作站是監(jiān)控站與一類主站的一體化，要求Soft PLC軟件必須完成:1）支持編程，包括主站應用程序的開發(fā)、編輯、調(diào)試；2）執(zhí)行應用程序；3）通過Profibus接口對從站的數(shù)據(jù)讀寫；4）從站遠程參數(shù)化設(shè)置；5）主/從站故障報警與記錄；6）圖形監(jiān)控畫面設(shè)計、數(shù)據(jù)庫建立等監(jiān)控程序的開發(fā)與調(diào)試；7）設(shè)備組態(tài)、在線圖形監(jiān)控、數(shù)據(jù)存儲與統(tǒng)計、報表等功能。Soft PLC是將PLC的編程(IEC1131)及應用程序運行功能，和操作員監(jiān)控站的圖形監(jiān)控開發(fā)、在線監(jiān)控功能集成到一臺堅固式PC機上，形成一個PL

44、C與監(jiān)控站一體的控制器工作站。2.4.3 應用PROFIBUS構(gòu)建控制系統(tǒng)應注意的問題2.4.3.1 項目是否適于使用現(xiàn)場總線技術(shù)任何一種先進的技術(shù)都有一定的適用范圍，超出這個范圍可能不會產(chǎn)生所期望的結(jié)果。當希望應用現(xiàn)場總線技術(shù)構(gòu)建一個系統(tǒng)時，應著重考慮以下幾個問題:現(xiàn)場被控設(shè)備是否分散這是決定是否使用現(xiàn)場總線技術(shù)的關(guān)鍵?，F(xiàn)場總線技術(shù)適合于分散的、具有通信接口的現(xiàn)場受控設(shè)備的系統(tǒng)?，F(xiàn)場總線的優(yōu)勢在于節(jié)省大量的現(xiàn)場布線成本，使系統(tǒng)故障易于診斷與維護。對于具有集中I/O的單機控制系統(tǒng)，現(xiàn)場總線技術(shù)沒有明顯優(yōu)勢。當然，有些單機控制，在很難有空間用于大量的I/O走線時，也可以考慮使用現(xiàn)場總線。系統(tǒng)對底

45、層設(shè)備是否有信息集成要求現(xiàn)場總線技術(shù)適合對數(shù)據(jù)集成有較高要求的系統(tǒng)，如需要建立車間監(jiān)控系統(tǒng)，或需要建立全廠的CIMS系統(tǒng)。在底層使用現(xiàn)場總線技術(shù)可將大量豐富的設(shè)備及生產(chǎn)數(shù)據(jù)集成到管理層，為實現(xiàn)全廠的信息系統(tǒng)提供重要的底層數(shù)據(jù)。系統(tǒng)對底層設(shè)備是否有較高的遠程診斷、故障報警及參數(shù)化要求現(xiàn)場總線技術(shù)特別適合用于有遠程操作及監(jiān)控的系統(tǒng)。2.4.3.2 系統(tǒng)實時性要求系統(tǒng)的實時性是指現(xiàn)場設(shè)備之間在最壞情況下完成一次數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)所能保證的最小時間。簡言之，就是現(xiàn)場設(shè)備的通信數(shù)據(jù)更新速度。如果實際應用問題對系統(tǒng)響應有一定的實時性要求，可根據(jù)具體情況考慮決定是否采用現(xiàn)場總線技術(shù)。2.4.3.3 采用什么樣的

46、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)用戶確定采用Profibus總線技術(shù)后，下一個問題就是采用什么樣的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)配置。這里主要包括兩點需要考慮:一是系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，一是總線的選型。在考慮系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式時，要注意的是:（1）系統(tǒng)是否分層，分幾層，是否需要車間層監(jiān)控；（2）有無從站，有多少，分布如何，從站設(shè)備如何連接，現(xiàn)場設(shè)備是否有總線接口，可否采用分散式I/O連接從站，哪些設(shè)備需選用智能型I/O控制?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場設(shè)備地理分布進行分組并確定從站個數(shù)及從站功能的劃分；（3）有無主站，有多少，如何劃分，如何連接。在考慮總線的選型時，主要考慮:（1）根據(jù)系統(tǒng)是離散量控制還是流程控制，確定選用DP還是PA，是否需要考慮本征安全；（2）

