CN204790516U - 火电厂现场总线系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及热控技术领域，公开了一种火电厂现场总线系统，该系统包括：以太网总线，连接DCS控制器(2)和监控级设备(1)；过程现场总线，连接所述DCS控制器(2)和该过程现场总线支持的总线执行设备(3)；基金会现场总线，总线连接所述DCS控制器(2)和该基金会现场总线支持的总线执行设备(3)。通过上述技术方案，采用本实用新型提供的火电厂现场总线系统，可以解决单一现场技术总线应用带来的技术短板，充分发挥各自总线优点。拓展了现场总线技术的应用方式和应用领域，适应火力发电厂数字化建设的需求。
Description
技术领域
本实用新型涉及热控技术领域，具体地，涉及一种火电厂现场总线系统。
背景技术
现场总线技术已经成为建设数字化电厂的基础，是目前自动化技术的热点和发展趋势。对于火电厂过程控制而言，在目前发展应用比较成熟的总线技术协议中，主要为过程现场总线PROFIBUS(ProcessFieldbus)和基金会现场总线FF(FoundationFieldbus)这两种标准总线通信协议。其中，FF较适用于连续量控制(取代4～20mA模拟量)，能够完成较单纯的单回路或串级调节任务。但是对于存在多回路耦合的复杂控制，如果网段、设备分布设计不当，直接影响到工艺系统及设备的安全运行；而PROFIBUS较适用于离散量控制，同时也适用于连续量控制(在连续量控制方面略逊于FF总线)。
根据各DCS系统的总线通信支持技术，目前市场上基于现场总线控制技术的典型DCS系统一般都采用了过程现场总线PROFIBUS(ProcessFieldbus)和基金会现场总线FF(FoundationFieldbus)这两种标准总线通信协议中的一种，各有优劣。现有总线控制系统无法充分利用两大现场总线技术的各自优势，同时满足过程模拟量调节和离散量控制高品质要求；另外，现有现场总线控制系统的应用范围在火电厂的使用受到限制，其技术应用不能满足目前大型火电燃煤机组数字化、智能化建设的需要。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种火电厂现场总线系统，该火电厂现场总线系统解决单一现场技术总线应用带来的技术短板，充分发挥各自总线优点。拓展了现场总线技术的应用方式和应用领域，适应火力发电厂数字化建设的需求。
为了实现上述目的，本实用新型提供一种火电厂现场总线系统，该系统包括：以太网总线，连接DCS控制器和监控级设备；过程现场总线，连接所述DCS控制器和该过程现场总线支持的总线执行设备；基金会现场总线，总线连接所述DCS控制器和该基金会现场总线支持的总线执行设备。
优选地，所述监控级设备包括工程师站、操作员站和计算站。
优选地，所述总线执行设备包括锅炉、汽机、电气设备、公用辅助设备中的一者或多者。
优选地，所述过程现场总线包括DP总线和PA总线。
优选地，所述基金会现场总线包括HSE总线和H1总线。
优选地，该系统还包括为所述总线执行设备供电的不间断电源和保安电源。
优选地，该系统还包括过程现场总线通信模块和基金会现场总线通信模块，与所述DCS控制器连接。
优选地，该系统还包括备用现场控制站、备用以太网、备用总线通信模块的其中一者或多者。
通过上述技术方案，采用本实用新型提供的火电厂现场总线系统，利用多种现场总线(例如PROFIBUS和FF总线)连接总线执行设备和DCS控制器，可以解决单一现场技术总线应用带来的技术短板，充分发挥各自总线优点。拓展了现场总线技术的应用方式和应用领域，适应火力发电厂数字化建设的需求。
本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：
图1是本实用新型提供的火电厂现场总线系统的结构示意图。
图2是本实用新型提供的火电厂现场总线系统的FF总线网络结构示意图；
图3是本实用新型提供的火电厂现场总线系统的PROFIBUS总线网络结构示意图。
附图标记说明
1监控级设备2DCS控制器
3总线执行设备
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。
