現(xiàn)場總線設(shè)備通信故障的分析及解決

劉偉興

(廣東粵電大埔發(fā)電有限公司，廣東 梅州 514000)

現(xiàn)場總線設(shè)備通信故障的分析及解決

劉偉興

(廣東粵電大埔發(fā)電有限公司，廣東 梅州 514000)

隨著現(xiàn)場總線通信技術(shù)的推廣普及，火力發(fā)電廠越來越普遍使用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)。針對某電廠現(xiàn)場總線設(shè)備通信發(fā)生的故障，通過使用現(xiàn)場總線診斷工具proftrace分析及具體檢查，查找出故障原因為子站終端電阻撥碼開關(guān)撥錯及現(xiàn)場總線接線板屏蔽線松脫，從而快速有效地排除了故障。

現(xiàn)場總線設(shè)備；通信故障；冗余控制器；光電轉(zhuǎn)換器；終端電阻

0 引言

某電廠共有2臺660?MW超超臨界燃煤發(fā)電機(jī)組，鍋爐為SG-2037/26.15-M6010型，2?037?t/h超超臨界壓力直流鍋爐；汽機(jī)為一次中間再熱、三缸、四排汽N660-25/600/600型汽輪機(jī)。1號機(jī)組于2015-12-26投入商業(yè)運行。全廠(包括主控、輔控系統(tǒng))采用現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)，控制系統(tǒng)為南京西門子SPPA?T-3000，使用Profibus?DP/PA現(xiàn)場總線通信協(xié)議。

Profibus是一種用于工廠自動化車間級監(jiān)控和現(xiàn)場設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場總線技術(shù)，可實現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備層到車間級監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)工廠綜合自動化和現(xiàn)場設(shè)備智能化的一種通信技術(shù)。Profibus傳輸速率從9.6?kbit/s到12?Mbit/s不等，取決于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浜涂偩€長度。為保證DP設(shè)備的傳輸速率達(dá)到500?kbit/s，DP從站設(shè)備總線網(wǎng)段長度不超過400?m；為保證PA設(shè)備的通信速率達(dá)到32.25?kbit/s，PA從站設(shè)備總線網(wǎng)段長度不超過1?200?m。

1 現(xiàn)場總線網(wǎng)段結(jié)構(gòu)介紹

該電廠單元機(jī)組共25對控制器，61個DP網(wǎng)段，73個PA網(wǎng)段，其中F磨煤機(jī)系統(tǒng)相關(guān)的電動閥門執(zhí)行機(jī)構(gòu)由10CRB06冗余控制器控制，冗余控制器通過冗余主站卡(CP443-5?Profibus?Master)控制現(xiàn)場設(shè)備，網(wǎng)段結(jié)構(gòu)如圖1所示。冗余主站卡通過冗余光電轉(zhuǎn)換器(OLM?G11)與布置在現(xiàn)場的現(xiàn)場總線通信箱(10CRB06GH002)中的光電轉(zhuǎn)換器(OLM?G11)通過光纖連接。現(xiàn)場總線通信箱中的光電轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場子站設(shè)備，即各臺執(zhí)行機(jī)構(gòu)通過冗余的DP總線電纜連接。

如圖1所示，該網(wǎng)段有8臺冗余的DP子站現(xiàn)場總線設(shè)備，分別為F給煤機(jī)冷一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板(地址40)、F層等離子點火蒸汽暖風(fēng)器入口電動門(地址46)、F層等離子點火暖風(fēng)器旁路電動門(地址47)、F磨煤機(jī)冷一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板(地址41)、F磨煤機(jī)熱一次風(fēng)調(diào)節(jié)擋板(地址42)、F磨煤機(jī)密封風(fēng)調(diào)節(jié)擋板(地址43)、F磨煤機(jī)熱風(fēng)隔絕門密封風(fēng)電動擋板門(地址44)、F磨煤機(jī)滅火蒸汽電動門(地址45)。