47、根據(jù)系統(tǒng)對實時性要求及傳輸距離，決定現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)傳輸速率；（3）根據(jù)是否需要車間級監(jiān)控和監(jiān)控站，確定是否用FMS及連接形式；（4）根據(jù)系統(tǒng)的可靠性要求及工程投入資金，決定主站形式及產(chǎn)品。第三章PROFIBUS技術(shù)探索及其在電廠中的應用3.1現(xiàn)場總線的選取及應用層面3.1.1現(xiàn)場總線的選取發(fā)電廠的各生產(chǎn)過程被控對象特性不同，各現(xiàn)場總線標準的開發(fā)背景和擅長領(lǐng)域也不同，因此需要根據(jù)不同的工藝過程選擇較合適的現(xiàn)場總線標準。通過現(xiàn)場總線在不同行業(yè)中的逐步深入應用，專業(yè)技術(shù)人員對各種總線標準應用場合的認識日益清晰。比較一致的結(jié)論是：對過程控制應用來說，PROFIBUS和FF總線比較適合。兩種總線標準相比而

48、言，F(xiàn)F較適用于連續(xù)量控制(取代420mA模擬量)，而PROFIBUS較適用于離散量控制，但同時也適用于連續(xù)量控制（只是在連續(xù)量控制方面略遜于FF總線）。從現(xiàn)場總線技術(shù)的應用業(yè)績來看，PROFIBUS總線技術(shù)在國內(nèi)外發(fā)電廠中有過較多成功的應用，如德國的尼德豪森(Niederaussem)發(fā)電廠、國內(nèi)陜西楊凌熱發(fā)電廠、山東龍口發(fā)電廠、河北三河發(fā)電廠、廣安發(fā)電廠、國華寧海發(fā)電廠一期工程等。FF現(xiàn)場總線的產(chǎn)品在化工、醫(yī)藥、冶金、水廠等方面應用業(yè)績較多。最近，上海賽科工程中現(xiàn)場總線設(shè)備10631臺、2473個FF現(xiàn)場總線網(wǎng)段的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)已投入運行，屬目前世界上規(guī)模最大的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。廣東南海

49、石油化工汽電聯(lián)產(chǎn)工程中的汽電聯(lián)產(chǎn)項目，已確定除安全保護系統(tǒng)外，其余的壓力、差壓、溫度變送器及執(zhí)行器均采用FF現(xiàn)場總線。現(xiàn)場總線范圍包括余熱鍋爐，汽輪機，燃油鍋爐。國內(nèi)發(fā)電廠中的山東鄒縣二期工程、江蘇望亭聯(lián)合循環(huán)發(fā)電廠在局部區(qū)域也采用了FF現(xiàn)場總線技術(shù)?，F(xiàn)場總線的應用層面火發(fā)電廠機組控制具有控制任務(wù)集中而復雜的特點，不同的控制回路之間往往存在相互的聯(lián)系。FF現(xiàn)場總線設(shè)備具有一定的控制和運算功能，能夠完成較單純的單回路或串級調(diào)節(jié)任務(wù)，但是對于存在多回路耦合的復雜控制，需要在不同網(wǎng)段間傳輸數(shù)據(jù)，就可能影響控制的實時性。如網(wǎng)段、設(shè)備分布設(shè)計不當，就可能影響到工藝系統(tǒng)及設(shè)備的安全運行。PROFIBUS現(xiàn)

50、場總線的現(xiàn)場智能設(shè)備本身基本不具備控制功能。盡管國內(nèi)火發(fā)電廠采用的主流DCS基本上都已提供了各自的現(xiàn)場總線解決方案，但西門子公司SPPA-T3000系統(tǒng)、艾默生公司OVATION系統(tǒng)、FOXBORO公司I/A系統(tǒng)等著名DCS品牌產(chǎn)品無一例外地均是在原有DCS的基礎(chǔ)上，提供對智能現(xiàn)場儀表和控制執(zhí)行機構(gòu)的現(xiàn)場總線支持?？梢赃@樣說，火發(fā)電廠現(xiàn)場總線的應用將更側(cè)重于現(xiàn)場設(shè)備的數(shù)字化及由此數(shù)字化而帶來的種種益處，而不在于純粹意義上的FCS應用。因此，本應用設(shè)計僅考慮在現(xiàn)場設(shè)備層全面采用現(xiàn)場總線技術(shù)，所有的調(diào)節(jié)回路控制策略和設(shè)備控制邏輯原則上還是與采用常規(guī)DCS時一樣，按照工藝系統(tǒng)劃分在不同的FCS控制器

