1、前言

淮安燃氣發電有限公司2x200MW燃氣發電機組項目是科遠股份在華電武昌9E燃機項目成功投運的基礎上，順應技術發展潮流，首次在9E級燃機控制系統采用現場總線技術，打造數字化電廠的新嘗試。

現場總線作為計算機技術、通信技術、儀表技術以及控制技術高度集成的產物，已成為當今自動化領域技術發展的熱點之一。它是安裝在制造或生產過程區域的現場裝置與控制室內的自動控制裝置之間的數字式、串行、雙向、多點通訊的數據總線。在眾多現場總線標準中，Profibus現場總線以其開放性、高靈活性、高可高性等優勢，在電力行業內得到一定應用，本項目即以Profibus DP/PA協議為基礎，實現對現場設備的總線連接。

2、控制系統設計

該項目除燃機外，所有主輔機設備均采用南京科遠自動化集團股份有限公司提供的NT6000分散控制系統控制，構建全廠一體化數字燃機電廠。

整套系統按照#1機組、#2機組、輔助車間控制系統三大區域劃分，在中央集中控制室實現對全廠各系統設備的集中監控和管理。

輔助車間控制系統根據區域分布情況，又被分為凈水控制系統、化學水處理控制系統、暖通控制系統三個子系統，控制范圍包括凈水處理、化學水處理、工業廢水處理、生活廢水處理、循環水加藥、雨水泵房、暖通空調、空壓機系統、天然氣調壓站等。三大系統及各子系統之間相對獨立，通過工業以太網互相連接。

輔助車間集中控制系統采用現場總線技術，通過Profibus DP總線，實現控制系統與現場設備的總線連接，減少投資，提高熱工自動化系統的數字化水平。

3、控制站配置

控制站采用分布式布置，各子系統相對獨立。采用現場總線的控制站配置專門的KM622S Profibus DP主站通訊模件，通過Profibus DP協議，與現場智能設備連接。KM622S模件與KM940控制器之間的通訊同普通I/O模件一樣，通過eBus I/O總線與控制器連接，每塊KM622S占用一個I/O槽位。KM622S支持Profibus DP冗余現場總線設備的直接接入，也可以通過Y-LINK連接現場的非冗余DP從站設備，或者通過DP-PA耦合器連接現場的非冗余PA設備。

控制系統控制對象測點控制器機柜現場總線布置地點

4、控制網絡的配置

NT6000設計有專門的KN系列工業以太網交換機，具有網絡管理功能，能夠提高DCS網絡系統的可靠性和數據傳輸的實時性。整套系統共配置18只工業以太網交換機、4只eNet、eBus光電轉換器，單元機組DCS、公用系統DCS獨立配置，遠程控制站單獨配置。用于冗余處理器、工程師站、歷史站、操作員站通訊。

NT6000系統的重要特點之一是具有一套完整、可靠、開放的通訊系統，通訊設備采用工業以太網交換機。控制網eNet，采用全冗余容錯技術，通訊協議為TCP/IP，嚴格遵循IEEE的標準。eNet網絡采用組播技術，數據傳輸采用主動發送機制，無論多少臺操作員站，控制器只需要發送一次數據。DPU（分散處理單元）負荷恒定。

5、現場總線配置與連接

PROFIBUS現場總線技術是1987年由SIEMENS公司等13家企業和5家研究機構聯合開發；1989年批準為德國工業標準DIN 19245；1996年批準為歐洲標準EN 50170 V.2；1999年PROFIBUS成為國際標準 IEC 61158 的組成部分（Type III）。

PROFIBUS技術為設備層提供了PROFIBUS-DP和-PA技術，為車間層提供了PROFIBUS-FMS技術。PROFIBUS-DP是設備層現場總線，用于控制器（如DCS、PLC、PC）與現場控制設備（如驅動器、檢測設備、HMI等）之間的通信總線。

PROFIBUS-DP總線技術具有高速（12M）、實時、確定、可靠的特點，傳輸的數據量相對較小。現場總線的介質訪問控制方式滿足工業控制網絡的要求，即通信的實時性和確定性。確定性確保站點每次得到網絡服務間隔和時間是確定的；實時性是指網絡分配給站點的服務時間和間隔可以保證站點完成它確定的任務。

