國內(nèi)大型百萬火電機(jī)組國產(chǎn)現(xiàn)場總線設(shè)備管理系統(tǒng)的首次成功應(yīng)用

郭秋艷（神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司，福建　石獅　362712）李昱（杭州和利時自動化有限公司，浙江　杭州　310018）沈鐵志（神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司，福建　石獅　362712）

國內(nèi)大型百萬火電機(jī)組國產(chǎn)現(xiàn)場總線設(shè)備管理系統(tǒng)的首次成功應(yīng)用

郭秋艷（神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司，福建石獅362712）
李昱（杭州和利時自動化有限公司，浙江杭州310018）
沈鐵志（神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司，福建石獅362712）

本文主要介紹了和利時總線設(shè)備管理系統(tǒng)HAMS在1000MW大容量機(jī)組上的應(yīng)用，并結(jié)合該工程的實際應(yīng)用過程，從系統(tǒng)概況、FDT/DTM 與EDDL技術(shù)介紹，以及主要事例等方面進(jìn)行了詳細(xì)的分析，總結(jié)了應(yīng)用經(jīng)驗。該系統(tǒng)在神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司2×1000MW機(jī)組的應(yīng)用表明，可實現(xiàn)集成儀表的遠(yuǎn)程配置與診斷，為多種類型儀表的統(tǒng)一管理提供平臺，改變了傳統(tǒng)的維護(hù)工作流程，滿足數(shù)字化電廠的自動化要求。

1000MW；設(shè)備管理系統(tǒng)；FDT/DTM EDDL

1　引言

進(jìn)入21世紀(jì)以來，隨著自動化控制系統(tǒng)的發(fā)展，人們對現(xiàn)場測量技術(shù)和控制設(shè)備性能的要求也隨之提高。為了使設(shè)備維護(hù)更具有科學(xué)依據(jù)，人們不僅要求現(xiàn)場設(shè)備能夠提供過程測量信息，還要求能提供設(shè)備自身及控制過程的診斷信息、管理信息等非控制信息。目前國外的設(shè)備管理系統(tǒng)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)對智能設(shè)備的基本管理，而國內(nèi)的設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用卻一片空白［1］。

和利時公司的總線設(shè)備管理系統(tǒng)（HAMS），在神華福能發(fā)電有限公司的成功應(yīng)用，填補(bǔ)了國內(nèi)電力行業(yè)國產(chǎn)系統(tǒng)在該應(yīng)用領(lǐng)域的空白，提高了總線設(shè)備的可靠性與可用性，減少現(xiàn)場儀表的損耗，降低設(shè)備的維護(hù)成本，充分發(fā)揮了總線系統(tǒng)的優(yōu)勢，對神華福建能源公司“數(shù)字化電站”建設(shè)意義重大。

2　設(shè)備管理系統(tǒng)概述

HAMS 設(shè)備管理系統(tǒng)是和利時公司針對工廠設(shè)備資產(chǎn)管理的解決方案。系統(tǒng)以 HART、PROFIBUS協(xié)議為基礎(chǔ)，以 EDDL 、FDT/DTM為技術(shù)手段，集數(shù)據(jù)采集和數(shù)據(jù)分析于一體，為用戶提供一個快速方便的統(tǒng)一管理平臺。HAMS 提供的設(shè)備管理與維護(hù)功能，使智能設(shè)備發(fā)揮最大效益，減少儀表的損耗并降低維護(hù)成本。并通過對設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)測及診斷，對設(shè)備進(jìn)行主動性維護(hù)和預(yù)測性維護(hù)，提高整個工廠設(shè)備的可靠性與可用性，實現(xiàn)可完全替代傳統(tǒng)手操器的功能。

