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现场总线技能在电力行业的使用与发展前景

继DCS后,现场总线系统是自动化领域的一重大技术跨越。这种集成了微机、网络、分布控制技术后建立起一种新的控制结构,将微处理器置于

  继DCS后,现场总线体系是自动化范畴的一严重技能跨过。这种集成了微机、网络、散布操控技能后建立起一种新的操控结构,将微处理器置于现场设备中,把现场单个、涣散的数字化、智能化设备变成网络节点;衔接成可以彼此交流信息,将过去选用点到点式的模拟量信号传输或开关量信号的单向并行传输,变为多点一线的双向串行多节点数字式传输的低带宽底层操控网络,为完成现场设备的信息化供给了或许,是数字化电厂的技能根底,正被一步步推上代表未来电力自动化水平的特别方位。

  新千年开始的10多年时刻里,在电力自动化范畴,现场总线经过了从概念到产品、从试点到推行、从小规划试用到大规划使用的开展进程。在此进程中,争议从未中止,人们一方面惊叹于现场总线带给自动化体系的全新相貌,另一方面不断地纠结于现场总线带来的新问题。作为电力自动化范畴的从业者,笔者一直在近距离地调查着这一风趣的现象,并在思考着,企图从技能开展的实质来提醒现象背面的规则,找到现场总线技能推进电力自动化的开展方向。

  1春风夜放花千树,10年间现场总线从概念到成功使用

  假如从1999年12月,世界电工委员会投票经过IEC61158现场总线规范算起,至今不过13年的时刻。而国内电力自动化范畴使用现场总线技能,咱们所了解到的大约也始于1999年。这一年,杭州半山发电厂选用南京科远自动化集团公司的操控体系进行了两台135MW机组的自动化改造。为了缩短项目工期,该项目设计时,使用长途I/O来削减电缆施工量,经过现场通讯总线完成与DCS的信号传输。项目选用的DCS具有ProfibusDPV0通讯接口和配套的长途I/O机架,在每台单元机组的操控体系中,经过Profibus从安装在现场的37只长途机箱中,接入1417点I/O信号,占整个体系I/O点数的40%。

  严格地来说,杭州半山发电厂的Profibus使用并不是真实含义上的现场总线使用,而仅仅一种用于工业现场的具有较高牢靠性和实时性的串行通讯协议,其时的国内商场上还没有呈现支撑现场总线的智能化设备,其传输的也仅仅进程参数这样的循环数据,还不支撑确诊参数这样的非循环数据。可是,经过杭州半山发电厂的探究,现场总线特别是Profibus的牢靠性、实时性得到了充沛的验证。安置在长途机箱中的I/O卡件、通讯模件经受了现场环境,特别是温度和电磁搅扰的检测,为真实含义上的现场总线使用供给了学习。

  2004年,在江阴夏港电厂,两台300MW机组的基建项目中,选用了346只具有现场总线接口的低压电动机保护单元,每个电动机保护单元经过ProfibusDPV1的通讯口与操控器交流数据,不只传输用于操作的循环数据,还传输用于确诊的非循环数据。在国华宁海闭式循环水体系中,经过Profibus衔接了电动执行机构;在华能玉环水处理体系中,经过Profibus衔接了变送器、电动执行机构和低压电动机保护单元。在这一段时刻,跟着支撑现场总线的智能化设备的呈现和成熟,真实含义的现场总线使用从无到有,从小到大的逐渐开展起来。经过这一系列的实践,现场总线可削减现场电缆施工,供给丰厚的确诊信息的优势得到了认同。一起现场总线的网络结构及布线计划,支撑现场总线的智能设备逐渐地开展起来。可是现场总线体系整体造价高,对保护人员的技能要求也较高,给用户挑选现场总线计划的地步却很小,造成了必定的困扰。

  2009年,为了进行数字化电厂的试点,在华能金陵电厂两台1000MW超超临界机组,进行了国内最大规划的现场总线使用。其主机操控体系和辅机操控体系经过Profibus接入了1500余台总线设备,包含低压电动机保护单元、总线式电磁阀箱、电动门、调节阀、压力和差压变送器等。在这里,现场总线现已不再是作为惯例操控体系的弥补,而是占有了一切外表操控体系的50%,成为操控体系参数的首要传输办法。现场总线的牢靠性得到了充沛验证,可以满意其时最大单机容量机组的操控要求。可是,关于现场总线智能设备供给的确诊信息,缺少剖析办理的办法和东西,没有得到有用的使用。这个问题与较高造价给现场总线的进一步推行造成了不小的妨碍。

  以上三批具有典型含义的现场总线使用,别离距离五年,使用的单机容量越来越大,使用的规模也越来越广,使用的总线规范都是Profibus。作为工业自动化范畴的全新技能,现场总线在国内电力行业的使用与世界上没有显着的滞后,基本是同步开展的。这个开展的背面,是中国经济的重工业化带来的关于电力自动化新技能的需求,商场的需求和电力自动化专家集体的超前布局成为推进现场总线技能在国内电力行业使用的强壮合力,在10年时刻内,现场总线就从世界规范中的概念开展为在电力行业最高水平操控体系上有着成功使用的全新技能。

  2山重水复疑无路,现场总线的开展伴跟着不断的争议

  与任何一种新技能的开展进程相似,现场总线的开展也总是伴跟着质疑和争议。具有代表含义的三个问题是:

  (1)通讯的牢靠性较低,现场总线不能用于关键性场合;

  (2)通讯的实时性不行,现场总线不能用于高实时性要求的操控功用;

  (3)衔接操控体系和现场智能外表的现场总线,都是看不见摸不着的通讯信号,保护人员很难把握和进行毛病处理。

  从现场总线的技能实质来看,以上三个问题都是新技能开发和使用进程中呈现的曲折,而不能认定为是现场总线技能自身的缺点。

  首先来谈谈现场总线的牢靠性问题。在现场总线之前,现场的物理信号经过传感器转化成电信号,经过硬接线电缆将规范的电信号送到操控体系中的I/O卡件,经A/D转化处理成数字信号,终究进入操控体系进行运算处理。而在现场总线体系中,将现场的D/A转化、电缆的传输、操控体系的A/D三个环节简化为现场的智能芯片与操控体系直接的通讯。因而,从原理上来说现场总线的牢靠性显着优于传统的硬接线。并且现场总线可以传输多点信号,在进行冗余设计时具有比硬接线更好的性价比。一起现场总线具有的确诊功用,可以更有用避免信号毛病,进一步进步整个操控体系的牢靠性。因而,从技能实质上来看,现场总线具有更高的牢靠性。关于牢靠性的质疑更多的是因为现场总线相关产品的成熟度问题,特别是支撑现场总线的智能设备多种多样,由不同的厂家供给,良莠不齐。

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