摘要：现场总线技术指标测试目的主要是测试现场总线系统的功能和性能是否能够达到技术指标要求，是否满足系统安全运行的需要。目前 电力行业尚无相关规程对现场总线技术指标系统性测试的内容及要求进行规范。本文将以火力发电厂现场总线系统为研究对象，从系统架构以及硬、软件设计特点角度出发，结合一些现场经验，探讨现场总线网络结构、网络设备、网络性能指标测试的内容及要求。
关键词：现场总线；指标测试；网络
1.概述
现场总线技术指标测试目的主要是测试现场总线系统的功能和性能是否能够达到技术指标要求，是否满足系统安全运行的需要。本文将以火力发电厂现场总线系统为研究对象，探讨现场总线技术指标系统性测试的内容及要求。
2.现场总线测试要求
国内火力发电厂主要应用PROFIBUS DP总线技术和FF基金会现场总线技术。总线测试应针对DP网络和FF网络的系统架构以及硬、软件设计特点分别制订相应的测试方案。
测试方案应明确测试所依据的技术标准，包括行业和专业的相关标准、厂家相关的技术资料等。目前，电力行业尚未制订现场总线测试标准，现场总线技术指标测试可部分参照“GJB 5186.5-2004 数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线测试方法 第5部分 系统测试方法”中规定的测试项目、测试方法，测试总线连续性、总线衰减、波形畸变、数据通路完整性等技术指标，综合DP或FF总线厂家技术资料提供的硬、软件技术规格，以及“DL/T 659-2006火力发电厂分散控制系统验收测试规程”中有关控制系统运行性能测试的相关规定形成现场总线系统性测试的指标依据。
测试方案中，应以DP和FF总线系统架构及硬件、软件设计为基础明确测试范围、测试对象，针对不同测试项目选择测试设备与测试方法。测试中还需进行危险点分析，即对测试中的不安全因素进行分析，提出预防措施和应急措施等。
3.现场总线测试条件
现场总线测试条件中，DCS系统部分在 “DL/T 659-2006火力发电厂分散控制系统验收测试规程”的测试条件中有所规定。并要求现场总线设备、总线电缆等部件，均按有关规定安装，现场主干网络及分支均接线完成，并且终端连接正确；现场总线电缆接地符合协议相关要求；测试所需的计量仪器应具备有效的计量证书，计量误差在规定的误差范围等。执行网络测试需要的仪器一般包括：数字万用表、多路开关信号发生器、步话机、总线分析仪表、特稳携式校验仪以及智能终端BT200手操器等。
4.现场总线测试内容
现场总线测试应依据网络结构、设备特点，对总线网络从整体到局部进行检查，对网络负荷率及总线设备性能指标进行测试。
4.1 现场总线网络结构测试
现场总线网络结构是从电厂运行安全角度检查网络结构的合理性，根据实际运行经验总结，检查项目至少包括如下内容：
1）有多点测量的设备，是否将测量仪表均匀分布于多个网段中；
2）同一设备加热段和除热段的测量仪表是否分布于不用的网段中；
3）备用的网段总线终端设备是否与主设备分布在不同的网段中；
4）对于其故障可能引起现场重要设备故障、停车或其它严重经济损失的一级关键阀门，其所在网段中，只允许布置与本阀门控制器有直接控制关系的测量仪表，不可布置其他测量仪表与阀门设备。
4.2 现场总线网络设备测试
4.2.1 设备检查
设备检查一般是工厂测试内容，检查设备的数据库是否正确，向总线设备执行下载，确认组态器、总线监视器等设备无不可解释的错误异常。
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4.2.2 终端器测试
终端器测试是检查现场总线网络主干电缆的两端是否安有终端器，网络中间的每台设备终端电阻是否都去掉了，以及中间设备再打上终端电阻之后是否能屏蔽掉后面的设备。终端器不宜安装在设备中，以免日后维护设备时，被疏忽拆除，终端器安装在接线盒中为宜，并清晰标明。