2.1HAMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖（如圖1所示）

本系統(tǒng)采用C/S模式、工業(yè)以太網(wǎng)實現(xiàn)集中設(shè)備信息存儲、實時現(xiàn)場總線設(shè)備信息通訊和分布式客戶端設(shè)備管理。服務(wù)器與網(wǎng)橋進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)備數(shù)據(jù)交換，獲取設(shè)備信息，并將數(shù)據(jù)及客戶端操作記錄存儲。設(shè)備管理系統(tǒng)主機(jī)以請求/響應(yīng)命令（如變送器修改參數(shù)），通過冗余工業(yè)以太網(wǎng)和服務(wù)器將命令傳遞給現(xiàn)場設(shè)備，對現(xiàn)場設(shè)備實施控制。客戶端與服務(wù)器直接相連，沒有中間環(huán)節(jié)，響應(yīng)速度快，運(yùn)行穩(wěn)定，安全性能好。

圖1　HAMS網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

2.2設(shè)備管理系統(tǒng)的主要功能介紹

HAMS系統(tǒng)支持對現(xiàn)場安裝的智能儀表實現(xiàn)數(shù)據(jù)讀取與組態(tài)、故障診斷及監(jiān)測、維護(hù)流程管理、動態(tài)臺賬管理和日志記錄等功能，提供的主要功能描述如下：

（1）遠(yuǎn)程配置。足不出戶，在控制室或儀表車間實現(xiàn)儀表量程上下限、單位等各種智能化參數(shù)的配置和組態(tài)。

（2）故障診斷。無需進(jìn)入現(xiàn)場或拆下儀表，就可以查看儀表的診斷狀況，快速定位儀表故障，為儀表維修提供依據(jù)。

（3）標(biāo)定提醒。輕松設(shè)計標(biāo)定方案，自動生成儀表標(biāo)定時間。

（4）日志記錄。自動記錄所有組態(tài)變化和操作，可隨時追溯歷史操作和影響，避免人為誤操作。

（5）資產(chǎn)優(yōu)化。實現(xiàn)設(shè)備臺賬等資產(chǎn)管理的優(yōu)化策略，減少浪費(fèi)，提高設(shè)備利用率。

2.3設(shè)備管理系統(tǒng)的應(yīng)用流程介紹

（1）通過工程師站的設(shè)備組態(tài)數(shù)據(jù)自動建立工程設(shè)備項目樹。

（2）系統(tǒng)自動對工程中智能型設(shè)備進(jìn)行管理界面的版本匹配。

（3）通過設(shè)備維護(hù)導(dǎo)出設(shè)備臺賬，在設(shè)備臺賬中修改設(shè)備位號（KKS碼）及設(shè)備描述，然后導(dǎo)入系統(tǒng)，項目樹便會以KKS碼的形式顯示設(shè)備，便于使用和查找。

（4）管理軟件可結(jié)合DCS的報警信息、總線拓?fù)洚嬅嬉约盃顟B(tài)解析畫面，共同進(jìn)行設(shè)備管理及數(shù)據(jù)分析。

（5）在設(shè)備狀態(tài)解析畫面中發(fā)現(xiàn)問題或某臺設(shè)備需要修改參數(shù)時，則需進(jìn)入HAMS設(shè)備管理系統(tǒng)，在管理系統(tǒng)中可快速獲取全部設(shè)備的在線、離線狀態(tài)，并且可以以文件的形式進(jìn)行保存，然后根據(jù)設(shè)備描述或KKS編碼查找到需要進(jìn)行管理的設(shè)備。

（6）對設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和維護(hù)后，所有操作記錄會自動進(jìn)入日志記錄中［2］。

3　FDTIDTM、EDDL技術(shù)

3.1FDT/DTM、EDDL技術(shù)介紹

FDT是現(xiàn)場設(shè)備與控制系統(tǒng)或工程和資產(chǎn)管理工具之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的一種標(biāo)準(zhǔn)化的接口規(guī)范。通過FDT，可以方便地借助任何提供該接口的上位系統(tǒng)對設(shè)備進(jìn)行訪問和配置。FDT不是一種新的現(xiàn)場總線協(xié)議，它可以與任何通信協(xié)議一起使用。FDT是一種獨(dú)立于供應(yīng)商的、開放的、公開的和易于使用的規(guī)范。在工廠或應(yīng)用的整個生命周期內(nèi)都需要來自過程的現(xiàn)場信息。FDT支持工廠生命周期的所有階段：工程施工、安裝、調(diào)試、生產(chǎn)和維護(hù)。

