淺談電廠總線控制系統的布局改造

胡斯洪

（中國能源建設集團華南電力試驗研究院有限公司，廣東 廣州510663）

1 概述

廣東陽西華夏電廠#5、#6 號2×1240WM機組，對于機組所有熱工設備（電動門、氣動門、變送器、吹灰器等）實行現場總線控制；總線系統對電廠所有系統設備進行控制、通訊、數據處理、再通由DCS畫面顯示操作。如此大規模實現在大型燃煤機組中總線控制，標志著傳統系統由模擬量控制進一步轉化成數字量控制；標志著控制數據化進一步成熟發展；也為下一步系統通過WIFI 對系統設備進行控制打下堅實的基礎；也將為工業向AI 模式的進一步快速發展起促進作用。下面我們通過陽西電廠總線控制的原理、優點、缺點進行探討，及對所出現的問題與現場系統運行中產生沖突進行改進優化，為下一臺機組總線調試及系統運行工作能更加快速順利安全的進行，節約更多時間和打下良好的基礎。

2 總線的控制原理、優點、缺點

2.1 總線的控制原理。陽西項目總線系統采用的是ABB Symphony Plus DIN控制系統，現場總線協議為Profibus-DP（主用于閥門控制）和Profibus-PA（主用于變送器儀表），整體網絡拓撲結構如圖1 所示。整個系統控制可以分為三部分：電子間膜件柜實現DCS數據轉換畫面顯示及操作；就地通訊柜實現現在設備及儀表的數據處理和信息通訊進行現場設備操作；末端為電廠系統的相關閥門及儀表部分直接反應電廠運行系統的變化量?，F場設備實現模擬量反應介質系統變化量及轉換成數字量，就地通信柜實現現場數據通信及遠方電子間模件柜通信。末端儀表設備通過雙絞線環形串聯連接再回到就地通信柜進行有限距離數據通訊。電子間模件柜和就地通信柜實現光纖進行無限距離無憂通信。

圖1

2.2 總線控制的優點。（1）電子間與就地通信柜實行光纖通訊，距離可無限遠，而且抗干擾能力強，通訊可靠；不怕外界干擾。（2）大量的節約電纜，相對于沒個就地設備只用一個雙絞線通訊即可，無需像傳統電動門控制，每個控制信號必需兩根線芯電纜連接，一個電動門大概有6 組信號進行控制，這需要12 線芯電纜進行控制，大大節約成本。（3）兩路冗余環形控制，無憂對現場設備控制。傳統控制，假如有一組信號出問題則整個閥門無法正常，總線則實現兩路冗余防止問題出現。（4）調試設置快速準確，由于線芯少，減少了調試中的對線工作；現場設備實現DCS畫面一鍵下裝參數即可，可以非?？焖俚膶崿F參數更改，無需再跑現場或者拆回實驗室進行參數更改，現在閥門進行位置定位后只設置IP 地址即可。（5）信號量削減少，控制準確，由于是數字量控制，無需擔心信號在通訊過程中產生的電壓及電流的消減量對現場設備控制的影響。

2.3 總線控制的缺點。（1）雙絞線通訊距離不能超過500 米，系統設備布局必須集中考慮。（2）每根總線環形設計，就需要在一個總線的設備必須全部安裝完成，這樣才可實現通訊正常，假如有單一設備未安裝必須對總線進行短接處理，無利于電廠系統先后運行關系。（3）采購設備前必須進行可兼容性測試，反正采購設備與系統沖突。

3 發現問題

電廠各個子系統的安裝、調試及運行必須是按照相關順序一步步往下走，先有化學水才有冷卻水，有冷卻水才能冷卻電機；先有壓縮空氣才能調門；所以各個子系統是有先后之分。安裝也是按順序逐個系統按先后順序有條不紊的進行；而現場總線控制柜所串聯的設備很多是按地理位置進行分部，造成了不是一個系統的設備互相攪合在一起，而另一個系統的設備還沒有安裝好，造成總線必須短接和裸露造成很大的安全隱患。我們將通過閉式水系統的分析來進行問題的說明，以及對我們工作不利開展。

3.1 閉式水系統。圖2 所畫為最簡單的閉式冷卻水系統，需要閉式冷卻循環緩沖水箱，閉式水泵，入口管道和出口管道，儀表，閥門等組成。所有參與過電廠系統安裝、調試、運行人員都知道閉式水系統為重要冷卻系統，而且是其他系統電機試運的前提條件，能快速的完成閉式水系統的運行工作至關重要。需要完成相關工作必須保證相關儀表設備、閥門等的通訊正常，能在畫面顯示。

圖2

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

圖3

4 問題解決

為了解決此上問題我們可以從以下幾方面入手進行優化處理：

4.1 分類歸檔。對于現場總線通訊柜的所通訊的設備，我們從新歸檔分析；原理設計院及廠家的歸檔時根據系統歸檔。而我們現在先從設備總臺賬入手，按系統進行分類后，我們再按現場總線控制箱的安裝地理位置進行相關設備總臺賬進行個地域性分類。

4.2 系統設備分析討論。對于每個系統運行調試過程必須用到的設備進行討論分析，重新得出一個系統調試試運過程中系統試運的先后順序，也得出相關設備需投用的先后順序?？梢员ＷC電廠各個子系統能快速進入調試滿足施工進度需要及系統運行需要。

4.3 擬合編排。通過前兩項的工作，我們進行專業擬合，得出每個子系統安裝調試過程中需一起運行的設備可以編排到統一一個現場總線通訊柜，這樣子就大大減少試運過程中由于原來大量設備由于工序的問題造成的許多設備不需要情況下必須在總線中串聯，導致大量總線需要短接的問題，保證了施工進度的有力發展。

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

4.5 任務實施。得出最終的總線設備分布表后，我們進行實施，首先是備案，通知有關部門進行下發，統一按最新的總線編排表進行設備通訊及電纜敷設；DCS 控制系統及畫面進行通訊設備編號及畫面處理，分部門快速進行改進。

通過對總線系統通訊設備從新按系統調試及試運的先后順序進行從新編排，達到了良好的效果，加快了施工進度，減少了人員及工作量投入，滿足了系統快速試運的工作需要，保證了施工及調試過程的系統安全，使得項目部的投入得到大大節省。我們也會將此方法在公司及其他項目進行推廣，也歡迎其他項目能進一步進行討論及完善。

作者簡介：胡斯洪（1967-），男，漢族，廣東英德人，大學專科學歷，中國能源建設集團華南電力試驗研究院有限公司，高級技師。