和利时现场总线在电厂的应用PPT课件.ppt

现场总线控制系统在电厂机组的应用 杭州和利时自动化有限公司2014年12月 概述 现场总线控制系统 FCS 数字化电站建设的需要 2 概述 2000年4月公布的国际现场总线标准IEC61158包括了10种类型 其中基金会现场总线 FF 和过程现场总线 Profibus 在过程控制领域有较广泛的应用 FF较适合模拟量控制 Profibus均适合开关量 模拟量控制 电力系统大面积使用现场总线从华能九台600MW机组开始 在南京金陵电厂2台1000MW机组全面应用 电力系统使用最为成熟的总线为Profibus 我公司从2000年就从链路层完成掌握Profibus总线技术 在Profibus总线技术的应用中走在前列 2013年大唐虎山2 660MW主辅DCS项目的投产 首台国产总线 目前和利时总线项目1000MW机组6台 2台600MW机组 3 现场总线控制系统在电厂大型机组的应用 主要内容 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 和利时现场总线控制系统结构 总线接入对DCS影响分析 总线项目与常规DCS项目实施的区别 和利时DCS总线系统与国外DCS系统对比 4 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 DCS控制层网络采用冗余Profibus现场总线控制总线所有传输和控制设备均自主研发 生产 特点 5 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 6 和利时现场总线产品 主站及从站 主站 DPU 从站 模块以及现场总线设备 7 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 电源模块 光电收发器 DPY LINK DP PA LINK DP HUB 终端电阻 浪涌保护器 8 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 9 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 10 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 11 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 其他总线设备 FM1203光纤收发器转接板K JNCT01 AFM192A TR终端电阻PA终端电阻K BUST02终端电阻K BUST03终端电阻PA总线分配器4口RS485总线接头预制电缆KX BUSA 8 1 5m多功能总线端子转接预制电缆 5根 面 12 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 13 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 结论 总线仪表接入后 DCS运算周期满足数据采集要求 以A侧风烟系统配置为例 I O设备22个 13个总线网段 其中DP网段4个设备17个 DPY LINK4个 DP PALINK5个 最大所带DP设备9个 PA所带最大设备9个 DP速率1 5Mbps PA速率31 25Kbps DPLINK500Kbps tCycle 317 22 11 16 22 1500000 317 17 11 6 17 1500000 317 9 11 6 9 500000 317 9 8 6 9 31250 123 46ms其中 DP设备 18 46ms PA设备 105ms 均低于扫描周期的50 14 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 上下级总线网络采用双光纤环路设计 下级LINK与总线设备构成公共系统 通过非周期数据将自身的诊断报警等数据上报给设备管理软件 便于管理和维护 局部故障不影响到整体的安全性 实现物理上的隔离 下级故障不影响上级 实现可靠性要求 措施 总线网络支持分段设计 DP模块具有强大的监示诊断功能 单侧总线故障 不影响控制 DP PALINK DPY LINK冗余配置 切换无扰动 15 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线设备周期性数据 严格遵循PROFIBUS总线通讯的报文格式 控制器采用周期地读取从站的输入信息并周期地向其从站发送输出信息的数据处理方式 采用确定性传输协议 保证了总线数据的确定性传输 总线设备非周期性数据 控制器在每一个轮询周期的末端进行非周期的数据处理 对总线设备进行诊断 设置 报警处理 实现设备的智能化管理 发挥总线系统的优势 对非周期数据的响应时间不大于250ms 系统集成的AMS设备软件 完成上述工作 非周期数据响应时间1s 2s 16 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 和利时DCS总线系统与国外DCS系统对比 17 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线项目与常规DCS项目实施的区别 18 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 网段设计要点 现场总线网段的设计应考虑网段总的电流负载 电缆型号 总线干线长度 总线支线长度 电压降和现场设备数量 总线的拓扑结构形式等 总线网段上可挂的设备最大数量受到设备之间的通信量 电源的容量 总线可分配的地址 每段电缆的阻抗等因素影响 和利时推荐配置 各PROFIBUS DP网段所连设备数量平均不超过10个 各PROFIBUS PA网段所连设备数量平均不超过9个 同一支路应尽量把控制类设备布置在前端 监视类设备布置在后端 19 