一、概述
       鄒縣電廠2臺10OOMW機組采用帶Ovation?專家控制系統(tǒng)和基金會現(xiàn)場總線技術的PlantWeb?數(shù)字工廠管控方案。這是中國首例在電廠安裝FF 基金會現(xiàn)場總線設備用于監(jiān)測和過程控制的項目。
       FF基金會現(xiàn)場總線是艾默生過程管理PlantWeb?數(shù)字工廠管控結構的重要核心部分，在全球各
行業(yè)有上千套的實際應用，它能夠為工廠真正節(jié)省費用和提高運行效益。
       中國華電集團在鄒縣電廠7號和8號機上采用了FF基金會現(xiàn)場總線和PlantWeb?技術，其中包括AMS TM Suite設備管理軟件中的智能設管理軟件以及130多臺基金會現(xiàn)場總線智能儀表，其中有Rosemount?848T溫度變送器、Fisher?以及Rosemount?智能現(xiàn)場設備。
       鄒縣電廠在100OMW機組中首次采用了FF基金會現(xiàn)場總線，既有大量溫度測點的采集，也成功實現(xiàn)了對調門的控制，相對與傳統(tǒng)的控制方式而言，它是熱工控制發(fā)展的另一趨勢。鄒縣電廠在10OOMW機組FF基金會現(xiàn)場總線的成功使用為今后的大量推廣積累了寶貴經驗。
       自20世紀80年代現(xiàn)場總線問世來，現(xiàn)場總線標準眾多，每種標準都代表了各大公司的利益，長期末得到統(tǒng)一。1994年，ISP與WORLD FIP兩大組織合并，致力于推出國際上單一的現(xiàn)場總線網(wǎng)絡標準。為更好地開展工作，成立了現(xiàn)場總線基金會(Foundation Fieldbus，簡稱FF)，國際上許多著名的自動化公司均為會員，是國際公認的唯一不附屬于企業(yè)的非商業(yè)化的國際標準化組織。
       Fieldbus是全數(shù)字方式、雙向的、多DROP的通信協(xié)議，將智能的設備相互聯(lián)系起來:如執(zhí)行器、傳感器、分布在工業(yè)現(xiàn)場的分散設備和控制器等。
       在機組的網(wǎng)絡系統(tǒng)中，這種協(xié)議處于最低級別，它是一種現(xiàn)場區(qū)域網(wǎng)絡(Local Area Network，簡稱為LAN)。它支持將基本控制和輸入/輸出功能從分散控制系統(tǒng)(Distributed Control System，DCS)轉移到現(xiàn)場設備。
       因此，F(xiàn)F和傳統(tǒng)的DCS控制理念完全不同，傳統(tǒng)的DCS控制是將就地的信號采集到電子設備間，通過輸入卡件對信號進行處理完成信號的輸入功能，在相應的DPU中進行邏輯判斷，然后形成輸出點，再輸出至現(xiàn)場，信號采集和信號的輸出都是通過電纜傳輸，傳輸信號是模擬量方式。
    Fieldbus技術有以下優(yōu)點:
    (1)取代4~2OmA信號，為標準的數(shù)字通信，因為是數(shù)字傳輸機制，有更好的除噪功能。
    (2)信號在就地進行采集、處理、輸出，報警、趨勢分析等功能分散在現(xiàn)場級的裝置中，大大減少了電纜的使用。
    (3)各家產品可交互操作和互換使用。
    (4)可在線診斷現(xiàn)場級設備。
    (5)開放式系統(tǒng)在世界范圍內被承認。
二、現(xiàn)場總線的組成
       FF是根據(jù)國際標準化組織和七層協(xié)議標準提出的，共使用了七層協(xié)議中的三層:1、2和7層，即物理層、數(shù)據(jù)鏈層和應用層，并增加了第八層用戶層。
    (1)物理層。定義了傳送數(shù)據(jù)幀的結構、信號波形和幅度限制，以及傳輸介質、波特率、功耗和網(wǎng)絡結構。7號機組所用的傳輸介質是有線電纜。通過有線電纜可以定義兩種速率標準:低速總線租高速總線。7號機組所用的是低速總線標準。H1為用于過程自動化的低速總線，波特率為31.25kbits，最大傳輸距離為1900m。7號機組用單獨的電纜向現(xiàn)場裝置供電(24VDC電源，OVATION系統(tǒng)提供)，在同一傳輸信號的電纜上，可連接32臺現(xiàn)場裝置。
