第0章現(xiàn)場(chǎng)總線儀表前言

現(xiàn)場(chǎng)總線儀表前言國(guó)防工業(yè)出版社2005年出版火電廠控制和管理系統(tǒng)可分為3級(jí):（1）廠(管理)級(jí)SIS/MIS（2）機(jī)組(車(chē)間)級(jí)DCS（3）現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)FCS。機(jī)組(車(chē)間)級(jí)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了全數(shù)字化,廠(管理)級(jí)也有了飛速發(fā)展并不斷完善,普遍建立了SIS/MIS管理系統(tǒng)。但現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)FCS在電廠應(yīng)用才開(kāi)始SIS:SupervisoryInformationSystem電廠實(shí)時(shí)監(jiān)控信息系統(tǒng)MIS:ManagementInformationSystem電廠信息管理系統(tǒng)FCS：Fieldbuscontrolsystem現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)FB：Fieldbus現(xiàn)場(chǎng)總線現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠應(yīng)用的重要意義由于傳統(tǒng)的DCS系統(tǒng)是模擬量、開(kāi)關(guān)量、數(shù)字量混合系統(tǒng)信號(hào)制,而且是單向的,只能從傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備中采集到傳統(tǒng)的用于過(guò)程控制的信息,而診斷和維護(hù)信息卻無(wú)法采集,制約了企業(yè)信息化系統(tǒng)SIS/MIIS的發(fā)展,從而影響了企業(yè)過(guò)程監(jiān)控、管理信息化的實(shí)現(xiàn),使其在電力市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中處于被動(dòng)地位?，F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)突破了傳統(tǒng)的/點(diǎn)對(duì)點(diǎn)傳輸方式,將豐富的現(xiàn)場(chǎng)狀態(tài)信息、診斷信息等送入機(jī)組(車(chē)間)級(jí)控制系統(tǒng),并實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程參數(shù)的調(diào)整和校正等功能,使得現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備與電廠控制管理系統(tǒng)之間的數(shù)字通信成為可能,為電廠信息化的建設(shè)和全面績(jī)效管理提供了強(qiáng)大的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)平臺(tái),使得電廠的數(shù)字化管理可以從現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備級(jí)開(kāi)始。隨著火電廠突飛猛進(jìn)的發(fā)展,采取有效措施大幅降低工程造價(jià)已成為火電廠設(shè)計(jì)方案優(yōu)化中越來(lái)越重要的因素。而對(duì)于熱控專業(yè)來(lái)說(shuō),采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將控制功能和I/O移到現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,大幅減少電纜和橋架等材料的用量,成為從根本上解決這一問(wèn)題的關(guān)鍵?；痣姀S數(shù)字化的深度和廣度直接影響火電廠的信息化水平,從而影響電廠的經(jīng)濟(jì)效益。1.現(xiàn)場(chǎng)總線在電廠過(guò)程控制中應(yīng)用較少的原因⑴大趕快上前提下DCS成為首選。2002年下半年開(kāi)始，電力供應(yīng)缺口導(dǎo)致大量電廠項(xiàng)目大趕快上，項(xiàng)目業(yè)主及工程設(shè)計(jì)人員的主要精力放在如何在最短時(shí)間內(nèi)完成項(xiàng)目設(shè)計(jì)任務(wù)，常規(guī)技術(shù)方案自然成為首選；⑵對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)理解有局限工程技術(shù)人員對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)優(yōu)勢(shì)的理解僅局限于節(jié)省電纜、功能分散、設(shè)備信息數(shù)字化，缺乏應(yīng)用的積極性；⑶電廠控制對(duì)象復(fù)雜國(guó)內(nèi)沒(méi)有應(yīng)用業(yè)績(jī)。電廠過(guò)程控制回路相關(guān)度高、控制功能復(fù)雜、安全性和穩(wěn)定性要求，要求對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的切實(shí)掌握和實(shí)踐驗(yàn)證；⑷現(xiàn)場(chǎng)總線儀控設(shè)備價(jià)格高?，F(xiàn)場(chǎng)總線儀控設(shè)備比常規(guī)儀控設(shè)備價(jià)格高，總線型設(shè)備的選擇范圍還相對(duì)較小，一定程度上阻礙了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在電廠過(guò)程控制中的大量應(yīng)用。2.近些年FCS在國(guó)內(nèi)外電廠的應(yīng)用實(shí)例德國(guó)尼德豪森電廠（2×950MW）；曼海姆電廠；柏林北部電廠；慕尼黑電廠；禮克林豪森電廠美國(guó)Xcel能源集團(tuán)Comanche電廠(750MW)；Omaha公用事業(yè)Nebraska電廠(740MW)

