淺談電廠總線控制系統(tǒng)的布局改造

胡斯洪

（中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華南電力試驗(yàn)研究院有限公司，廣東 廣州510663）

1 概述

廣東陽(yáng)西華夏電廠#5、#6 號(hào)2×1240WM機(jī)組，對(duì)于機(jī)組所有熱工設(shè)備（電動(dòng)門、氣動(dòng)門、變送器、吹灰器等）實(shí)行現(xiàn)場(chǎng)總線控制；總線系統(tǒng)對(duì)電廠所有系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制、通訊、數(shù)據(jù)處理、再通由DCS畫面顯示操作。如此大規(guī)模實(shí)現(xiàn)在大型燃煤機(jī)組中總線控制，標(biāo)志著傳統(tǒng)系統(tǒng)由模擬量控制進(jìn)一步轉(zhuǎn)化成數(shù)字量控制；標(biāo)志著控制數(shù)據(jù)化進(jìn)一步成熟發(fā)展；也為下一步系統(tǒng)通過(guò)WIFI 對(duì)系統(tǒng)設(shè)備進(jìn)行控制打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)；也將為工業(yè)向AI 模式的進(jìn)一步快速發(fā)展起促進(jìn)作用。下面我們通過(guò)陽(yáng)西電廠總線控制的原理、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)進(jìn)行探討，及對(duì)所出現(xiàn)的問(wèn)題與現(xiàn)場(chǎng)系統(tǒng)運(yùn)行中產(chǎn)生沖突進(jìn)行改進(jìn)優(yōu)化，為下一臺(tái)機(jī)組總線調(diào)試及系統(tǒng)運(yùn)行工作能更加快速順利安全的進(jìn)行，節(jié)約更多時(shí)間和打下良好的基礎(chǔ)。

2 總線的控制原理、優(yōu)點(diǎn)、缺點(diǎn)

2.1 總線的控制原理。陽(yáng)西項(xiàng)目總線系統(tǒng)采用的是ABB Symphony Plus DIN控制系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議為Profibus-DP（主用于閥門控制）和Profibus-PA（主用于變送器儀表），整體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖1 所示。整個(gè)系統(tǒng)控制可以分為三部分：電子間膜件柜實(shí)現(xiàn)DCS數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換畫面顯示及操作；就地通訊柜實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在設(shè)備及儀表的數(shù)據(jù)處理和信息通訊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備操作；末端為電廠系統(tǒng)的相關(guān)閥門及儀表部分直接反應(yīng)電廠運(yùn)行系統(tǒng)的變化量?，F(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)模擬量反應(yīng)介質(zhì)系統(tǒng)變化量及轉(zhuǎn)換成數(shù)字量，就地通信柜實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)通信及遠(yuǎn)方電子間模件柜通信。末端儀表設(shè)備通過(guò)雙絞線環(huán)形串聯(lián)連接再回到就地通信柜進(jìn)行有限距離數(shù)據(jù)通訊。電子間模件柜和就地通信柜實(shí)現(xiàn)光纖進(jìn)行無(wú)限距離無(wú)憂通信。

圖1

2.2 總線控制的優(yōu)點(diǎn)。（1）電子間與就地通信柜實(shí)行光纖通訊，距離可無(wú)限遠(yuǎn)，而且抗干擾能力強(qiáng)，通訊可靠；不怕外界干擾。（2）大量的節(jié)約電纜，相對(duì)于沒(méi)個(gè)就地設(shè)備只用一個(gè)雙絞線通訊即可，無(wú)需像傳統(tǒng)電動(dòng)門控制，每個(gè)控制信號(hào)必需兩根線芯電纜連接，一個(gè)電動(dòng)門大概有6 組信號(hào)進(jìn)行控制，這需要12 線芯電纜進(jìn)行控制，大大節(jié)約成本。（3）兩路冗余環(huán)形控制，無(wú)憂對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制。傳統(tǒng)控制，假如有一組信號(hào)出問(wèn)題則整個(gè)閥門無(wú)法正常，總線則實(shí)現(xiàn)兩路冗余防止問(wèn)題出現(xiàn)。（4）調(diào)試設(shè)置快速準(zhǔn)確，由于線芯少，減少了調(diào)試中的對(duì)線工作；現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)DCS畫面一鍵下裝參數(shù)即可，可以非常快速的實(shí)現(xiàn)參數(shù)更改，無(wú)需再跑現(xiàn)場(chǎng)或者拆回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行參數(shù)更改，現(xiàn)在閥門進(jìn)行位置定位后只設(shè)置IP 地址即可。（5）信號(hào)量削減少，控制準(zhǔn)確，由于是數(shù)字量控制，無(wú)需擔(dān)心信號(hào)在通訊過(guò)程中產(chǎn)生的電壓及電流的消減量對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備控制的影響。

