西门子全集成自动化解决方案在华能金陵电厂的应用

        自动化与信息化高度统一是数字化电厂的重要特征。要实现电厂的数字化生产与管控，就必须基于电厂采用先进采集设备、控制系统和安全高效的网络与数据库平台，集成监、控、管的一体化智能系统，是仪器仪表技术、自动化技术、信息技术与管理技术的全面融合。
现场总线技术
        在DCS与PLC不断更新换代、技术升级的同时，现场总线控制系统（FCS，Field Control System）正在引发自动控制领域的革命，工业过程控制对大量现场信号的采集、传递和数据转换以及对精度、可靠性、管控一体化都提出了更新、更高的要求。传统的控制系统（DCS、PLC）已不能满足这些要求，而且传统控制系统具有控制不能彻底分散、故障相对集中、系统不彻底开放、成本较高等缺点，于是通过数字通信技术、传感器技术和微处理器技术的融合，把传统的数字信号和模拟信号的混合系统变成全数字信号系统，从而产生了新一代的控制系统FCS。与传统的控制系统相比，FCS具备多功能的智能化现场数字仪表并更加强调系统通讯网络的数字化与开放性。
由于现场总线技术的先进性还可以大量节省投资（如电缆、电缆桥架、电气控制柜乃至中控室占地面积）并提高系统信息量，可方便地进行设备状态在线诊断、设备管理、优化检修，华能南京金陵电厂在综合对比论证的基础上，决定在2X1000MW超超临界燃煤机组主辅控系统中全面选用FCS（现场总线）系统，为国内首个超超临界机组的实际工程应用。（华能九台电厂2X660MW为国内首个全厂范围选用FCS系统的超临界机组。）
        目前国际市场得到应用的现场总线还未形成统一的标准，其中，PROFIBUS和 FF (基金会现场总线)两种总线标准被公认为较适用于火电机组自动化控制系统。
 两种总线标准对比而言，FF较适用于连续量控制，不足之处在于产品系列不全，往往会给构建完整统一的总线网络造成困难，需要与其他总线混合应用；而PROFIBUS侧重离散量控制，同时也适用于连续量控制，并且得到了相当数量的现场智能设备厂商的普遍支持。
PROFIBUS简介
        PROFIBUS是l987年德国联邦科技部制订的现场总线德国国家标准，目前是IEC 61158国际标准中的Type3部分。物理接口采用RS-485标准，网络拓扑为线性总线两端加终端电阻。
        根据总线结构与实现任务的不同，PROFIBUS由3个兼容部分组成，即PROFIBUS- FMS、PROFIBUS-DP、PROFIBUS- PA。
        其中，PROFIBUS-DP用于现场层的高速数据传送。主站周期地读取从站的输入信息并周期地向从站发送输出信息。除周期性用户数据传输外，PROFIBUS-DP还提供智能化设备所需的非周期性通信以进行组态．诊断和报警处理。PROFIBUS-DP采用RS-485标准，通讯介质可以是双绞线．双线电缆或光缆。波特率可以从9.6K bit/s到12M bit/s之间选择。
        PROFIBUS-PA适用于PROFIBUS 的过程自动化。PROFIBUS-PA将自动化系统和过程控制系统与压力．湿度和液位变送器等现场设备连接起来，PROFIBUS-PA可用来替代4-20mA的模拟技术。
        PROFIBUS-PA具有如下特性：
（1） 适合过程自动化应用的行规使不同厂家生产的现场设备具有互换性。
（2） 增加和去除总线站点，即使在本征安全地区也不会影响到其它站。
（3） 在过程自动化的PROFIBUS-PA段与制造业自动化的PROFIBUS-DP总线段之间通过藕合器连接，并使可实现两段间的透明通信。
（4） 使用与IEC1158－2技术相同的双绞线完成远程供电和数据传送。
（5） 在潜在的爆炸危险区可使用防爆型“本征安全”或“非本征安全”。
        在确定使用PROFIBUS现场总线控制系统后，华能南京金陵电厂与多家自动化系统厂商进行了深入技术交流，并与设计院确定重点品牌范围，积极联系各总线设备厂商提供设备样品送自动化系统厂商进行联网测试，西安热工院作为技术支持方出具测试报告，最终设备仅在通过测试的产品中选择。经过严格测试与综合论证，华能南京金陵电厂选用了基于PROFIBUS的西门子基于现场总线技术的DCS现场总线控制系统。

具体实施
主控系统
        本台机组主控系统共有26＋2对（公用系统）控制器，设计了现场总线通讯柜35只、51个冗余PROFIBUS-DP网段、11个非冗余PROFIBUS-DP网段、124个PROFIBUS-PA网段，其中PROFIBUS-DP连接358个现场总线设备（包括电动执行机构、马达控制器、分析仪表、变频器等）、PROFIBUS-PA连接628个现场总线设备（包括压力变送器、温度变送器、流量计、定位器及液位计等），涵盖了25个工艺系统，采用了13种类型的现场总线设备，基本包括了主机过程控制系统中的所有典型设备。
        鉴于炉膛安全监控系统(FSSS)、汽机数字电液控制系统(DEH)、汽机本体紧急跳闸系统(ETS)、给水泵汽机电液调节系统（MEH）和给水泵汽机紧急跳闸系统（METS）对机组安全运行至关重要，回路处理速度要求高，因此对上述系统还是采用常规控制方式，不纳入FCS系统。
辅控系统
        补给水、凝结水精处理、净水、废水、脱硫系统均采用现场总线控制系统。辅控范围内总线设备数量达665 个。