華能玉環(huán)電廠（4×1000MW）華電鄒縣電廠（2×1000MW）國(guó)華寧海電廠（2×1000MW）國(guó)華綏中電廠（2×1000MW）華能金陵電廠（2×1030MW）平頂山電廠（2×1000MW）華能九臺(tái)電廠（2×600MW）寧夏鴛鴦湖電廠（2×600MW）山西平朔電廠；山西嶂山電廠；內(nèi)蒙古呼和浩特電廠；3現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備基本情況

(1)現(xiàn)場(chǎng)總線型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)SIPOS5Flash、AUMA、ROTORK、EMG。這些品牌的產(chǎn)品基本上以支持PROFIBUS-DP總線標(biāo)準(zhǔn)為主，其中ROTORK還支持FF總線標(biāo)準(zhǔn)。(2)電動(dòng)機(jī)控制裝置西門(mén)子公司SIMOCODE智能馬達(dá)控制器已有大量成功應(yīng)用業(yè)績(jī)。國(guó)內(nèi)的同類產(chǎn)品有東大金智智能電動(dòng)機(jī)控制器(LPC2-530)、丹東華通智能馬達(dá)控制和保護(hù)裝置（PDM-810MRH-DP）、蘇州萬(wàn)龍智能電動(dòng)機(jī)控制器（ST502）。(2)電動(dòng)機(jī)控制裝置西門(mén)子公司SIMOCODE智能馬達(dá)控制器已有大量成功應(yīng)用業(yè)績(jī)。國(guó)內(nèi)的同類產(chǎn)品有東大金智智能電動(dòng)機(jī)控制器(LPC2-530)、丹東華通智能馬達(dá)控制和保護(hù)裝置（PDM-810MRH-DP）、蘇州萬(wàn)龍智能電動(dòng)機(jī)控制器（ST502）。(3)現(xiàn)場(chǎng)總線型變送器支持FF和PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線地變送器主要有：Rosemount公司的3051系列；Siemens公司的SITRANSP系列；Yokogawa公司的EJA；ABB公司的2600T系列；Honeywell公司的ST3000系列等等(4)現(xiàn)場(chǎng)總線型閥門(mén)定位器支持FF的現(xiàn)場(chǎng)總線型閥門(mén)定位器主要有：美國(guó)FISHER-ROSEMOUNT公司生產(chǎn)的FIELDVUEDVC系列智能閥門(mén)定位器日本山武公司的SVP3000智能定位器支持FF總線標(biāo)準(zhǔn)。支持PROFIBUS的現(xiàn)場(chǎng)總線型閥門(mén)定位器主要有：德國(guó)西門(mén)子公司的SIPARTPS2閥門(mén)定位器（支持PROFIBUS-PA）；總體來(lái)看支持PROFIBUS-PA的閥門(mén)定位器產(chǎn)品選擇余地相對(duì)較小。⑸國(guó)內(nèi)智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的現(xiàn)狀目前,國(guó)產(chǎn)引進(jìn)型智能變送器都支持現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù);溫度測(cè)量元件需要加裝溫度變送器;國(guó)產(chǎn)電、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)沒(méi)有采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的業(yè)績(jī),需要采用進(jìn)口電、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)才能滿足要求;用于電機(jī)控制和保護(hù)的Simocode、E3等也為進(jìn)口產(chǎn)品。4.國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線的選取和應(yīng)用范圍⑴DCS和現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)的選取對(duì)過(guò)程控制應(yīng)用來(lái)說(shuō)，PROFIBUS和FF總線比較適合。兩種總線標(biāo)準(zhǔn)相比而言，F(xiàn)F較適用于連續(xù)量控制(取代4~20mA模擬量)，而PROFIBUS較適用于離散量控制，但同時(shí)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）。