图1是本实用新型提供的火电厂现场总线系统的结构示意图。如图1所示，本实用新型提供一种火电厂现场总线系统包括：以太网总线，连接DCS控制器2和监控级设备1；过程现场总线，连接所述DCS控制器2和该过程现场总线支持的总线执行设备3；基金会现场总线，连接所述DCS控制器2和该基金会现场总线支持的总线执行设备3。所述监控级设备1包括工程师站、操作员站和计算站。所述总线执行设备3包括锅炉、汽机、电气设备、公用辅助设备中的一者或多者。
火电厂现场总线系统可以采用DCS(distributedcontrolsystems)分布式控制系统，分为现场级、监控级、控制级和管理级，管理级设备包含的内容比较广泛，有厂级管理计算机和各台机组的管理计算机。它所面向的使用者是厂长、经理、总工程师、值长等行政管理或运行管理人员。
监控级设备1包含操作员站、工程师站、计算站等，操作员站是运行人员与分散型控制系统相互交换信息的人机接口设备。工程师站是为了便于控制工程师对分散控制系统进行配置、组态、调试、维护等工作所设置的工作站。计算站是实现对生产过程的重要参数进行连续纪录、监督和控制。
控制级设备接收由现场设备如传感器、变送器来的信号按照一定的控制策略计算出所需的控制量并送回到现场的执行器中去。过程控制站可以同时完成模拟量连续控制、开关量顺序控制功能也可能仅完成其中的一种控制功能。
现场级设备可以为总线执行设备3，可以包括各类传感器、变送器和执行器等，它们将生产过程中的各种物理量转换为电信号，也可以包括锅炉、汽机、电气设备、公用辅助设备中的一者或多者，利用过程现场总线和基金会现场总线，运行锅炉、汽机、电气、公用辅助等系统，实现DCS控制系统对支持不同总线通信协议设备的控制和监控。
优选地，连接DCS控制器2和总线执行设备3的总线可以包括过程现场总线和基金会现场总线，还可以为TS61158现场总线、ControlNet和Ethernet/IP现场总线、P-NET现场总线、SwiftNet现场总线、WorldFIP现场总线、Interbus现场总线和PROFInet现场总线等，由于使用条件和使用领域等因素，本实用新型优选采用Profibus(ProcessFieldbus)过程现场总线以及FF(FoundationFieldbus)基金会现场总线。
优选地，该系统还包括为所述总线执行设备3供电的不间断电源和保安电源。所述DCS控制器2与所述监控级设备1通过以太网通信。该系统还包括备用现场控制站、备用以太网、备用总线通信模块的其中一者或多者。
现场总线是全方位完全冗余的，现场控制站、以太网、总线通信模块等均冗余。网络连接提供冗余的光缆连接方案，支持冗余、非冗余、线性、星型、环形等网络结构；电子间与就地柜间采用了冗余光缆连接。就地柜供电采用了冗余电源，不间断电源(UPS)和保安电源两路供电，保证了电源的可靠性。
优选地，该系统还包括过程现场总线通信模块和基金会现场总线通信模块，与所述DCS控制器2连接。
通过支持不同的通信协议的总线(PROFIBUS，FF总线等)，利用各专用通信接口和总线通信模块，引入不同的总线执行设备3，组成总线网路通信系统，实现DCS控制器2对支持不同总线通信协议设备的控制与监控。即利用DCS控制器2与I/O系统间的一级网路的现场总线来实现。不同现场总线通过特定的通信接口设备及介质来实现总线通信，现场总线采用远程布置方案，利用DCS控制器2的现场总线通信方式进行。PROFIBUS，FF总线由DCS控制器2控制，通过各自的通信模块中的通信协议进行通信，各自的通信模块为各自对应特有。
FF总线和PROFIBUS总线的通信方法为现有技术，在此不多赘述，下面为本实用新型使用的FF总线和PROFIBUS总线的架构：
图2是本实用新型提供的火电厂现场总线系统的FF总线网络结构示意图。如图2所示，所述基金会现场总线包括HSE总线和H1总线。FF总线网路通过FF专用总线通信模块与控制器连接通信，包括1个HSE网，H1总线连接可以有多个。FF子系统由FF连接设备(LD)组成，FF连接设备(LD)与使用高速以太网(HSE)协议的设备进行通信。通常1个FF连接设备(LD)可以提供多个FFH1网段。FF连接设备带一个42c的设备类，其允许这些在H1网段循环发布的过程数据发布到HSE网段上。使用HSE发布功能，可以在不同H1网段上的设备与HSE网段的设备组态循环数据通信。HSE网络支持总线型、星型及环型结构，通信速率100Mbits/s，传输介质、距离与标准以太网相同。
