現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的儀表和控制系統(tǒng)在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用
1.前言
近年來基于現(xiàn)場(chǎng)總線的儀表和控制系統(tǒng)在國內(nèi)大型火電廠獲得了大量的應(yīng)用,如已經(jīng)投運(yùn)的華能金陵電廠2xl000MW,華能九臺(tái)電廠2x600MW,陜西秦嶺電廠2x600MW,神華勝利發(fā)電廠2X660MW等大型火電廠得主廠房的機(jī)爐主系統(tǒng)都使用了Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)和智能儀表,在火電廠的輔控車站系統(tǒng)中對(duì)現(xiàn)場(chǎng)總線的控制系統(tǒng)和儀表使用更加廣泛。上海自動(dòng)化儀表有限公司在現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)領(lǐng)域取得了多項(xiàng)領(lǐng)先的技術(shù)成果,基于現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的儀表和控制系統(tǒng)也在多個(gè)工業(yè)領(lǐng)域取得了成功的應(yīng)用。
2.現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)簡介
現(xiàn)場(chǎng)總線足連接智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和自動(dòng)化系統(tǒng)的數(shù)寧式、串行雙向傳輸、多節(jié)點(diǎn)的開放式通信網(wǎng)絡(luò),是計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)、智能儀表技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)等幾大技術(shù)發(fā)展的交匯點(diǎn),被作為自動(dòng)控制智能化、數(shù)寧化、分散化和網(wǎng)絡(luò)化的典型代表,因而自九十年代以來一直是自動(dòng)化領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展的熱點(diǎn)和方向?,F(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)主要由IEC(國際電工委員會(huì))的TC65分技術(shù)委員會(huì)負(fù)責(zé)起草和制定,如圖1所示,包含了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)維護(hù)、現(xiàn)場(chǎng)總線線纜與安裝、現(xiàn)場(chǎng)總線功能安全、高可用性自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)無線、設(shè)備管理、OPC等工作組。上海自動(dòng)化儀表股份有限公司代表中困參加了第65分技術(shù)委員會(huì)的相關(guān)工作組,參與了現(xiàn)場(chǎng)總線相關(guān)系列國際標(biāo)準(zhǔn)的起草。
隨著現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在市場(chǎng)中的不斷應(yīng)用,目前,Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在困內(nèi)獲得了用戶較廣泛接受,取得了很多的應(yīng)用業(yè)績,成為流程工業(yè)的主流現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)之一。Profibus目前預(yù)計(jì)在2012年突破5000萬個(gè)節(jié)點(diǎn)。Profibus技術(shù)的市場(chǎng)需求:需求主要米自:
a)在一些行業(yè)項(xiàng)目中(電力、有軌交通、汽車制造、制藥等),Profibus技術(shù)占有一定優(yōu)勢(shì),用戶要求系統(tǒng)、設(shè)備采用Profibus技術(shù)。
b)支持Profibus技術(shù)的控制系統(tǒng),如西門子、ABB的PLC和DCS的控制系統(tǒng)的普遍應(yīng)用。
c)企業(yè)產(chǎn)品、系統(tǒng)技術(shù)提升需求(MCC、馬達(dá)啟動(dòng)器、變頻器、溫度巡檢、回路調(diào)節(jié)器等產(chǎn)品系統(tǒng))。
如圖2所示,Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線通信系統(tǒng)通常足由Profibus DP主站卡、Profibus DP/PA耦合器(或加上鏈接器)、Profibus DP從站設(shè)備、Profibus PA設(shè)備等組成的。
Profibus DP -類主站主要應(yīng)用于控制系統(tǒng)中,在PROFIBUS DP總線上完成令牌的傳遞,與其他DP主站的通信以及輪詢與其相關(guān)的從站并交換周期數(shù)據(jù)及非周期數(shù)據(jù)到其本地用戶等任務(wù),支持PROFIBUS DP 1類主站V0/V1標(biāo)準(zhǔn)(EN50170)等。
Profibus DP二類主站主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和管理,在PROFIBUS DP總線上完成令牌的傳遞,與其他DP主站的通信以及輪詢與其相關(guān)的從站并交換非周期數(shù)據(jù)到其本地用戶等任務(wù),支持PROFIBUS DP1類主站V0/V1標(biāo)準(zhǔn)(EN50170)等。
Profibus DP從站設(shè)備主要有遠(yuǎn)程I/O、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備。支持PROFIBUS DP從站V0/V1標(biāo)準(zhǔn)(EN50170)等。
