摘要：摘要：按照火力发电厂现场总线系统工程实施流程，分析了设计、组态、出厂验收、总线施工、单体调试等环节对现场总线调试的影响，指出了各个环节由于技术或组织管理不完备而导致的问题，并提出了相应的解决对策。
关键词：火力发电厂；现场总线；技术调试
一、现场总线技术概况
火力发电厂应用的现场总线技术主要有过程现场总线（PROFIBUS）和基金会现场总线（FF）。PROFIBUS可同时用于模拟量和开关量信号的采集和控制，应用PＲOFIBUS－DP的设备有电动机、电动阀门和电磁阀岛，应用PＲOFIBUS－PA的设备有变送器、分析仪表和定位器。FF一般只用于模拟量信号的采集和控制，主要应用的设备有变送器、分析仪表和定位器。现场总线技术因其各方面的优点开始逐渐在火力发电厂大规模应用，但不可否认的是，这一技术在调试中仍存在很多问题，极大影响了总线性能的发挥，甚至给机组安全稳定运行埋下了隐患，有必要对这些问题深入分析，建立相应的总线调试标准，确保总线调试质量。
二、影响现场总线调试的因素
1、总线系统工程设计
传统的热工信号与设备无关，所有设备提供的信号基本一致，信号统一通过硬接线的形式送至分散控制系统（DCS），电缆的距离要求很宽泛，设计技术很成熟。而总线系统设计时，距离要求十分严格：PＲOFIBUS一般按照500Kibit/s，400m的要求设计；FF按照主干1000m，分支60m的要求设计。设计难点在于要确定每个设备的安装位置，根据安装位置设计网段拓扑结构和具体电缆走向，与传统的DCS信号电缆设计区别较大。设计时主要依靠设计人员的经验，没有完善的设计理论和规范，没有成熟的工程案例可供参考。设计技术的不完善为总线的调试埋下了一定的隐患。
2、总线系统工程组态
兼容性测试未完成，网段拓扑结构和网段内设备品牌不确定，各个厂家实现数据通信的数据格式不统一，DCS主机系统批量组态技术不成熟，特别是FF只支持在线组态等原因导致组态阶段不能大规模开始总线系统工程软件组态，大规模的组态往往在现场调试阶段进行。总线设备组态与设备本身的相关性，导致组态过程工作量比传统的DCS组态大很多，对调试工期造成了影响。
3、总线系统工程出厂验收
DCS供应商在完成了硬件成套和软件组态，具备出厂测试条件后，由业主方组织进行DCS的出厂验收。目前，GB/T30372—2013《火力发电厂分散控制系统验收导则》尚没有对总线系统工程的验收做出规定，市场上也没有相关的测试设备对总线信号进行模拟，如何完成总线系统工程的出厂验收，仍然是个难点。笔者认为，DCS出厂验收导则至少应规定所有DCS总线卡件能通过测试，因为众多DCS总线卡件配置复杂，总线卡件本身仍需调试，DCS供应商往往将这部分工作留待现场系统调试时进行处理，给现场总线调试工作带来隐患。
4、总线系统工程软件恢复和通道测试
DL/T5294—2013《火力发电建设工程机组调试技术规范》中关于DCS受电和复原调试的要求为：调试方配合厂家对各控制器进行软件恢复，根据DCSI/O清册核查I/O模件类型和数量，进行通道测试。此处的规定仍然只适合传统DCS，对于采用总线技术的DCS工程缺乏明确指导，导致DCS软件系统恢复后，仍然无法确认DCS总线卡件是否正常工作，总线相关的组态是否完成，给现场总线系统调试带来很大困难。
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笔者认为，可以参考GB50093—2013《自动化仪表工程施工及质量验收规范》12．4章节“综合控制系统验收试验”中的要求来完成总线系统工程总线相关组态软件的恢复和测试。12．4．8章节规定，现场总线控制系统应进行下列试验：系统通信线路检查，通信功能检查试验；总线地址分配检查，总线系统供电检查试验；系统操作画面功能试验；模拟现场总线设备进行系统运算、控制、报警连锁功能检查试验；操作画面试验；系统冗余功能检查试验；系统报表、打印、历史数据查询等功能检查试验；工程师站操作、维护、修改功能检查试验。