图3是本实用新型提供的火电厂现场总线系统的PROFIBUS总线网络结构示意图。如图3所示，所述过程现场总线包括DP总线和PA总线。PROFIBUS总线网路通过PROFIBUS专用通信卡与控制器连接通信，主要分DP总线和PA总线2种网段，主站间按令牌环方式，主站和从站间按主从方式工作。传输介质为屏蔽双绞线(分DP总线和PA总线两种)，PA总线通过DP/PACOUPLE耦合器转化为DP总线连接到控制站上。
在现场总线控制系统中，除通过DCS控制器内部运算来控制现场总线设备外，还可以进行总线设备之间的现场控制，无需经过DCS的AP控制器，通过现场总线设备的内部功能块运算，利用总线虚拟通信技术，读取需要的控制信息，完成简单的自动化控制功能。
通过上述技术方案，采用本实用新型提供的火电厂现场总线系统，利用多种现场总线(例如PROFIBUS和FF总线)连接总线执行设备和DCS控制器，可以解决单一现场技术总线应用带来的技术短板，充分发挥各自总线优点。拓展了现场总线技术的应用方式和应用领域，适应火力发电厂数字化建设的需求。
以上结合附图详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于上述实施方式中的具体细节，在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本实用新型的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本实用新型对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本实用新型的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本实用新型的思想，其同样应当视为本实用新型所公开的内容。
Claims (8)
1.一种火电厂现场总线系统，其特征在于，该系统包括：
以太网总线，连接DCS控制器(2)和监控级设备(1)；
过程现场总线，连接所述DCS控制器(2)和该过程现场总线支持的总线执行设备(3)；
基金会现场总线，总线连接所述DCS控制器(2)和该基金会现场总线支持的总线执行设备(3)。
2.根据权利要求1所述的火电厂现场总线系统，其特征在于，所述监控级设备(1)包括工程师站、操作员站和计算站。
3.根据权利要求1所述的火电厂现场总线系统，其特征在于，所述总线执行设备(3)包括锅炉、汽机、电气设备、公用辅助设备中的一者或多者。
4.根据权利要求1所述的火电厂现场总线系统，其特征在于，所述过程现场总线包括DP总线和PA总线。
5.根据权利要求1所述的火电厂现场总线系统，其特征在于，所述基金会现场总线包括HSE总线和H1总线。
6.根据权利要求1所述的火电厂现场总线系统，其特征在于，该系统还包括为所述总线执行设备(3)供电的不间断电源和保安电源。
7.根据权利要求1所述的火电厂现场总线系统，其特征在于，该系统还包括过程现场总线通信模块和基金会现场总线通信模块，与所述DCS控制器(2)连接。
8.根据权利要求1所述的火电厂现场总线系统，其特征在于，该系统还包括备用现场控制站、备用以太网、备用总线通信模块的其中一者或多者。
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| CN (1) | CN204790516U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109144009A (zh) * | 2018-09-17 | 2019-01-04 | 中国能源建设集团广东省电力设计研究院有限公司 | 现场设备的监控方法、装置和系统 |
| CN112180881A (zh) * | 2020-10-22 | 2021-01-05 | 华能青岛热电有限公司 | 一种火电机组主控dcs跨区数据通讯整合系统 |
| WO2023125994A1 (zh) * | 2021-12-31 | 2023-07-06 | 浙江中控技术股份有限公司 | 一种基金会现场总线冗余方法和装置 |
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