DTM是一種由設(shè)備制造商開發(fā)的軟件組件，包含設(shè)備相關(guān)的應(yīng)用軟件。設(shè)備制造商對DTM功能和質(zhì)量負(fù)責(zé)。DTM與設(shè)備一起提供，它不是一種獨(dú)立的工具，DTM通常需要FDT框架應(yīng)用來運(yùn)行。

EDDL是一種精確的數(shù)據(jù)聲明，用于對設(shè)備進(jìn)行描述；它不是一種設(shè)備驅(qū)動軟件。這種聲明基于關(guān)鍵字，很像 XML 或者HTML 網(wǎng)頁中的標(biāo)簽，包括數(shù)據(jù)類型、名稱、多語言幫助文檔、分類、單位、范圍和其他內(nèi)容［3］。

3.2FDT/DTM的優(yōu)勢

（1）集中在工作間通過直接訪問現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行規(guī)劃、調(diào)試、診斷和維護(hù)服務(wù)。

（2）完整一致地對過程控制系統(tǒng)、現(xiàn)場總線和設(shè)備進(jìn)行配置和文檔管理。

（3）為過程控制系統(tǒng)和現(xiàn)場設(shè)備組織公用的數(shù)據(jù)。

（4）集中進(jìn)行數(shù)據(jù)管理和數(shù)據(jù)安全性保證。

（5）簡單而迅速地將不同設(shè)備類型集成到過程控制系統(tǒng)中。

（6）本地語言支持。

（7）支持多用戶情景操作。

眾所周知，智能設(shè)備的可互操作性是提高工廠運(yùn)行可靠性和減少啟動次數(shù)的關(guān)鍵。在工業(yè)自動化領(lǐng)域，F(xiàn)DT技術(shù)可以利用DTM提供這種可互操作性。通過DTM，用戶可以設(shè)置設(shè)備參數(shù)，通過圖形化界面操作設(shè)備，并且從任意地點獲取高級的診斷信息。

在當(dāng)今的市場中，工廠資產(chǎn)的最大化利用是成功的關(guān)鍵。DTM為縱向和橫向數(shù)據(jù)流提供了一個集中的遠(yuǎn)程采樣點，能夠有效減少現(xiàn)場維修的次數(shù)，降低啟動和調(diào)試費(fèi)用，進(jìn)而為客戶提供一個更安全的工作環(huán)境。

3.3FDT/DTM技術(shù)和EDDL技術(shù)的比較分析

FDT/DTM和EDDL技術(shù)代表了兩大陣營在現(xiàn)場設(shè)備系統(tǒng)集成技術(shù)上各自不同的解決方案，兩種設(shè)備描述方案間最大區(qū)別在于：

（1）FDT/DTM技術(shù)是以一種主動的方式在設(shè)備DTM中通過設(shè)備驅(qū)動方式封裝設(shè)備數(shù)據(jù)和功能；而 EDDL是以一種被動的方式在EDD文件中將設(shè)備數(shù)據(jù)和功能封裝起來。

（2）對于FDT技術(shù)而言，DTM就是與被描述設(shè)備之間的接口，負(fù)責(zé)與設(shè)備之間通信交換數(shù)據(jù)，F(xiàn)DT框架應(yīng)用程序再通過標(biāo)準(zhǔn)接口與DTM之間實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換；而EDD文件僅是一個結(jié)構(gòu)化文本，無法與被描述的設(shè)備進(jìn)行通信，基于EDDL技術(shù)的集成環(huán)境需要嵌入EDD解釋程序，并通過相應(yīng)的接口與設(shè)備之間實現(xiàn)通信［4］。

4　主要應(yīng)用案例

4.1西門子定位器的遠(yuǎn)程定位

案例一：3號機(jī)1號高加正常疏水氣動門出現(xiàn)異常無法正常使用。按照常規(guī)方法需要檢修人員就地對定位器進(jìn)行重新定位，由于該設(shè)備安裝的位置較高，檢修難度大，且較危險，檢修人員通過HAMS的設(shè)備管理功能在遠(yuǎn)程對該設(shè)備進(jìn)行初始化定位，節(jié)省了搭架子及登高作業(yè)的時間，為檢修人員提供便捷維護(hù)。主要操作步驟為：