5、施工前的技术交底和设计到货核查
现场总线技术作为一项新技术，在施工前必须对施工单位做非常全面的设计交底和安装技术交底。在参考DL/T1212—2013《火力发电厂现场总线安装技术导则》的基础上，设计人员和系统供应商还应通过大量的图片案例，详细介绍安装技术要求。有条件的施工单位可以据此编制施工工艺标准图，业主单位也应在此过程中推行全过程质量控制。但国内很多火电工程因为种种原因缺乏此项流程，导致施工质量无法保证，为总线的调试以及机组长期安全稳定运行埋下了很大的隐患。
此阶段另一个对安装和调试进度影响较大的是设计到货核查。总线设计技术的不完善导致现场网段优化调整较多，在相关的总线电缆、接线盒、光纤盒及其他配套设备均有可能出现供货不足的情况下，业主单位在设计时应多考虑这一因素。总线设备信号与设备本身的相关性导致必须严格按照设计要求供货，但实际工程中，甲方采购和厂家配套的设备不符合设计要求的情况也较多，比如设计为硬接线而供货为总线，设计为PＲOFIBUS－DP而供货为FF。供货差错导致调试阶段出现较多的设计变更或采取一些临时措施，对安装和调试进度造成的影响也不容忽视。
6、单体调试
在此阶段DCS供应商应该照兼容性测试报告和施工方提供的设备品牌、设备地址清册或设备ID完成总线设备的配置和匹配。实际工程中，此阶段的调试主要有两个方面的困难。
（1）技术方面。目前，各家DCS总线设备组态相对复杂，且无批量组态功能，每台总线设备都需要单独组态，组态工作量较大；各家DCS没有完善的总线设备通信状况实时监控画面，导致总线网段的调试只能通过手持式工具逐个网段核查，对于大规模应用总线的工程，此方法既缺乏效率也不够准确。比如，对PＲOFIBUS采用冗余方式将设备接入DCS，因为DCS无法实时获得主、辅网的通信状态，导致实际工程系统调试完成之后设备仍极有可能只以单网形式接入DCS，既达不到设计要求，也给机组安全稳定运行带来隐患。笔者建议，凡采用总线技术的DCS工程，DCS供应商必须提供完善的总线设备通信状态实时监控画面。
（2）管理方面。主要难点有工作范围不明确，调试流程不清楚，组织协调不通畅。DL/T5294—2013《火力发电建设工程机组调试技术规范》4．2．2．1章节规定，单机试运行应符合下列程序：1）施工单位应完成试运行设备和系统的一次元器件校验，完成阀门、挡板、开关等单体的调试及联合传动；2）调试单位应完成DCS组态检查，完成报警、联锁、保护设定值的检查及传动试验；3）单机试运行操作应在控制室操作员站上进行，相关保护应投入。笔者认为，对于总线系统的调试，仍然可以参考以上几点要求。施工单位完成总线设备调试的标准是设备在控制室操作员站上操作正常，测点显示正常。
结束语
现场总线技术已在火力发电厂大规模开展应用，但相关的调试技术还不太成熟，调试标准还有待完善，调试手段还不够强大，调试质量仍有待提高。相信随着现场总线技术的持续发展以及现场应用需求的不断提出，现场总线技术在火力发电厂调试中遇到的问题也将得到很好的解决。
参考文献：
［1］曾卫东，王春利，颜渝坪，等．大型火电机组现场总线控制系统的设计探讨［J］．热力发电，2010，39（3）：5－8．
［2］钟耀球，张卫华．FF总线控制系统设计与应用［M］．北京：中国电力出版社，2010．
论文作者:吴智君,芦红
论文发表刊物:《电力设备》2018年第22期
论文发表时间:2018/12/5
标签：总线论文; 组态论文; 设备论文; 火力发电厂论文; 系统论文; 现场总线论文; 现场论文; 《电力设备》2018年第22期论文;