现场总线技术在核电站的应用.docx

现场总线技术在核电站的应用DIN1925定义的德国现场总线标准PROFIBUS为基础而设计的，符合国际标准化组织的OSl开放系统参考模型，已广泛应用在离散控制领域。4PROFIBUS现场总线系统的应用41T×S系统数据通信的硬件构造设计T×S数据通信主要由SL21、SCP1两种通信模块完成如图2所示，当安全指令在冗余通道中或在冗余通道之间进行传输时，SL21负责冗余通道之间的处理模块SVE1通信，SCP1用于与工业以太网进行数据传输，同时还能够用于MSI监视服务界面或Gateway与其它信息系统的通信。由于核电厂主要工艺设备包括反响堆、一次回路、蒸汽发生器、二次回路、稳压器、水泵等。主要测量仪表包括中子通量探测、压力变送器、差压变送器、液位计、流量计、温度等；另外还有大量的电动调节阀、电磁阀、电机等。这样的系统能够采用PROFIBUS总线来完成监控任务。我们知道现场数据收集系统有数字量信号、模拟量信号4-20mA，从现场收集的标准信号经过信号调理分配单元后送到信号处理单元进行逻辑处理，再由逻辑处理单元经过PROFIBUS的SINECL2Bus传送给四取二逻辑表决单元，由于系统采用的是冗余构造，逻辑表决单元将表决信号经硬接线传送给优先模件AV42，由优先模件驱动执行机构。对于这样的系统，我们能够采用远程IO加智能DPPA仪表的方式来实现，采用IP6567防护等级的ET200X远程IO来收集主要设备的工艺参数，IP6567防护等级的ET2OOX直接安装在现场，同时ET200X提供模块化的阀门模块和马达模块，通过安装在现场的开关设备集中监控电动调节阀、电磁阀、电机等执行设备，再由checkback信号到优先模件，经过SINECL2Bus通讯。其他的电机能够通过SIMOCODE连接到PROFIBUSDP。所有的仪表都通过DP或PA总线连接到系统中。42T×S系统数据通信的软件设计421PROFIBUSPROFIBUS是标准化的独立用户的总线系统，用于底层的通信。所用技术适用于大多数通信设备。根据不同的要求，PROFIBUS具有不同的协议内容。T×S中采用PRCIFIBUSFDL，主要原因是T×S的四通道冗余要求所有信号的独立性和多样化，同时能够使得协议简单化。422Gateway的软件设计TXS系统中主要的通信软件都在Gateway上运行如图3所示，在Gateway中TXS的输出程序周期性的执行，并在缓冲区中存储来自MSI信号，这些信号可借助数据库的一些功能被读出。运行周期由实时环境控制，实时环境运用DLPI数据库的一些功能和TXS系统进行通信。TXS输出程序不占用全部Gateway的计算时间，有一部分的计算时间是用于转换程序的运行，转换程序将TXS的信号转换成TXP的数据格式，以便相关设备调用。转换程序的同步任务要求转换程序和TXS的实时运行环境同步即在同一周期中运行，并利用DLPI数据库获取经过数据或把操作信息传输至相应的系统。经过数据储存在缓冲器PIbufer中，这个缓冲器也用于储存来自TXP的操纵员指令或经过信号，并且还进行信息列的管理。控制表ControlTable用于定义数据在PI缓冲器中的存储区域，通过一些指令翻译器可将控制表读出。转换程序的非同步任务是指和TXS系统不同步。主要完成PI缓冲器中的数据向经过数据块的发送，或经过数据块中的数据向PI缓冲器的发送。这种经过数据块的发送和接收是根据非同步任务请求来进行的。5PROFIBUS现场总线系统的应用现状及发展前景电力行业是一个自动化程度非常高的行业，如主机DCS系统、核安全仪控系统以及主要辅机程控系统，这些系统都存在可靠性要求高、监控设备和对象多而复杂、实时性要求高等特点。十分是主机DCS系统，涉及数百台压力和差压变送器，数百台电动或启动执行机构，数百个温度测点，系统要进行复杂的闭环控制、串级控制、三冲量控制、比率控制，要进行设备连锁控制，要进行复杂的反响堆停堆、APC、中子通量控制。所有这些都需要有高可靠性的控制系统来保证整个生产经过的安全、稳定、可靠运行。目前制约基于现场总线的控制系统在电厂应用主要问题包括下面几个方面：支持现场总线的智能设备造成初期投资的提高；有些设备和仪表不带总线接口；哪些设备、仪表信息能够传送；系统构造怎样变化，怎样构筑一个基于现场总线的控制系统；通讯能否可靠；设备选型的局限性。对于新建核电厂，选用带总线接口的仪表、执行机构、变频器、智能马达控制器、阀门定位器等的条件已经成熟，由于很多知名的仪表、设备制造商如：SIEMENS、ABB、EMERSON等都能够提供多种可供选择的成熟的带总线接口的系统和设备，而且价格也越来越与常规智能设备接近。而且基于HART协议连接变送器的构造已经在很多电厂获得应用，在集中校验、提高收集精度等方面获得用户的好评。而现场总线是比HART协议更全面的总线，因而具有更好的应用前景。在新建电厂的DCS、FGDDCS和辅机程控系统都能够采用现场总线系统，并且已经有很多非常成功的应用。对于老核电厂的改造系统，由于大量采用非智能仪表和执行机构，全面更换、更新可能性很小，对于这样的系统，PROFIBUS可以以提供很好的解决方案。能够采用远程IO的方式，通过常规IO模块收集非智能仪表的信号，然后通过PROFIBUSDP总线连接到中央控制器。仪表和执行机构能够按设备生命周期逐批更换。6结束语PROFIBUS总线在国内电力系统中也有很多应用，如江苏连云港田湾核电站全数字化仪控采用PROFIBUS总线，夏港电厂DCS系统采用PROFIBUS总线，韩峰电厂DCS系统采用PROFIBUS总线，浙江秦山一期正在改造为T×S系统采用PROFIBUS总线，山东莱程电厂DCS系统以及华能玉环电厂主厂房外补给水系统均采用了PROFIBUSDP总线构造。0