PROFIBUS PA設(shè)備主要有現(xiàn)場(chǎng)智能儀表,如壓力、溫度、液位、流量等變送器及閥門定位器等,支持總線供電和本質(zhì)安全,除了實(shí)現(xiàn)PROFIBUS DP從站V0/V1協(xié)議外,還需要針對(duì)不同的溫度、壓力、流量、液位、閥門定位器等產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)對(duì)應(yīng)的Profibus PA的行規(guī)。
Profibus DP/PA耦合器或鏈接器主要實(shí)現(xiàn)Profibus DP網(wǎng)絡(luò)到Profibus PA網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)換。
3.現(xiàn)場(chǎng)總線產(chǎn)品及應(yīng)用
隨著Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用發(fā)展,國產(chǎn)現(xiàn)有控制系統(tǒng)、現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備及儀表迫切需要能夠?qū)崿F(xiàn)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。具有米說現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)相對(duì)復(fù)雜,開發(fā)周期長,技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)大,上海自動(dòng)化儀表股份有限公司經(jīng)過多年的自主研發(fā),打破了國外跨困公司的技術(shù)壟斷,開發(fā)了完整的Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議棧,掌握了ProfibusDP -類主站和二類主站通信技術(shù),Profibus DP從站技術(shù)及冗余從站技術(shù),Profibus PA技術(shù)等核心技術(shù)。
同時(shí),依托公司半富的產(chǎn)品系列,如具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的SUPMAX800控制系統(tǒng)以及溫度、壓力/差壓、物位、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)等產(chǎn)品,如圖3所示,完成了基于Profibus的控制系統(tǒng)及系列儀表產(chǎn)品。其中Profibus DP -類主站支持雙口RAM (8Kbytes)及RS232串口(波特率19.2kbps)兩種用戶操作接口形式,控制系統(tǒng)通過集成該產(chǎn)品可以快速實(shí)現(xiàn)Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線的網(wǎng)絡(luò)集成能力。Profibus DP二類主站支持USB和PCI兩種用戶操作接口形式,便攜式計(jì)算機(jī)等通過該模塊可以方便的實(shí)現(xiàn)設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)配置和管理。Profibus DP的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)、Profibus PA壓力/差壓變送器、Profibus PA溫度變送器、Profibus PA物位變送器、Profibus PA閥門定位器等產(chǎn)品都通過了Profibus困際組織的認(rèn)證測(cè)試。此外,還完成了Profibus DP/PA耦合器和Profibus/FF現(xiàn)場(chǎng)總線分線器等網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的開發(fā),形成了現(xiàn)場(chǎng)總線從儀表到控制系統(tǒng)的完整解決方案。
公司基于現(xiàn)場(chǎng)總線的產(chǎn)品獲得了在電力、市政、水泥等多個(gè)行業(yè)的規(guī)模應(yīng)用,獲得了用戶的好評(píng)。如基于Profibus PA技術(shù)的智能壓力/差壓變送器和溫度變送器在水泥余熱發(fā)電項(xiàng)目中的規(guī)模應(yīng)用:基于Profibus技術(shù)的儀表和SUPMAX800控制系統(tǒng)在燃?xì)忮仩t和隔壓換熱站項(xiàng)目中的規(guī)模應(yīng)用:基于ProfibusDP冗余技術(shù)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品在燃?xì)獍l(fā)電項(xiàng)目中規(guī)模應(yīng)用等:基于Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)在大型電站的主廠房空冷系統(tǒng)中的應(yīng)用:基于Profibus技術(shù)的SUPMAX800控制系統(tǒng)和儀表在化學(xué)水處理和凝結(jié)水處理等電站輔控系統(tǒng)應(yīng)用等,還實(shí)現(xiàn)了公司FF協(xié)議的智能電浮筒物位計(jì)、FF協(xié)議壓力/差壓變送器和溫度變送器在汽輪機(jī)系統(tǒng)中的應(yīng)用等。
4.結(jié)束語
現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)是全數(shù)寧通信技術(shù),除了給用戶帶來節(jié)約i/o卡件和線纜橋架等硬件投資外,還能夠更好的發(fā)揮儀表的智能化特性,帶米豐富的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息和更高的精度。同時(shí),值得注意的是,現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試、維護(hù)和安裝運(yùn)行提出了更高的要求,現(xiàn)場(chǎng)總線儀表和控制系統(tǒng)在工程實(shí)施時(shí)需遵循現(xiàn)場(chǎng)總線的線纜及設(shè)備安裝的規(guī)則。