和利時分散控制系統(tǒng)總線PA功能塊的解析及改進

柯榮宗 吳 吉 國能神福(石獅)發(fā)電有限公司 泉州 362700

某電廠2×1000MW超超臨界發(fā)電機組分散控制系統(tǒng)和現(xiàn)場總線系統(tǒng)均為和利時系統(tǒng)一體化，全廠主機加脫硫的PA現(xiàn)場設備共計3000余臺，其中60%以上采用國產(chǎn)智能設備。

1 控制系統(tǒng)中PROFIBUS PA的應用

PROFIBUS是一種現(xiàn)場總線標準，它由三個兼容部分組成[1]，即PROFIBUS-DP(DecentralizedPeriphery)、PROFIBUS-PA(ProcessAutomation)和PROFIBUS-FMS (Fieldbus Message Specification)。PROFIBUSPA將過程控制系統(tǒng)與壓力、溫度、液位變送器等現(xiàn)場設備相連接，用于同步數(shù)據(jù)傳輸。

某電廠PA儀表廠家品牌有西門子、羅斯門特、EJA、E+H、VEGA等，所有品牌的設備儀表均遵循著PROFIBUS協(xié)議標準接入控制系統(tǒng)。

2 控制系統(tǒng)中PROFIBUS PA功能塊的開發(fā)由來

PA儀表連接入控制系統(tǒng)后必須通過DCS組態(tài)解析才能讀取相關數(shù)值和參數(shù)。但是現(xiàn)場PA儀表品牌眾多，每個廠家都有自己定義的周期參數(shù)、非周期參數(shù)格式。為了解析出PA儀表數(shù)據(jù)，和利時人員必須開發(fā)出與之對應的參數(shù)格式解析塊，才能正確讀取參數(shù)。在PROFIBUS 協(xié)會備案的儀表廠家有數(shù)千家，和利時廠家不可能開發(fā)一一對應的解析塊[2]。PA_TRANS功能塊如圖1所示，正是為了解決此問題而開發(fā)出來的通用解析塊。

圖1 PA_TRANS功能塊

PROFIBUS-PA規(guī)范定義見圖2。

圖2 PA字節(jié)意義

PA儀表周期性數(shù)據(jù)為共5個字節(jié)，其中前4個字節(jié)為FLOAT型過程值(value)，最后1個字節(jié)為狀態(tài)值(status，一般儀表上報0X80表示質量品質為好點)。

所有廠家在儀表周期數(shù)據(jù)傳輸過程中遵循的都是以上的數(shù)據(jù)格式。和利時廠家根據(jù)通用的周期數(shù)據(jù)格式，取前4字節(jié)表示儀表的顯示數(shù)值，第5字節(jié)表示儀表品質狀態(tài)，開發(fā)了PA_TRANS通用解析功能塊[3]。

3 PA_TRANS功能塊的組成

PA_TRANS功能塊定義變量如下：

輸入變量：P_IN、DEV_DQ；

輸出變量：PV、DQ、STATUS；

局部變量：PTEMP_IN、PV_ARR、LINK_REVOPT、PV_COF、LINK_OUT、Link_Flag、TEMP_DQ、TEMP_I、PERRO、TimeDely。

其中,輸入變量“P_IN”為輸入設備的初始地址，即指針指向的內存位置；“DEV_DQ”為設備運行狀態(tài)信息，即設備通訊模塊判斷的運行狀態(tài)信息；輸出變量“PV”是解析完的儀表過程值;“DQ”是過程值的品質判斷點。

4 PA_TRANS功能塊內部結構

PA_TRANS功能塊解析語句:

PTEMP_IN:=P_IN;

PV_ARR[0]:=VAL(PTEMP_IN);

FORTEMP_I:=1TO3DO PTEMP_IN:=HSADDP(PTEMP_IN,1,PERRO);

PV_ARR[TEMP_I]:=VAL(PTEMP_IN);

END_FOR;Link_Flag:=LINK(LINK_REVOPT,0,0,1.0,PV_ARR,LINK_OUT);

PV:=LINK_OUT.RELO*PV_COF;

PTEMP_IN:=HSADDP(PTEMP_IN,1,PERRO);

STATUS:=VAL(PTEMP_IN);

DQ:=DEV_DQ OR (NOT BYTE_TO_BOOL(STATUS AND 16#80));

END_IF

由以上賦值語句得出輸出變量PV的數(shù)值是由“LINK_OUT.RELO”變量乘以“PV_COF”變量得來的。其中“LINK_OUT.RELO”為局部變量，取值為link模塊轉換后輸出的REAL型數(shù)值，“PV_COF”變量取值為系統(tǒng)自定義REAL數(shù)據(jù)類型變量。

5 PA_TRANS功能塊的應用

在DCS實際使用過程中，為了達到某個特定運行狀態(tài)，經(jīng)常會強制儀表當前顯示值來滿足需求。此時可以在功能塊參數(shù)設置框(如圖3所示)通過強制PV項后面的數(shù)值來達到強制儀表當前值的操作。DQ項后面的選者框是強制儀表狀態(tài)的選項，主要用于保持當前值數(shù)據(jù)有效。PV_COF項為PV縮放比例，即PV輸出值的縮放倍數(shù)，常用于單位轉化，如Pa、bar、kPa之間的倍數(shù)轉化關系。

圖3 功能塊參數(shù)設置框

6 PA_TRANS功能塊應用中存在的不足

在某些特殊環(huán)境下，過程儀表測量存在一定的局限性，無法真實反映出實際情況，還需對測量結果進行修正。如取壓管壓力高低差的壓力補償、液位測量零點盲區(qū)的修正、測量儀表零點的遷移等。

目前做法是在DCS組態(tài)中通過加、減、乘、除功能塊額外搭建邏輯來進行數(shù)值結果二次運行。此種做法需在控制器中定義局部新變量并賦值，并會占用控制器寶貴的運存資源，且形成的一大堆組態(tài)邏輯不便于邏輯閱讀[4]。

7 PA_TRANS功能塊的改進

通過在PA_TRANS功能塊中集成偏置功能來解決以上問題。

要實現(xiàn)偏置功能，需要在PA_TRANS功能塊中定義一個局部變量用于偏置的修正賦值。如附圖4所示。

圖4 變量定義框

定義一個新變量，變量名為BS,數(shù)據(jù)類型選擇REAL型。

原解析塊PV賦值語句“PV:=LINK_OUT.RELO*PV_COF”，需再加上我們新定義的變量“BS”。語句改為：“PV:=LINK_OUT.RELO*PV_COF+BS”。

更改完后對功能塊進行編譯，然后對整個DCS工程進行編譯，最后把工程下裝至各就地控制器，即可實現(xiàn)功能塊新增功能。如圖5所示，打開變量面板會多出添加的變量BS項，可直接通過修改BS項后面數(shù)值對過程值結果進行修正。

圖5 修改后功能塊參數(shù)設置框

8 結語

本文針對和利時控制系統(tǒng)中PA_TRANS的原理及作用進行深入研究，根據(jù)現(xiàn)場實際使用經(jīng)驗提出了功能塊偏置功能，并實際解決了現(xiàn)場使用人員的需求，減少了現(xiàn)場人員的組態(tài)工作量，提高了DCS運行效率，促進了機組安全可靠運行。