现场总线在电厂控制系统的应用

1、现场总线技术在电厂的应用南京科远自动化集团股份曹瑞峰 二一年十一月全国超超临界发电机组技术交流研讨会成本？收益设备施工成本管理诊断信息现场设备智能化集成化传输精度隐藏的成本附带的问题1999杭州半山135MW主机 1500点远程IO采用Prifibus DP V0通讯协议2004江阴苏龙300MW主机和脱硫 350只电动机保护单元通过Profibus接入2009华能金陵1000MW全厂辅控西门子现场总线方案的全面应用2010大唐南京600MW全厂辅控科远Profibus现场总线应用1999杭州半山1999年,半山电厂,1417点远程IO现场总线的概念提出多年理想源自1984国际标准 IEC 6

2、1158 刚刚公布缺少支持现场总线的智能化设备用现场总线来实现远程I/OEthernet TCP/IP100 Mbps#1 OS#2 OS#3 OS#4 OS工程师站SwitchFCS#5 OSFCSFCS半山DCS配置37只远程I/O机架1417点DPU模拟输入TC输入RTD输入模拟输出开关输入开关输出小计机箱数量1437115201214443113296673804916641613392240302233570111481402140472443141737半山远程I/O配置半山现场FCS机柜 HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresure

3、RunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp HeatTemp Inner TempC

4、oolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux

5、 Lamp远程I/O连接铜缆 HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInpu

6、tSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main Air

7、Main FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp远程I/O连接光纤环网Profibus DP V012M赫兹曼OZD成本风险在通讯上集中收益电缆和施工成本1999杭州半山135MW主机 1500点远程IO采用Prifibus DP V0通讯协议2004江阴苏龙300MW主机和脱硫 350只电动机保护单元通过Profibus接入2009华能金陵1000MW全厂辅控西门子现场总线方案的全面应用2010大唐南京600MW全厂辅控科远Profibus现场总线应用2004江阴苏龙2004年,夏港电厂,346只电动机保护单

8、元支持现场总线的智能化设备出现Profibus在火电厂已有应用业绩DCS的现场总线接口逐渐成熟传统分立式装置一直为人所诟病故障率低体积庞大Ethernet TCP/IP100 Mbps#1 OS#2 OS#3 OS#4 OS工程师站Switch#5 OS夏港DCS配置总线设备连接拓朴图一 HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasA

9、ux Lamp HeatTemp Inner TempCoolRaiseLower ValvePresureRunResetHoldServoFridgeLight 1LoadLight 2 Main AirMain FanAux AirAux FanInputSupply Main GasMain LampAux GasAux Lamp总线设备连接拓朴图二电机保护单元功能电动机保护单元在DCS中实现的功能已开、已关、开输出、关输出有功功率综合故障其它的数据未能利用电机保护单元功能成本设备和接口成本通讯速度较慢风险集中在通讯收益电缆施工成本传输更多的信息现场设备智能化集成化成本设备和接口成本通

10、讯速度较慢风险集中在通讯收益电缆施工成本传输更多的信息现场设备智能化集成化1999杭州半山135MW主机 1500点远程IO采用Prifibus DP V0通讯协议2004江阴苏龙300MW主机和脱硫 350只电动机保护单元通过Profibus接入2009华能金陵1000MW全厂辅控西门子现场总线方案的全面应用2010大唐南京600MW全厂辅控科远Profibus现场总线应用2009华能金陵2021年,华能金陵,现场总线全面应用各种智能现场设备-大量出现国内积累了少量分散应用的经验国外已有应用现场总线的实例2021年,华能金陵,现场总线全面应用以脱硫控制系统为例总线设备249(DP总线设备15

11、2,PA总线设备97)设备类型包括智能马达控制器、总线式电磁阀箱、电动门、调节阀、压力和差压变送器、液位变送器、流量变送器。双DP设备单PADP/PA-LINK单DPY-LINKProfibus连接结构远程I/OProfibus连接结构分支网络主干网络Plugging of I/PTravel Deviation Insufficient Air SupplyStuck ValveCalibration ChangesFailed DiaphragmDiaphragm LeaksO-ring Failures in Piston Actuator Electronics Failure Sen

12、sor Failure Process Condition Configuration Warning RTD Drift RTD Life EstimationpH Electrode AgingGlass Electrode FailureReference Electrode FailureReference Electrode CoatingReference Electrode PoisoningElectronics FailureHigh Process NoiseGrounding FaultElectrode FaultEmpty PipeReverse FlowCalibr