（1）進(jìn)入HAMS軟件，通過“查找設(shè)備”定位到該設(shè)備，仔細(xì)核對設(shè)備的KKS及地址信息，防止錯誤修改。

（2）選中設(shè)備點擊設(shè)備 “在線”，此時上位機(jī)可與設(shè)備進(jìn)行通訊。

（3）選擇附加功能中的“Operation mode”，將Target mode由“Auto”模式改為“out of service（O/S）”模式；將Simulation Activation由“Disabled”改為“Enabled”，點擊“Transfer”按鈕，修改生效。

（4）初始化自整定功能選擇儀表附加功能的“Initialization”，點擊“start initialization”，如圖2所示。

圖2　西門子定位器的initialization界面

（5）此時該界面“Status”狀態(tài)條中出現(xiàn)閥門整定的狀態(tài)，從“RUN 1”到“RUN 5”過程中無異常，則表明已經(jīng)整定完成。

（6）將Target mode由“out of service（O/S）”模式改為“Auto”模式；將Simulation Activation由“Enabled”改為“Disabled”，點擊“Transfer”按鈕，修改生效。觀察此時定位器反饋顯示是否正常。

（7）定位成功后，可將此次操作寫入“維護(hù)記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。

（8）將該設(shè)備置為“離線”，退出軟件。

4.2西門子變送器的遠(yuǎn)程修改量程和單位

案例二：4號爐高溫過熱器出口集箱壓力3變送器顯示異常。檢查發(fā)現(xiàn)該變送器單位及量程設(shè)置不合理，若是常規(guī)儀表需要拿手操器去現(xiàn)場進(jìn)行修改，或是將表計拆除至實驗室，過程較繁瑣，檢修時間較長。通過HAMS的設(shè)備管理功能遠(yuǎn)程對該設(shè)備進(jìn)行單位及量程修改，大大縮短了維修時間，節(jié)約了人員成本。主要操作步驟為：

（1）進(jìn)入HAMS軟件，通過“查找設(shè)備”定位到該設(shè)備，仔細(xì)核對設(shè)備的KKS及地址信息，防止錯誤修改。

（2）選中設(shè)備點擊設(shè)備“在線”，此時上位機(jī)可與設(shè)備進(jìn)行通訊。

（3）在設(shè)備“附加功能”中進(jìn)入“Offline Parameterize”模式，然后點擊“上載參數(shù)”。

（4）將“Input”欄“Measuring Range”、“Working Range”，“Output”欄 “Process Value Scale”、“Output Scale” 的“Unit”由kpa改為Mpa，“Lower Value”改為0 、“Upper Value”改為40，修改完后點擊“Apply”，如圖3所示。

圖3　西門子變送器的Offline Parameterize界面

（5）點擊“下載參數(shù)”，觀察DCS畫面上參數(shù)是否修改成功。

（6）修改成功后，可將此次操作寫入“維護(hù)記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。

（7）將該設(shè)備置為“離線”，退出軟件。

4.3羅托克電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)遠(yuǎn)程修改開關(guān)限位

案例三：3號機(jī)除氧器檢修放水電動門無法全開到位，機(jī)械閥位已經(jīng)顯示開到位，反饋在99.5％。常規(guī)方法是檢修人員去就地通過遙控器進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，若執(zhí)行器處在高空還需搭架子，檢修難度大，且風(fēng)險較高。檢修人員通過HAMS系統(tǒng)遠(yuǎn)程查看閥門參數(shù)，發(fā)現(xiàn)開行程限位設(shè)置為100％，將開行程限位由100％改為99％即恢復(fù)正常，快捷方便，安全可靠。主要操作步驟為：