國(guó)內(nèi)機(jī)組控制系統(tǒng)原則上采用上述兩種現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的現(xiàn)場(chǎng)智能設(shè)備本身基本不具備控制功能。國(guó)內(nèi)火電廠采用的主流DCS基本上都已提供了各自的現(xiàn)場(chǎng)總線解決方案。西門(mén)子的T-3000、艾默生公司的OVATION；FOXBORO的I/A支持FF和PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線標(biāo)準(zhǔn)。⑵國(guó)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用范圍①對(duì)影響機(jī)組安全運(yùn)行的系統(tǒng),如燃燒管理系統(tǒng)(BMS)或鍋爐爐膛安全監(jiān)控系統(tǒng)(FSSS),主燃料跳閘(MFT)、汽輪數(shù)字電液控制系統(tǒng)(DEH)、汽輪機(jī)緊急跳閘系統(tǒng)(ETS)、給水泵調(diào)節(jié)系統(tǒng)(MEH)、給水泵危急跳閘系統(tǒng)(METS)、事故順序記錄(SOE)和部分調(diào)節(jié)功能系統(tǒng)(MCS)(如風(fēng)量控制,爐膛壓力控制等)以及控制周期小于500ms的回路,采用傳統(tǒng)分散控制系統(tǒng)(DCS)實(shí)現(xiàn)控制功能,相關(guān)的變送器采用帶Hart協(xié)議的變送器,電動(dòng)、氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用傳統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。②對(duì)于過(guò)熱器/再熱器金屬壁溫度、汽輪機(jī)金屬壁溫度、發(fā)電機(jī)線圈/鐵心等溫度、送風(fēng)機(jī)/引風(fēng)機(jī)/一次風(fēng)機(jī)的電機(jī)線圈/軸承溫度等純數(shù)據(jù)采集溫度測(cè)點(diǎn)采用熱電偶或熱電阻進(jìn)行測(cè)量,并通過(guò)遠(yuǎn)程智能數(shù)據(jù)采集前端進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,再通過(guò)與DCS通訊將數(shù)據(jù)送至DCS。對(duì)于其他熱力系統(tǒng)中的溫度測(cè)點(diǎn),除用于保護(hù)的測(cè)點(diǎn)采用傳統(tǒng)溫度測(cè)量元件外,均采用支持現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的溫度變送器。③與機(jī)組安全無(wú)關(guān)的系統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用支持現(xiàn)場(chǎng)總線的進(jìn)口智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu),氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用支持現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的進(jìn)口智能定位器。在目前情況下,不考慮采用國(guó)產(chǎn)電動(dòng)/氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。④根據(jù)實(shí)際布置情況,氣動(dòng)閥門(mén)的電磁閥可以采用傳統(tǒng)硬接線方式接入DCS,也可采用支持現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的進(jìn)口閥島。⑤所有機(jī)械式開(kāi)關(guān)量?jī)x表均采用傳統(tǒng)硬接線信號(hào)接入DCS。⑥對(duì)采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備,所有控制邏輯按照工藝系統(tǒng)劃分在各DCS的控制器中集中處理,而不是將控制功能分散至現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。⑦電氣的400V電機(jī)全部采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù);10kV或6kV電機(jī)仍采用硬接線方案,但采用冗余ProfibusDP現(xiàn)場(chǎng)總線方式將電流、電壓等模擬量和其他數(shù)字量接入單元機(jī)組DCS;其他電氣設(shè)備不采用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。西門(mén)子T-3000總線應(yīng)用OVATION總線應(yīng)用FFH1端子塊ControlRoomFieldDPCableProfibusDPMasterFiberCableHirschmannOZDHirschmannOZDHirschmannOZDHirschmannOZDFiberCableOVATION總線應(yīng)用PROFIBUSDP--鍋爐汽水部分--MBV-2MBV-1MBV-3MBV-5MBV-4TerminatorTerminatorMBV-2MBV-1MBV-3MBV-5MBV-4TerminatorTerminatorDPCableDPSegment1DPSegment2控制器#1控制器號(hào)#1控制器功能描述協(xié)調(diào)汽溫控制，給水控制工藝系統(tǒng)鍋爐汽水DP總線段數(shù)2DP設(shè)備10臺(tái)電動(dòng)門(mén)21