2.3 總線控制的缺點(diǎn)。（1）雙絞線通訊距離不能超過(guò)500 米，系統(tǒng)設(shè)備布局必須集中考慮。（2）每根總線環(huán)形設(shè)計(jì)，就需要在一個(gè)總線的設(shè)備必須全部安裝完成，這樣才可實(shí)現(xiàn)通訊正常，假如有單一設(shè)備未安裝必須對(duì)總線進(jìn)行短接處理，無(wú)利于電廠系統(tǒng)先后運(yùn)行關(guān)系。（3）采購(gòu)設(shè)備前必須進(jìn)行可兼容性測(cè)試，反正采購(gòu)設(shè)備與系統(tǒng)沖突。

3 發(fā)現(xiàn)問(wèn)題

電廠各個(gè)子系統(tǒng)的安裝、調(diào)試及運(yùn)行必須是按照相關(guān)順序一步步往下走，先有化學(xué)水才有冷卻水，有冷卻水才能冷卻電機(jī)；先有壓縮空氣才能調(diào)門；所以各個(gè)子系統(tǒng)是有先后之分。安裝也是按順序逐個(gè)系統(tǒng)按先后順序有條不紊的進(jìn)行；而現(xiàn)場(chǎng)總線控制柜所串聯(lián)的設(shè)備很多是按地理位置進(jìn)行分部，造成了不是一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備互相攪合在一起，而另一個(gè)系統(tǒng)的設(shè)備還沒(méi)有安裝好，造成總線必須短接和裸露造成很大的安全隱患。我們將通過(guò)閉式水系統(tǒng)的分析來(lái)進(jìn)行問(wèn)題的說(shuō)明，以及對(duì)我們工作不利開(kāi)展。

3.1 閉式水系統(tǒng)。圖2 所畫為最簡(jiǎn)單的閉式冷卻水系統(tǒng)，需要閉式冷卻循環(huán)緩沖水箱，閉式水泵，入口管道和出口管道，儀表，閥門等組成。所有參與過(guò)電廠系統(tǒng)安裝、調(diào)試、運(yùn)行人員都知道閉式水系統(tǒng)為重要冷卻系統(tǒng)，而且是其他系統(tǒng)電機(jī)試運(yùn)的前提條件，能快速的完成閉式水系統(tǒng)的運(yùn)行工作至關(guān)重要。需要完成相關(guān)工作必須保證相關(guān)儀表設(shè)備、閥門等的通訊正常，能在畫面顯示。

圖2

3.2 現(xiàn)場(chǎng)總線通訊柜布置。從圖3 的現(xiàn)場(chǎng)總線布置設(shè)備清單我們可以看到里面包括了等離子系統(tǒng)、定子冷卻水系統(tǒng)、小機(jī)油系統(tǒng)等系統(tǒng)上的設(shè)備，而且地理位置分隔比較遠(yuǎn)，安裝及運(yùn)行比較后的系統(tǒng)。從而得知設(shè)計(jì)院及廠家給出的現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備布置單一是按照閉式水系統(tǒng)所帶設(shè)備來(lái)分布，忽略了設(shè)備安裝位置，忽略現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行的需要及安裝的先后順序，假如要求快速小范圍的運(yùn)行閉式水系統(tǒng)的話需要對(duì)大量的設(shè)備進(jìn)行總線短接處理，造成人員工作量的大量投入而且造成許多安全隱患（造成總線裸露沒(méi)接入設(shè)備、總線放在橋架，下次再次尋找困難等）。必須進(jìn)行優(yōu)化為安裝及調(diào)試贏得更多時(shí)間，得到更優(yōu)效果。