4.2.3电缆性能测试
总线电缆性能测试包括电缆阻抗、电容和绝缘测试。测试前需先将现场接线与总线插件以及供电电源隔离，屏蔽线与地隔离。绝缘测试指标要求+信号线与－信号线阻抗值大于50KΩ，+信号线与屏蔽线、+信号线与仪表地、－信号线与仪表地以及屏蔽线与仪表地间阻抗值分别大于20KΩ。电容测试指标要求+信号线与－信号线电容大约为1µF，电容过小表明网络无终端器；若信号线与屏蔽线、仪表地实际电容值过大，表明屏蔽接地性能差，需重新校正。
4.2.4 网络检查
网络检查主要内容包括：检查主机和设备具有相同的软件版本；检查网络的通信参数是否正确，网络的宏周期是否设置；检查功率调节器模块工作是否正常，故障是否能够传送到主系统；检查主系统接口模块是否工作正常，故障是否被主系统识别；检查备用数据链路器是否能够正常进行调度等。
4.3 现场总线网络性能测试
4.3.1负荷率测试
现场总线网络负荷率通过测试直流电压压降分析判断。在网络接通直流电源情况下，采用数字万用表，在端子连接器与总线电缆连接的地方，逐次测试直流电压压降，根据测试结果，对网络总线主电缆和分支电缆长度限制、网络可挂接总线终端设备数量限制等网络负荷指标进行综合分析评价，进一步优化网络设计。
4.3.2 运行时间测试
测试网络运行时间包括宏循环时间和回路执行时间，应测试的回路包括由现场总线网络构成的模拟监视回路，单PID调节回路、串级调节回路、复杂调节回路等。在DCS投入使用时，应在不同的DCS控制器处理周期下分别进行，并测试在多种工况下，网络运行时间是否满足系统运行要求。
4.3.3 接线噪声测试
采用现场总线接线监视器可以测试网络接线上的噪声。将现场总线监视器与距离功率调节器最远的现场终端连接，通过现场总线监视器读取数据链路活动调度器发送的探测节点帧，并显示记录有效信号电平。再通过现场总线监视器测得数据帧之间的静默时间内的网络噪声，并记录噪声电平。之后，连接和调试每个现场设备时，现场总线监视器从现场设备读取数据，即可测试出信号和噪声是否在允许范围内。
4.3.4 可靠性测试
可靠性测试通常测试以下指标：1）断电再上电测试，实际中可以在断开设备动力电源1分钟之后再上电来检查该网络此台设备是否仍能连上，并且是否能正常操作以及反馈信号是否正常；2）网络通讯的可靠性，网络在最终网络速度运行时，采用专门工具BT200测试网络实际通讯情况，判断网络通讯性能；3）冗余切换的可靠性，对总线接口插件和总线功率调节器执行冗余故障保护测试程序，该测试应确保自动故障切换时不会导致停车。
5.总结
目前，国内火电厂现场总线系统尚无成熟的测试标准参考，本文从现场总线网络的系统架构以及硬、软件设计特点角度出发，结合一些现场经验，系统性的讨论了现场总线技术指标系统性测试的内容及要求，以为总线现场测试工作提供参考。
参考文献：
[1]DL/T 659-2006火力发电厂分散控制系统验收测试规程
[2]GJB 5186.5-2004 数字式时分制指令/响应型多路传输数据总线测试方法 第5部分 系统测试方法
[3]张锜，李毅杰.混合型现场总线在1000 MW机组海水脱硫系统中的应用[J].热力发电，2010，39（9）：74-77
作者简介：
魏振华（1983—），男，北京人，工程师，硕士，从事发电厂仪控专业设计研究工作。单位：国核电力规划设计研究院。
论文作者:魏振华,王黎黎
论文发表刊物:《电力设备》2017年第2期
论文发表时间:2017/3/27
标签：测试论文; 现场总线论文; 网络论文; 总线论文; 设备论文; 终端论文; 技术指标论文; 《电力设备》2017年第2期论文;