工程造價(jià)分析對(duì)象類型數(shù)量設(shè)備材料單位價(jià)格變化投資變化總額工程量變化(RMB)（RMB)DCS1(套)115400001540000進(jìn)口電動(dòng)閥門(mén)249(臺(tái))24980001992000進(jìn)口電動(dòng)調(diào)節(jié)閥39(臺(tái))398000312000氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥(智能定位器）302(臺(tái))30250001510000各類變送器320（臺(tái)）3201500480000控制電纜400(公里)-15011000-1650000計(jì)算機(jī)電纜350(公里)-5019186-959300橋架350(噸)-1507672-1150800匯總

2073900工程造價(jià)分析整個(gè)機(jī)組控制系統(tǒng)的投資費(fèi)用較采用常規(guī)DCS增加約200萬(wàn)，但這一投資增加量占整個(gè)工程中熱控設(shè)備材料投資額的比例很小。上述分析并未計(jì)及由于電纜、橋架減少以及雙絞線接線節(jié)省的現(xiàn)場(chǎng)安裝施工工程量。(據(jù)有關(guān)典型試驗(yàn)工程的測(cè)算資料表明，可節(jié)約安裝費(fèi)用30％以上)?？紤]到應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)將帶來(lái)全廠管控?cái)?shù)字化和全生命周期的設(shè)計(jì)、安裝、調(diào)試、運(yùn)行維護(hù)成本節(jié)約等有利因素，如此程度的投資增加應(yīng)該是可以接受的。課堂練習(xí)題⑴說(shuō)明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵火電廠控制和管理系統(tǒng)可分為幾級(jí)，此圖系統(tǒng)分為幾級(jí)？⑶說(shuō)明每級(jí)通信的特點(diǎn)（是單向還是雙向）。⑷Cnet網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑸C.W網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑹X.B網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑺最下面的箭頭符號(hào)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑻具有縱向分級(jí)橫向分站特點(diǎn)的控制裝置名稱是什么？⑴說(shuō)明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵火電廠控制和管理系統(tǒng)可分為幾級(jí)，此圖系統(tǒng)分為幾級(jí)？⑶說(shuō)明每級(jí)通信的特點(diǎn)（是單向還是雙向）。⑷Cnet網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑸C.W網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑹X.B網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑺最下面的箭頭符號(hào)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑻O(píng)net網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑴說(shuō)明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵此圖通信系統(tǒng)分為幾級(jí)？⑶說(shuō)明每級(jí)通信的特點(diǎn)。⑷各通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑴說(shuō)明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵此圖通信系統(tǒng)分為幾級(jí)？⑶說(shuō)明每級(jí)通信的特點(diǎn)⑷各級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑸指明操作員站在圖中的位置⑹指明工程師站在圖中的位置⑺指明通信接口裝置的位置⑻指明變送器、氣動(dòng)執(zhí)行器、遠(yuǎn)程I/O的位置。⑼具有扁平結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的控制裝置名稱是什么？⑴說(shuō)明圖示控制裝置（儀表）的名稱。⑵此圖通信系統(tǒng)分為幾級(jí)？⑶說(shuō)明每級(jí)通信的特點(diǎn)⑷各級(jí)通信網(wǎng)絡(luò)傳遞的是數(shù)字信號(hào)還是模擬信號(hào)？⑸指明操作員站在圖中的位置⑹指明工程師站在圖中的位置⑺指明通信接口裝置的位置⑻指明變送器、氣動(dòng)執(zhí)行器的位置。⑼說(shuō)明此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？寧夏鴛鴦湖電廠