PROFIBUS的特點總結如下：

1、開放性好（目前800～1000多家廠商的產品支持該總線）；

2、傳送速度快，可達12M；

3、節省現場布線，降低工程成本；

4、配置靈活。

科遠股份為本項目配置了符合Profibus DP現場總線標準規范的KM622S主站模件，以及靈活、易用的配置組態工具。

為了確保總線連接的高可靠性，總線系統采用冗余設計，分散式布置。除所有主、從站接口模塊均冗余設計外，還將總線設備分散到不同的總線上，相互冗余的設備分配到不同的現場總線上，確保任何一條總線的故障，均不會影響到整套系統的正常運行。

下面以補給水系統示例說明現場總線系統的配置與連接：

補給水控制系統采用1對冗余的KM940控制器，在I/O分支機架上配置2塊KM622S Profibus DP主站通訊模塊作為主站接口。

補給水現場總線裝置總共設置6只現場總線箱，其中含電源、電氣元件、終端電阻、Y-LINK耦合器、DP/PA耦合器、Profibus光電接口等設備，向上通過Profibus光電接口光纜與KM622S Profibus DP主站通訊模塊相連，向下通過DP通訊電纜與現場電機、電動執行機構、開關量儀表設備設備相連或通過DP/PA耦合器PA通訊電纜與現場儀表相連。

1網段：#1加熱器、#1超濾、#1反滲透的DP設備

2網段：#1化學除鹽等DP設備

3網段：#2加熱器、#2超濾、#2反滲透的DP設備

4網段：#2化學除鹽等DP設備

5網段：#3加熱器、#3超濾、#3反滲透的DP設備

6網段：#3化學除鹽等DP設備

7網段：#1加熱器、#1超濾、#1反滲透的PA設備

8網段：#1化學除鹽等PA設備

9網段：#2加熱器、#2超濾、#2反滲透的PA設備

10網段：#2化學除鹽等PA設備

11網段：#3加熱器、#3超濾、#3反滲透的PA設備

12網段：#3化學除鹽等PA設備

每個KM622S模件最多可支持30個站（從站或分段站），連接DP設備的DP電纜的長度取決于總線通訊速率。

Profibus DP總線通訊速率與DP電纜最大長度的關系如下表所示：

如果在當前波特率下，從站設備的距離超過上述最大長度時，可考慮通過光纜進行通訊距離的延長。

總線示意圖見附件：

6、人機界面的配置

每臺機組設3套操作員站，1套工程師站，1套SIS接口站。輔助車間集中控制系統設3套操作員站，1套工程師站，1套SIS接口站。

操作員站為全功能站，操作畫面矢量縮放，任何顯示和控制功能均能在任一操作員站上完成。畫面數據刷新周期《0.1s。

工程師站除用于程序開發、系統診斷、控制系統組態、數據庫和畫面的編輯及修改外，還安裝有NT6000 Process Device Manager智能設備管理軟件，對通過Profibus總線連接的現場設備進行維護和管理，并通過該軟件，將所有設備信息傳送至所有操作員站和管理信息系統。

7、與SPEEDTRONIC Mark Vie的通訊

燃機采用SPEEDTRONIC Mark Vie控制，NT6000通過GSM協議與燃機控制系統SPEEDTRONIC Mark Vie通訊。NT6000系統的GEGSM接口軟件負責實現與GE的GSM通訊。GEGSM接口軟件通過Ethernet TCI/IP GSM協議，取得GE Mark VI控制系統的實時數據和事件、報警等到數據，同時對外提供OPC或DDE數據服務。為適就系統如工程單位轉換等需要，接口軟件中集成了一般數據運算功能，如：加、減、乘、除、開方等。DCS系統與Mark VI控制系統的數據交換示意圖如下：

GEGSM DDE/OPC Server程序運行界面

通過GSGSM OPC/DDE Servers接口軟件解決了DCS不能直接與非標準協議GSM通訊的難點，為實現聯合循環機組監控信息一體化奠定了基礎。

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