PROFIBUS现场总线技术及其在电力行业中的应用

PROFIBUS总线具有下面特点:
1.用一根串行的数字总线替代传统的并行24V信号和4～2OmA模拟信号
2.通过一根双芯屏蔽电缆连接中央控制器和现场设备
3.同样适用于防爆环境和有安全要求的应用:一个系统适合于不同的应用
4.数据和电源通过同一根电缆传输(PA)
5.对于所有的设备，只需要一个通用的组态和工程工具
6.连接不同厂商的设备
7.开放的、不依赖于厂商的现场总线，并符合IEC61158国际标准(Type3)
三、Profibus系统在循环流化床锅炉控制系统的应用方案
在下面的论述中，我们将以电厂循环流化床锅炉机组控制系统为例，介绍一下现场总线技术在电厂的应用。
电厂控制分成:过程控制系统和辅机控制系统
主机控制系统:
· 数据采集 (DAS)
· 模拟量控制 (MCS)
· 发电机-变压器组和厂用电源系统顺序控制 SCS(G/A)]
· 锅炉炉膛安全监控系统 (FSSS)
· 汽轮机电液控制系统 (DEH)
· 辅机控制系统:
· 输煤程控:
· 化学水处理:
· 除尘除灰:
· 脱硫系统:
近年来，循环流化床锅炉在国内外都得到了广泛的应用，其高效、节能、环保等优点是众所周知的
3.1 系统构成
控制系统选用了西门子公司的过程控制系统。采用西门子工控机，配有STEP7 V5.2 编程软件，WinCC6.0监控软件为上位机监控系统。
下位机监控系统组成:两套西门子PLC—CPU 417-2DP,四个ET2OOM工作站。以PROFI-BUS-DP和PROFIBUS-PA作为其现场总线，CP连接的以支持Profibus协议的PROFIBUS作为系统总线。
3.2 监控系统:
监控系统由一个操作员站和一个工程师站组成。操作员站主要完成与下位机的数据交换(数据采集)，显示各种已组态好的系统流程画面、参数显示画面、控制画面、趋势曲线、报警画面，报表打印及控制参数设置等功能。使操作员可以及时的了解整个锅炉的运行情况，并采用有效的控制，以保证生产稳定运行。工程师站主要完成整个监控系统的运行组态，监控数据库组态及显示，各种显示及控制画面的组态，报警组态，事件纪录及显示和实事及历史趋势显示。
3.3 控制方案说明
在控制方案中床温及锅炉负荷采用模糊控制;锅炉液位、过热蒸汽温度，炉膛压力、料床高度、除氧压力、除氧器液位都采用了传统的PID调节回路。
在WINCC中建立模糊控制规则输入表。通过多变量模糊控制设计工具，并且在WinCC画面中编辑了脱硫配方的计算及锅炉效率，水、煤、气、电等参数累计及瞬时的显示。WINCC中建立模糊控制规则输入表建立连接，即可将模糊控制规则下载到PLC中去。规则控制表可根据锅炉的实际工作情况进行适时修改。
由于西门子冗余系统采用了时间同步的专利技术，可以保证以最快的速度进行主从切换，而且其现场总线网络也采用了冗余的PROFIBUS技术，保证了系统的可靠性。对于仪表总线可采Y-LINK连接到Profibus PA仪表上。
系统过程控制级的硬件结构如图2所示。

在这个系统中，充分体现了西门子新一代过程控制系统的优势。使用的组态软件是西门子的STEP75.2，由于其友好的用户功能，标准化的PLC编程语言，结构化的编程思想，优良的测试功能，用户带来了很大的方便。利用其集成的标准PID控制软件包，能很好的实现传统的PID调节。利用模糊控制软件包可建立模糊系统。模糊控制可用于自动化的所有层次，从单独的控制器到整个系统的优化。将模糊控制与经典的PID控制器相结合，可以达到最优的控制目的。
对于系统的监视和控制，西门子的WlNCC 6.0，它是在PC基础上的全面开放的新一代的人机界面监控系统。WINCC提供成熟可靠的操作，无论简单、复杂任务，都能有效的组合，恰当的处理。
四、结束语
Profibus技术从2000年开始已成功应用于辅机程控中，特别是在四川厂安电厂辅机控制系统中，现场设备的控制全部采用了Profibus技术，得到了用户的高度评价。尤其是与传统集中控制比较，从系统设计、安装调试、维护及扩展上，现场总线技术的优势十分明显，为实现无人值守的自动化远程监控提供了技术装备基础。