    (2)鏈路層。由上下兩部分組成，下層部分對傳輸介質傳輸?shù)男盘栠M行發(fā)送、接收控制。上層部分是對數(shù)據(jù)鏈進行控制，保證數(shù)據(jù)傳送到指定的裝置。
    (3)應用層。給用戶提供接口，對讀、寫、中斷和操作信息定義。
    (4)用戶層。在這一層中，規(guī)定了可以使用的標準模塊：Function Block，用戶可以使用這些模塊組態(tài)邏輯。功能塊包括輸入、輸出、算法等。在OVATION的CB中提供了FFAl、FFAO、FFPID等算法塊，在做邏輯時，可以直接使用。
三、系統(tǒng)在7號機組上的應用
       鄒縣電廠7、8號機組DCS控制系統(tǒng)采用艾默生(EMERSON)過程控制有限公司基于WINDOWS XP的OVATION系統(tǒng)。
       以1臺機組為例(7號機組)，DCS系統(tǒng)包括34對冗余控制器：#1/5lDPU~#34/84DPU;2臺工程師站ENG2OO和ENG2Ol，ENG200是整個控制系統(tǒng)的服務器(Server站);6臺操作員站OPR2O0~OPR216;1臺歷史站HSRl60;1臺OPC187站。
        #4/54DPU和#6/56DPU中安裝了現(xiàn)場總線。
       OPC187站安裝了AMS^TM Suite設備管理軟件中的智能設備管理軟件，可以對現(xiàn)場的基金會現(xiàn)場總線智能儀表進行在線檢測、維護、故障診斷，而不必去設備現(xiàn)場檢查，也不需要用專用儀器如375HART通信器掛在設備信號回路中才能看到設備的信息。AMS智能設備管理軟件具有375HART通信器所具有的所有功能，并且是WINDOWS XP的界面，操作界面更加友好，操作更加簡易直觀，可以完全取代375HART通信器。
3.1 測點情況
       以下測點都在OVATION系統(tǒng)中組態(tài)，組態(tài)方法和OVATION系統(tǒng)其他點一樣，當OVATION系統(tǒng)組態(tài)工作結束后，需要將組態(tài)導出到FF的現(xiàn)場設備中，在上述工作成功完成后，測點在OVATION系統(tǒng)中的使用、歷史存儲和系統(tǒng)中的其他點完全相同。調門作為調節(jié)控制回路的執(zhí)行機構，只需要在組態(tài)時，用支持FF系統(tǒng)的標準模塊力口FFAI、FFAO等，當組態(tài)完成后，PID參數(shù)可以在線在OVATION系統(tǒng)中修改，和OVATION系統(tǒng)中其他參數(shù)的修改完全一樣。
       DROP4/54中為鍋爐側金屬壁溫測點，包括螺旋水冷壁出口金屬壁溫、后螺旋水冷壁出口金屬壁溫、左側螺旋水冷壁出口金屬壁溫、前上部水冷壁出口金屬壁溫、左側上部水冷壁出口金屬壁溫、右側上部水冷壁出口金屬壁溫、頂棚管出口金屬壁溫、前尾部包墻出口金屬壁溫、左側尾部包墻出口金屬壁溫、右側尾部包墻出口金屬壁溫、后尾部包墻出口金屬壁溫、中隔墻尾部包墻出口金屬壁溫、水平煙道(底部)出口金屬壁高再出口金屬壁溫、屏過出口金屬壁溫、高過出口金屬壁溫、低溫過熱器出口金屬壁溫共230個測點，這些測點都是K分度的。這些測點的現(xiàn)場接線分配在兩個現(xiàn)場FF機柜中，在鍋爐71m東西兩側。
       DROP6/56中為汽機側溫度測點、3個軸封系統(tǒng)的調門、3個軸封母管壓力變送器。汽機側溫度測點包括發(fā)電機定子層司溫度(PTlO0)、發(fā)電機銅屏蔽溫度(汽端)、發(fā)電機定子鐵心溫度、發(fā)電機定子線圈出水溫度、發(fā)電機AB冷卻器進風溫度(PTlO0)共102個測點，除標注為PTlO0外，其余都是T分度的。這102個測點的現(xiàn)場接線分配在一個現(xiàn)場FF機柜中，在汽機側6.7m凝汽器東南側。另外，3個軸封系統(tǒng)的調門為輔汽至軸封壓力調節(jié)閥、軸封溢流調節(jié)閥、冷段至軸封壓力調節(jié)閥，3個調門和3個壓力變送器都是專門支持FF總線的設備，這6個設備的現(xiàn)場接線在汽機側6.7m凝汽器西側。
3.2 接線情況
       以汽機側測點為例。
       圖1所示為鄒縣電廠FF系統(tǒng)汽機側控制柜電源分配圖(ZouXian DCS FF Power Layout for Turbine)，位于OVATION系統(tǒng)DROP6/56的擴展柜背面。
             