2 故障現(xiàn)象及檢查情況

2015-10-06，該電廠1號機(jī)組沖管期間，相繼發(fā)生了F磨煤機(jī)冷一次風(fēng)擋板調(diào)節(jié)門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)、F磨煤機(jī)熱一次風(fēng)擋板調(diào)節(jié)門電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場總線通信閃斷現(xiàn)象，F(xiàn)磨煤機(jī)風(fēng)量無法調(diào)節(jié)，導(dǎo)致F磨煤機(jī)跳閘。F磨煤機(jī)跳閘后，在現(xiàn)場總線通信箱(10CRB06GH002)中的光電轉(zhuǎn)換器端使用現(xiàn)場總線診斷工具profitrace對F磨煤機(jī)冷、熱一次風(fēng)擋板調(diào)節(jié)門執(zhí)行機(jī)構(gòu)所在網(wǎng)段進(jìn)行診斷，發(fā)現(xiàn)該網(wǎng)段通信壓降異常，大部分子站通信電壓不到3?V，正常情況為5?V，且通信波形不穩(wěn)定，具體如圖2，3所示。

圖1 DP網(wǎng)段結(jié)構(gòu)

圖2 網(wǎng)段電壓

圖3 網(wǎng)段通信波形

3 原因分析

從圖2分析，該網(wǎng)段中的8臺現(xiàn)場總線DP設(shè)備壓降均異常，現(xiàn)場總線設(shè)備通信電壓3?V左右(正常為5?V)，存在低電壓現(xiàn)象；初步判斷為有源終端電阻電壓補(bǔ)償缺失，導(dǎo)致通信電壓偏低，通信閃斷。從圖3分析，網(wǎng)段通信波形不穩(wěn)定，存在梯形(脈沖)現(xiàn)象，由此初步判斷現(xiàn)場總線電纜線芯及屏蔽電纜接觸不良，接線存在虛接現(xiàn)象。

檢查DP網(wǎng)段有源終端電阻是否已投入使用，終端電壓補(bǔ)償是否到位，現(xiàn)場總線電纜接線是否松脫，現(xiàn)場總線屏蔽是否完好等。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)，網(wǎng)段子站設(shè)備最后一臺電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)，即F磨煤機(jī)滅火蒸汽電動門(地址45)終端電阻撥碼開關(guān)撥至“ON”位，使得執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場總線接線板自帶的無源終端電阻起作用，消耗了總線能量，導(dǎo)致總線網(wǎng)段電壓偏低。而作為回路終端的有源終端電阻(Terminator)被隔離，網(wǎng)段內(nèi)所有子站設(shè)備未能得到有效的有源終端電壓補(bǔ)償，總線驅(qū)動能力較差(見圖4)，且該執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場總線接線板屏蔽線松脫，屏蔽線卡扣丟失。

4 解決方案

把子站設(shè)備F磨煤機(jī)滅火蒸汽電動門執(zhí)行機(jī)構(gòu)現(xiàn)場總線接線板上的終端電子撥碼開關(guān)撥至“OFF”位，使有源終端電阻回路接通，提高總線驅(qū)動能力；增加現(xiàn)場總線屏蔽線卡扣把屏蔽線卡緊，并逐一檢查每一臺DP子站設(shè)備電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的接線并緊固。然后，使用現(xiàn)場總線診斷工具profitrace診斷，現(xiàn)場總線設(shè)備通信電壓均為5?V，通信波形穩(wěn)定。該網(wǎng)段內(nèi)的現(xiàn)場總線子站設(shè)備重新投運后正常，未再出現(xiàn)通信異常。

圖4 撥碼開關(guān)及其所在回路

5 結(jié)束語

通過借助現(xiàn)場總線診斷工具profitrace診斷現(xiàn)場總線設(shè)備電壓圖形及通信波形，分析現(xiàn)場總線通信的故障原因，尋找到解決現(xiàn)場總線通信故障的方法，從而快速、有效地破解現(xiàn)場總線的通信故障難題，為現(xiàn)場總線設(shè)備通信故障的處理提供借鑒。

1?張??亮．智能變電站通信安全策略研究[J]．電力安全技??術(shù)，2015，17(1)：6-8.

2016-09-12；

2016-12-11。

劉偉興(1980—)，男，工程師，主要從事熱控專業(yè)基建、檢修方面的工作，email：13923032582@139.com。