13、ation ErrorElectronics FailureSensor FailureProcess ConditionConfiguration WarningPlugged Impulse LinesConfiguration WarningConfigurationStatus / AlertsDiagnosticsCalculations智能现场设备的丰富信息过程设备管理-PDMLCONTROLHIPVSPTSP10.44 FEET11.39 FEET11.39 FEETAUTO MAN TUNE OOS 12.000.000.0100OUT100%“LOOP DISPLAY”Fis

14、her控制室检查4-20mA的回路传统仪表调试方式改进的维护方式One person can easily: 组态下载 执行自诊断 完成回路检测 检查接线Rack RoomCONTROLHIPVSPTSP10.44 FEET11.39 FEET11.39 FEETAUTO MAN TUNE OOS 12.000.000.0100OUT100%“LOOP DISPLAY” 调试时间减少70%以上 日常维护时间降低了 67% 节约效果:总线仪表调试方式成本设备和接口成本终端通讯不冗余收益电缆施工成本初步的信息管理功能现场设备智能化集成化1999杭州半山135MW主机 1500点远程IO采用Prif

15、ibus DP V0通讯协议2004江阴苏龙300MW主机和脱硫 350只电动机保护单元通过Profibus接入2009华能金陵1000MW全厂辅控西门子现场总线方案的全面应用2010大唐南京600MW全厂辅控科远Profibus现场总线应用2010大唐南京本钱收益的平衡现场总线方案的费用可靠性问题控制速度是否能否满足要求有哪些支持现场总线的设备多种现场总线如何混用现场总线的信息管理现场总线的本钱总线网络设备智能现场设备总线网络设备Profibus只有西门子有应用方案大量的网络设备只有西门子提供主站芯片价值较贵智能现场设备新产品高速从站芯片，主要是西门子提供降低本钱的方法，只有市场竞争两块附加

16、本钱的原因Profibus模件可靠与I/O模件相当危险在总线上集中多个设备连接在一起各个设备由不同厂提供,兼容性系统配置的容错能力双DP的配置方案应加强关键的智能设备将会设置两个通讯口现场总线的可靠性双DP设备单DP脆弱点单PA脆弱点目前的结构？理想的结构-基于以太网双DP设备双PA设备？突破限制单段的从站数量单站244字节数字互连 基于工业以太网的多总线冗余解决方案在统一架构下兼容多种现场总线协议完善的冗余总线方案支持关键性应用高可靠性和经济性的布线方案1999杭州半山135MW主机 1500点远程IO采用Prifibus DP V0通讯协议2004江阴苏龙300MW主机和脱硫 350只电动

17、机保护单元通过Profibus接入2009华能金陵1000MW全厂辅控西门子现场总线方案的全面应用2010大唐南京600MW全厂辅控科远Profibus现场总线应用1999杭州半山成本风险在通讯上集中收益电缆和施工成本成本设备和接口成本通讯速度较慢风险集中在通讯收益电缆施工成本传输更多的信息现场设备智能化集成化2004江阴苏龙成本设备和接口成本终端通讯不冗余收益电缆施工成本初步的信息管理功能现场设备智能化集成化2021华能金陵成本现场设备成本收益电缆施工成本初步的信息管理功能现场设备智能化集成化2021大唐南京产品生命周期衰退期成长期培育期成熟期结束期1999杭州半山2004江阴苏龙2021华

18、能金陵2021大唐南京产品生命周期衰退期成长期培育期成熟期结束期1999杭州半山2004江阴苏龙2021华能金陵2021大唐南京1999杭州半山2004江阴苏龙2021华能金陵2021大唐南京1993科远成立1997科远DCS起步2005科远启动现场总线的研发1999杭州半山2004江阴苏龙2021华能金陵2021大唐南京科远股份登陆A股总结自主创新 掌握命运兼收并蓄 始集大成需求推动 不懈攀登机遇挑战 荣耀梦想感谢各位专家领导敬请批评指正！Y-LINKDP/PA-LINK执行机构-SIPOS5此图来自尼德豪森电磁阀-festol此图来自华能金陵电磁阀此图来自华能巢湖变频器-ABB此图来自华能金陵现场总线控制泵光电接口-OLM此图来自华能金陵此图来自华能金陵总线接口有源终端电阻此图来自华能金陵汇报主题现场总线Profibus-PA连接压力变送器-此图来自华能金陵西门子流量表此图来自西门子测试系统液位计此图来自华能巢湖1999年,半山电厂,1417点远程IO1417点远程I/O37个就地FCS机柜,广泛分布高温环境的适应能力Profibus-DP的速度和稳定性铜缆和光纤