51、中集中處理。在現(xiàn)場設(shè)備層全面采用現(xiàn)場總線技術(shù)的情況下，基本不減少控制器的配置，多數(shù)調(diào)節(jié)回路控制策略和設(shè)備控制邏輯仍按照工藝系統(tǒng)劃分在不同的控制器中集中處理，少數(shù)單回路調(diào)節(jié)任務(wù)下可以考慮放到現(xiàn)場總線設(shè)備中（當采用FF現(xiàn)場總線時）。發(fā)電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)（水、煤、灰以及脫硫）的控制以開關(guān)量程序控制為主，此外還存在少量的簡單連續(xù)調(diào)節(jié)。而PLC具有邏輯處理功能強、環(huán)境適應性好、系統(tǒng)獨立性強、采購成本較低等特點，在發(fā)電廠輔助生產(chǎn)系統(tǒng)中有深厚的應用基礎(chǔ)。因此輔助生產(chǎn)系統(tǒng)采用PLC為基礎(chǔ)的現(xiàn)場總線，原則上所有控制邏輯在PLC控制器中實現(xiàn)。3.2現(xiàn)場總線應用設(shè)計總體方案3.2.1單元機組部分整個機組控制系統(tǒng)按照工

52、藝過程劃分為多個子系統(tǒng)，其中包括鍋爐啟動系統(tǒng)、鍋爐汽水/本體系統(tǒng)、鍋爐煙/風系統(tǒng)、燃油/制粉系統(tǒng)、凝結(jié)水系統(tǒng)、加熱器疏水系統(tǒng)、汽機抽真空系統(tǒng)、汽機潤滑油/EH油系統(tǒng)等，上述各子系統(tǒng)均采用現(xiàn)場總線技術(shù)。如采用FF現(xiàn)場總線，工藝系統(tǒng)中的單回路(單沖量)調(diào)節(jié)，如汽機潤滑油溫度調(diào)節(jié)、輔助蒸汽溫度/壓力調(diào)節(jié)、汽機軸封壓力/溫度調(diào)節(jié)等可放在現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)的閥門執(zhí)行機構(gòu)中實現(xiàn)(采用PROFIBUS總線時，仍在DCS控制器中控制)。鑒于爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)（FSSS）、汽機數(shù)字電液控制系統(tǒng)（DEH）、汽機本體緊急跳閘系統(tǒng)（ETS）、給水泵汽機電液調(diào)節(jié)系統(tǒng)（MEH）和給水泵汽機緊急跳閘系統(tǒng)（METS）對機組安全運行至

53、關(guān)重要，而且汽機DEH（包括ETS）與汽機本體控制和保護相關(guān)性大、回路處理速度要求高，本應用設(shè)計方案中FSSS、DEH和ETS以及給水泵汽機MEH和METS仍采用成熟的常規(guī)控制技術(shù)。機組廠用電動機和廠用電監(jiān)控雖然采用現(xiàn)場總線（廠用電監(jiān)控現(xiàn)場總線系統(tǒng)，F(xiàn)ECS），但總線多為CAN、LONWORKS、MODBUS等標準。該系統(tǒng)可通過與機組DCS的通訊接口相互傳輸信號。出于機組安全考慮，所有機組電動機及主廠房內(nèi)重要電源開關(guān)的分/合指令信號、狀態(tài)反饋信號還是通過硬接線方式進入DCS，其它信號通過通訊接口連入機組DCS。對于廠用電動機380VMCC回路，條件允許的情況下也可考慮采用具有PROFIBUS-