圖3

4 問(wèn)題解決

為了解決此上問(wèn)題我們可以從以下幾方面入手進(jìn)行優(yōu)化處理：

4.1 分類歸檔。對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)總線通訊柜的所通訊的設(shè)備，我們從新歸檔分析；原理設(shè)計(jì)院及廠家的歸檔時(shí)根據(jù)系統(tǒng)歸檔。而我們現(xiàn)在先從設(shè)備總臺(tái)賬入手，按系統(tǒng)進(jìn)行分類后，我們?cè)侔船F(xiàn)場(chǎng)總線控制箱的安裝地理位置進(jìn)行相關(guān)設(shè)備總臺(tái)賬進(jìn)行個(gè)地域性分類。

4.2 系統(tǒng)設(shè)備分析討論。對(duì)于每個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行調(diào)試過(guò)程必須用到的設(shè)備進(jìn)行討論分析，重新得出一個(gè)系統(tǒng)調(diào)試試運(yùn)過(guò)程中系統(tǒng)試運(yùn)的先后順序，也得出相關(guān)設(shè)備需投用的先后順序?？梢员ＷC電廠各個(gè)子系統(tǒng)能快速進(jìn)入調(diào)試滿足施工進(jìn)度需要及系統(tǒng)運(yùn)行需要。

4.3 擬合編排。通過(guò)前兩項(xiàng)的工作，我們進(jìn)行專業(yè)擬合，得出每個(gè)子系統(tǒng)安裝調(diào)試過(guò)程中需一起運(yùn)行的設(shè)備可以編排到統(tǒng)一一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊柜，這樣子就大大減少試運(yùn)過(guò)程中由于原來(lái)大量設(shè)備由于工序的問(wèn)題造成的許多設(shè)備不需要情況下必須在總線中串聯(lián)，導(dǎo)致大量總線需要短接的問(wèn)題，保證了施工進(jìn)度的有力發(fā)展。

4.4 合理性再分析。得出新的現(xiàn)在總線通訊柜的設(shè)備分布表后；我們還需進(jìn)行合理性分析，分析是否符合總線通訊的要求。根據(jù)面總線的控制原理我們需在幾方面進(jìn)行合理性分析。（1）在單根總線通訊數(shù)量上進(jìn)行分析，是否滿足數(shù)量上的要求，沒(méi)有超過(guò)單根總線的數(shù)量要求，超過(guò)部分需從新進(jìn)行再優(yōu)化分派到其他通訊柜。（2）在每個(gè)設(shè)備通訊的總線長(zhǎng)度，每條通訊總線的長(zhǎng)度不能超過(guò)400 米，超過(guò)部分必須進(jìn)行從新編排，滿足電纜長(zhǎng)度要求。

4.5 任務(wù)實(shí)施。得出最終的總線設(shè)備分布表后，我們進(jìn)行實(shí)施，首先是備案，通知有關(guān)部門進(jìn)行下發(fā)，統(tǒng)一按最新的總線編排表進(jìn)行設(shè)備通訊及電纜敷設(shè)；DCS 控制系統(tǒng)及畫面進(jìn)行通訊設(shè)備編號(hào)及畫面處理，分部門快速進(jìn)行改進(jìn)。

通過(guò)對(duì)總線系統(tǒng)通訊設(shè)備從新按系統(tǒng)調(diào)試及試運(yùn)的先后順序進(jìn)行從新編排，達(dá)到了良好的效果，加快了施工進(jìn)度，減少了人員及工作量投入，滿足了系統(tǒng)快速試運(yùn)的工作需要，保證了施工及調(diào)試過(guò)程的系統(tǒng)安全，使得項(xiàng)目部的投入得到大大節(jié)省。我們也會(huì)將此方法在公司及其他項(xiàng)目進(jìn)行推廣，也歡迎其他項(xiàng)目能進(jìn)一步進(jìn)行討論及完善。

作者簡(jiǎn)介：胡斯洪（1967-），男，漢族，廣東英德人，大學(xué)?？茖W(xué)歷，中國(guó)能源建設(shè)集團(tuán)華南電力試驗(yàn)研究院有限公司，高級(jí)技師。