       其中POWER表示FF系統(tǒng)的電源模塊，24V電源進線是由OVATION系統(tǒng)DROP6/56的擴展柜的卡件底版提供的，GATEWAY是FF基金會現(xiàn)場總線的網(wǎng)關，每個網(wǎng)關可以提供4個Hl網(wǎng)段，如圖中所示2個Hl模塊，可以最多輸出4個網(wǎng)段，在7號機組中只用了3個網(wǎng)段，分別連接到PWRl~PWR3上。
       PWRl~PWR3為連接就地848T控制柜現(xiàn)場總線端子接線盒(Fieldbus Junction Box)的電源模塊，F(xiàn)FT-BOXl(+)端和FF-T-BOXl(-)端兩根線是連接到Fieldbus Junction Box的模塊的TRUNK IN(+)和(-)端子上的，這就是FF系統(tǒng)的傳輸介質，就地的模擬量信號轉換成數(shù)字量信號后，通過這一對線傳輸。
       每個現(xiàn)場總線端子接線盒最多可以帶8個848T,而每個848T可以配置8個測點信號通道，根據(jù)需要可以接熱電阻和熱電偶兩種信號，848T上提供信號端子連接?，F(xiàn)場總線端子接線盒和848T分布在就地離測點較近處，這樣可以大大減少就地測點到柜子之間敷設電纜的成本。
      圖2所示是支持FF總線的調門和壓力測點的就地接線方式。其中傳輸線是來自OVATION系統(tǒng)DROP6/56的擴展柜背面、EXT6-lPWR3的FF-T-BOX3(+)端和FF-T-BOX3(-)端。
      
3.3 AMS設備管理組合
       AMS的英文全稱為Asset Management Solution，直譯為中文為:資產管理方案。
       面對激烈的市場競爭，如何更有效地利用當前的固定資產降低設備維護的成本，減少由于設備原因導致的生產波動等要求越來越受到公司管理層酌關注;而艾默生過程管理有限公司恰恰為該要求提供了針對性的解決方案:AMS設備管理組合(AMS Suite)。
       AMS設備管理組合是可以管理大量生產設備，并提供深入分析和決策支持的軟件。AMS設備管理組合擁有當前工業(yè)界的頂尖技術，它利用對工廠設備的預測和前瞻性維護以及優(yōu)化其經濟性能來提升整體工廠的有效性。目前全球已安裝了1萬多套艾默生的預測性維護和設備優(yōu)化軟件。AMS設備管理組合是隨著設備信息平臺的出現(xiàn)而誕生的，它可以收集和整理所有的設備信息以方便用戶做出決策。AMS設備管理組合使PlantWeb數(shù)字工廠結構的功能更為強大，它能夠提高生產設備的可用性和性能，從而使企業(yè)獲得更高的效益。
       AMS Suite設備管理組合是PIantWeb數(shù)字工廠結構的核心部分。AMS Suite設備管理組合憑借預測智能技術提高包括機械設備、電子系統(tǒng)、過程設備、儀表和閥門在內的生產設備的可用性和性能。
      AMS設備管理組合包括AMS設備信息平臺、AMS智能設備管理系統(tǒng)、AMS機械設備狀態(tài)管理系統(tǒng)、AMS性能監(jiān)測系統(tǒng)和AMS實時優(yōu)化系統(tǒng)。這五大產品涵蓋了智能儀表閥門設備管理、機械設備性能監(jiān)測、過程設備性能檢測、電氣系統(tǒng)保護等功能。其中最常用的是AMS智能設備管理系統(tǒng)。
       AMS智能設備管理系統(tǒng)是針對智能儀表、智能閥門定位器等進行在線組態(tài)、調整、校驗管理、診斷及數(shù)據(jù)庫事件記錄的一體化方案。
       AMS智能設備管理系統(tǒng)優(yōu)化了過程儀表和閥門的維護工作。它的基本功能之一是一個存儲設備組態(tài)信息的數(shù)據(jù)庫。AMS智能設備管理系統(tǒng)支持50多家廠商的400多種HART和基金會現(xiàn)場總線設備。如果充分利用AMS智能設備管理系統(tǒng)所有應用軟件的優(yōu)勢，那么就能在線獲得儀表和閥門的過程信息和診斷信息，同時自動對所有設備的維護信息進行歸檔。
       上面提到的智能設備是指帶HART協(xié)議或帶現(xiàn)場基金會總線協(xié)議的設備。