54、DP接口的智能馬達控制器（類似西門子公司的SIMOCODE產(chǎn)品）。鍋爐吹灰程控、循泵房、燃油泵房控制原則上采用常規(guī)遠程I/O站。其中循泵房、燃油泵房如電氣低壓380VMCC采用具有ProfibusDP接口的馬達控制裝置時，熱控系統(tǒng)可考慮采用現(xiàn)場總線方式實現(xiàn)。機組SOE要求有1ms的分辨率，目前設(shè)計中接入SOE的多為主、輔機的跳閘接點信號和電氣開關(guān)量，主、輔機跳閘首出原因由控制器邏輯判斷。為保證SOE的分辨率，仍考慮采用專用SOE卡或常規(guī)DI卡。變送器總體上均采用現(xiàn)場總線型智能變送器接入DCS。其中，F(xiàn)SSS、DEH、ETS、MEH、METS相關(guān)的變送器采用具有HART通訊協(xié)議的常規(guī)智能型進口產(chǎn)

55、品，以便在機組DCS中利用現(xiàn)場總線設(shè)備診斷和管理軟件，實現(xiàn)設(shè)備管理和故障診斷。電動執(zhí)行機構(gòu)均考慮采用具有現(xiàn)場總線接口的設(shè)備，氣動調(diào)節(jié)閥執(zhí)行機構(gòu)采用帶現(xiàn)場總線接口的智能定位器，而FSSS、DEH、ETS、MEH、METS相關(guān)的閥門電動/氣動執(zhí)行機構(gòu)采用具有HART通訊協(xié)議的常規(guī)智能型進口產(chǎn)品。由于主廠房內(nèi)電磁閥控制的二位式氣動閥門布置較為分散，如采用帶總線接口的閥島進行控制不太合適，故還是采用常規(guī)I/O方式接入DCS。由于目前國產(chǎn)現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機構(gòu)尚未有成熟的應用業(yè)績，而進口現(xiàn)場總線電動執(zhí)行機構(gòu)與國產(chǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)的差價較大，平均每臺差價約貴3.5萬元人民幣。為從根本上降低工程造價的角度考慮，國

56、產(chǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)采用常規(guī)I/O方式接入DCS。根據(jù)已實施工程情況，單臺機組中國產(chǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)數(shù)量約60臺左右。采用現(xiàn)場總線技術(shù)之后，現(xiàn)場分散的溫度測點可考慮采用現(xiàn)場總線型的智能溫度變送器接入DCS。對于現(xiàn)場相對集中的溫度測點如爐膛壁溫、汽機和發(fā)電機本體溫度等測點，可采用兩種接入方式：一種方式是采用現(xiàn)場總線型智能變送單元，如EMERSON公司的產(chǎn)品(每臺設(shè)備可以將現(xiàn)場的8只溫度檢測信號轉(zhuǎn)換為FF總線的標準輸出，接入控制系統(tǒng))；另一種方式是沿用目前常規(guī)的遠程I/O（國產(chǎn)智能前端）方式接入DCS。智能溫度變送器的價格較昂貴，而848T型8通道溫度變送器市場價格約14000元，如在工程中對全部溫度檢測信號采用總線方式接入將會較大程度增加工程投資。而且，就溫度類型信號而言，采用現(xiàn)場總線方式接入增加的信息內(nèi)容也不明顯。所以，溫度檢測信號原則上還是采用常規(guī)方式接入控制系統(tǒng)。為充分發(fā)揮現(xiàn)場總線設(shè)備具有的故障自診斷和網(wǎng)絡(luò)化管理能力，DCS應配套設(shè)置現(xiàn)場總線設(shè)備診斷和管理軟件。設(shè)備管理人員通過軟件查詢所有現(xiàn)場設(shè)備（儀表、執(zhí)行機構(gòu)等）的運行情況，診斷維護信息，尋查故障，現(xiàn)場設(shè)備狀況始終處于維護人員的遠程監(jiān)控之中。同時，根據(jù)該軟件提供的信息準確地制定大修或搶修的作業(yè)計劃和備件儲備，節(jié)約維修費用，降低生命周期成本。3.2.2輔助生產(chǎn)部分全廠輔