（1）進(jìn)入HAMS軟件，通過“查找設(shè)備”定位到該設(shè)備，仔細(xì)核對設(shè)備的KKS及地址信息，防止錯誤修改。

（2）選中設(shè)備點擊設(shè)備 “在線”，此時上位機(jī)可與設(shè)備進(jìn)行通訊。

（3）在設(shè)備“附加功能”中進(jìn)入“Online Parameterize”模式，在“Positioning” 工作欄中將“Limited range position maximum”由100改為99，點擊回車鍵即完成修改，如圖4所示。

圖4　ROTORK電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的Online Parameterize界面

（4）修改成功后，可將此次操作寫入“維護(hù)記錄”中，也可在“操作日志”中查看操作記錄。

（5）將該設(shè)備置為“離線”，退出軟件。

4.4注意事項

（1）由于使用HAMS可遠(yuǎn)程對設(shè)備參數(shù)進(jìn)行修改，所以修改參數(shù)前需仔細(xì)核對設(shè)備的KKS及地址信息，以防止錯誤修改。

（2）每次管理設(shè)備時需先將設(shè)備置為在線，使用完成后需將設(shè)備置回離線，防止長期占用控制器數(shù)據(jù)資源。

（3）需對設(shè)備一臺臺修改，不要同時修改多臺設(shè)備。

（4）在對運(yùn)行中的設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程修改之前，需確保設(shè)備安全隔離措施是否完成，重要設(shè)備保護(hù)是否退出，以防止設(shè)備誤動。

5　結(jié)束語

近年來，現(xiàn)場總線設(shè)備管理系統(tǒng)以其強(qiáng)大的技術(shù)優(yōu)勢與全新的維護(hù)方式完全適應(yīng)了火電廠的控制需要，已經(jīng)成為了新型、綠色電廠的重要技術(shù)推動力［5］。本文介紹的和利時HAMS系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)報警及設(shè)備狀態(tài)信息讀取、自動生成設(shè)備臺賬、操作日志記錄及用戶管理等功能，便于用戶管理日常檢修維護(hù)等工作，充分發(fā)揮現(xiàn)場總線智能化管理的優(yōu)點，尤其適用于生產(chǎn)設(shè)備密集的火力發(fā)電行業(yè)，在國內(nèi)尚屬首創(chuàng)，打破了原大容量機(jī)組進(jìn)口總線管理系統(tǒng)的相對壟斷格局，將為國產(chǎn)現(xiàn)場總線設(shè)備管理智能化以及全數(shù)字化電廠的建設(shè)積累寶貴經(jīng)驗。

；

［1］范鎧.現(xiàn)場總線的發(fā)展趨勢［J］.自動化儀表學(xué)報，2000，21（2）.

［2］HOLLiAS設(shè)備管理系統(tǒng)［Z］.和利時自動化有限公司，2015.

［3］FDT Group.FDT_Technical_Description［EB/OL］.http：//www.fdtgroup.org，2006.

［4］FDT Group.FDT/DTM與eEDDL［EB/OL］.http：//www.fdtgroup.org，2005.

［5］李子連.現(xiàn)場總線技術(shù)在火電廠自動化系統(tǒng)的應(yīng)用意見［J］.中國電力，2003，36（3）：49-53.

The Successful Application of the First Domestic Device Management System in 1000MW Unit of Power Plant

This article mainly introduced the HAMS Hollysys bus equipment management system application in 1000MW large capacity unit.Combined with the practical application of the engineering process，the system overview，the FDT/ DTM with EDDL technology，and the main cases and so on were analyzed in detail，and application of experiences were summarized for peer reference.The system application in Shenhua Funeng Generation Electric Co.，Ltd 2×1000 MW Unit shows that it can realize the remote configuration of integrated instrument and diagnosis，and provide platform for unified management of various types of instrument，which changes the traditional maintenance work process，and is able to satisfy the demands of digital power plant automation.

1000MW；Device management system；FDT/DTM EDDL

B

1003-0492（2016）07-0078-04

TP273

郭秋艷（1989-），女，福建三明人，助理工程師，本科，現(xiàn)就職于神華福能發(fā)電有限責(zé)任公司，主要從事電力行業(yè)熱工控制、控制系統(tǒng)及智能設(shè)備的管理維護(hù)以及現(xiàn)場總線技術(shù)方面的研究工作。