       利用AMS智能設備管理系統(tǒng)的快速檢查助手，可對智能儀表及智能閥門快速進行接線回路測試及連鎖回路測試，從而減少40%~60%的調試時間。通過在一個單一數(shù)據(jù)庫中規(guī)劃和儲存現(xiàn)場設備的組態(tài)信息實現(xiàn)快速調試?？焖俑咝У乇判性O備回路測試、連鎖確認和校驗。
       提高現(xiàn)場設備的質量:現(xiàn)場設備永遠完好、指示永遠正常只是一種非常理想狀態(tài)，事實上隨著服役時間推移，任何現(xiàn)場設備的性能都會降低，這是一種自然現(xiàn)象，也是我們所必須要面對的。而如何能在設備異常甚至是將要異常時，發(fā)出相關信息警告是非常必要的，這樣就能真正實現(xiàn)現(xiàn)場設備的可控和在控。
       AMS智能設備管理系統(tǒng)能夠提供在線設備診斷和狀態(tài)信息，如果有設備處于非正常狀態(tài)，AMS設備管理系統(tǒng)會發(fā)出警報。通過合理的使用、監(jiān)測現(xiàn)場設備，就能便過程更為可靠。
        提高工作效率:意味著要保證生產按計劃順利進行。AMS智能設備管理系統(tǒng)可實時在線獲得智能設備的診斷信息和報警，因而工作人員能夠對設備的健康狀況了如指掌。
        同時，AMS智能設備管理系統(tǒng)還能對設備進行預維護，在設備發(fā)生故障前，就發(fā)現(xiàn)潛在問題，從而避免了非計劃停車，以及由此而引起的重大損失。即便是在計劃停車期間，時間也是關鍵因素。
四、調試過程中出現(xiàn)的問題及解決情況
       鄒縣電廠調試過程中出現(xiàn)的問題及解決情況可以給FF系統(tǒng)在其他工程中的應用提供借鑒。
    (1)調試中848T的溫度測點信號顯示與實際不符，檢查為接線方式錯誤，848T提供2種接線方式，分別對應就地測溫元件的2種類型:熱電偶和熱電阻，在接線時要注意。
          
       圖3所示為848飛的外觀圖，在該圖的下部標有INPUTl~8的端子為8個通道的模擬量信號輸入端子，從左至右每3個端子對應1個通道，每個通道的3個進線端子從左至右標有端子1、2、3。
             
      圖4所示為848T連接熱電阻(RTD)、熱電偶信號的連接圖。
         
       圖4中從左數(shù)第三個連接方式為熱電偶的連接方式，熱電偶輸出的(+)和(-)端連接至848T的端子2和3上。
       根據(jù)實際使用的熱電阻的情況，熱電阻有3種連接方式，如圖4中的第一、二、四所示:2線制的熱電阻、3線制的熱電阻、帶有補償回路的2線制的熱電阻。
    (2)FF系統(tǒng)中的調門壓力測點組態(tài)不成功，調門不能正常操作，壓力測點不能正常顯示，檢查為系統(tǒng)中輸入的設備型號和實際的不一致，待就地重新核對設備型號后，組態(tài)成功。
       在軟件中對每個支持FF的設備組態(tài)時，一定要正確填寫設備型號，否則FF系統(tǒng)將檢測不到該設備。
在軟件組態(tài)中，設備型號是以下拉菜單的形式出現(xiàn)的，從中選擇正確的設備型號即可。
    (3)所有的848T帶的溫度測點周期性地全部變BAD點，檢查為就地848T控制柜接地不正常，修改接地線后，故障現(xiàn)象消失。
    進入848T控制柜的所有電纜的屏蔽應該都接至控制柜的接地排上，而控制柜的接地排應該和大地有良好的連接，保證接地正常。
五、結論
       鄒縣電廠7號機組于2叨6年12月4日投產發(fā)電至今，經實際運行檢測所有FF的測點顯示正常，調門調節(jié)正常，非常穩(wěn)定，沒有發(fā)生過測點變壞點、顯示不刷新、調門調節(jié)異常等異常情況。
       由于有7號機組FF系統(tǒng)調試積累的經驗，8號機組在FF系統(tǒng)調試期間非常順利，沒有出現(xiàn)異常情況，8號機組已于2007年7月4日投產發(fā)電，F(xiàn)F系統(tǒng)運行正常。
       經過現(xiàn)場調試以及運行檢測，F(xiàn)F系統(tǒng)運行穩(wěn)定，可以對FF系統(tǒng)在實際工程中的推廣提供借鑒。

（轉載）