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 网段设计要点 网络设计不仅要根据工艺和控制功能 而且要根据设备的地理分布 功能的相关性等因数 设计各层网络的覆盖范围 支路的数量 支路及分支的长度 各分支的设备数量等 冗余设置的现场仪表应接入不同网段 工艺上并列运行或冗余配置的设备 其相关驱动装置应连接在不同的网段上 和利时推荐配置 PROFIBUS DP单网段的总线电缆长度最长400m 500Kbps Profibus PA网段 31 25Kbps 总长度 干线和支路之和 不大于1300米 PA分线盒到仪表的距离不大于30米 20 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线设备接地要求 Profibus PA总线采用单点接地原则 Profibus DP总线采用多点接地原则 对于多点接地的设备接地 为有效避免干扰的要求 因此要求厂房区域的接地网为等电势接地 系统各类总线设备的接地原则如下 就地现场总线柜的入口安装接地铜条 选用25mm2接地电缆连接至就近的等电势接地系统 进入总线柜的Profibus DP PA总线电缆的屏蔽层与机柜入口的铜条可靠连接 21 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线设备接地要求 Profibus DP电缆屏蔽层与DP设备的屏蔽夹 端子可靠连接 并根据接地电缆长度选用4 8mm2电缆连接至就近的等电势接地系统 使接地电阻小于4欧姆 如就近找不到可靠接地点 接地电阻可能大于4欧姆 考虑取消此处的接地 Provirus PA电缆屏蔽层与PA设备的屏蔽夹 如有 及PA分配盒的电磁兼容接头可靠连接 PA设备及PA分配盒不接地 22 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线网络 设备调试和诊断 DP从站的诊断和DP link PA link下仪表的诊断 23 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线网络 设备调试和诊断 DP PA设备对象化包装 自定义诊断 24 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线网络 设备调试和诊断 Profibus诊断工具包Profibus诊断工具包包括 ProfiTrace2侦听器 PA超级探针 配套线缆以及Profitrace侦听软件 ProfiTrace2可以用来检测Profibus网络中几乎所有的错误 以下列表描述了该工具包支持的故障类型 25 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线网络 设备调试和诊断 站地址重复或设置错误缺少终端器或断线A线和B线之间的短路根据波形判断设备故障 26 和利时提供的现场总线解决方案 特点及应用 总线设备组态 每个总线设备有一个GSD文件 通过导入DCS组态软件中 建立设备的链路 通过解析总线设备的通讯字 得出设备的控制字 状态字 给定值 实际值等数据 用于后续的组态 后续组态与常规DCS一致 通过挖掘总线设备内部更多的信息 建立设备的运行档案 建立智能管理设备的画面和报警等 27 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 现场总线控制系统在电厂大型机组的应用 主要内容 配置原则 系统规模 系统配置 网段划分 28 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 系统配置原则 FSSS DEH MEH和BPC ECS采用常规DCS方式SOE采用常规DCS采集方式 所有6kV电机采用常规DCS方式 保护和重要控制回路的4 20mA变送器的仪表宜选择具有HART协议的变送器 接入常规DCS 温度信号一般采用远程I O或常规接入DCS 29 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 系统规模 常规测点 锅炉侧 3561点 汽机侧 749点 电气侧 980点 远程I O 炉侧 859点 机侧 655点 总线设备 DP仪表和设备 锅炉侧 434个 汽机侧 219个 PA仪表和设备 锅炉侧 222个 汽机侧 205个 30 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 系统配置 系统网设备 6个操作员站 6个工程师站 1台历史站 1个SIS接口站 2台通讯站 控制网设备 控制站 35个 锅炉侧 10个 汽机侧 14个 电气1个 现场总线柜 锅炉侧 25个 汽机侧 13个 31 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 32 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 网段划分 锅炉 燃油 密封风区域 A磨煤机B磨煤机C磨煤机D磨煤机E磨煤机F磨煤机主汽压力 33 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 网段划分 9A引风机系统10B引风机系统11A空域器12A送 一次风13B空域器14B送 一次风15启动系统16给水系统 34 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 网段划分 17再热器 过热器18炉侧疏水19过热器减温20燃烧器风门21燃烧器风门22除渣系统23吹灰系统124吹灰系统225吹灰系统3 35 鸿山电厂1000MW超超临界机组现场总线控制系统方案 网段划分 汽机 主汽系统设备 高旁 高加系统 除氧器系统 辅汽低加系统凝结水系统A凝结水系统B汽泵系统A汽泵系统B 36 鸿山