火力发电厂现场总线设备的兼容性测试.pdf

第 3 7卷第6期 2 0 1 5年 6月 华 电技 术 t t u a d i a n Te c h n o l o g y V0 1 ． 3 7 No． 6 l u n ． 2 0 1 5 火力发 电厂 现场总线设 备的兼容性测试 崔超 超 西安热工研究院有限公司， 西安7 1 0 0 3 2 摘要 分析了火力发电厂现场总线兼容性测试的重要性 ， 介绍了总线的类型、 作用以及兼容性测试的具体内容， 最大限 度地体现分散控制系统和总线设备在兼容性方面的特点， 为实际工程提供技术支撑。 关键词 火力发电厂； 现场总线； 调试； 兼容性 中图分类号 T M 6 2 1 ． 6 文献标志码 B 文章编号 1 6 7 41 9 5 1 2 0 1 5 0 6 0 0 3 2 0 2 0引言 2 P r o fi b u s 兼容性测试 现场总线设备 的兼容性测试是从 工程角度 出 发， 对现场总线设备的一致性和互操性⋯进行进一 步验证。测试的 目的不是检测总线设备是否能用 ， 而是通过测试掌握总线设备如何使用以及如何处理 应用过程 中遇到问题。兼容性测试是总线设备在实 际工程调试 中顺利应用 的重要技术保障。 1 总线系统概况 目前 ， 国内火力发 电厂应用 的现场总线主要有 过程现场总线 P r o fi b u s 和基金会现场总线 V V 。 P r o fi b u s 总线由 P r o fi b u s F MS ， P r o fi b u s D P和 P r o fi b u s P A系列组成 ， F MS大多被工业 以太网 代替 ， D P大量用于电厂开关量设备控制 ， P A主要用 于 自动化仪表 。P r o fi b u sD P总线 的传输 速率 为 9 ． 6 k b i t ／ s ～1 2 ． 0 Mb i t ／ s ， 9 ． 6 k b i t ／ s 时最大 网段传输 距离为 1 2 0 0 m， 1 2 Mb i l Z s 时最 大 网段传输距 离为 1 0 0 m； 传输介质为屏蔽双绞线或光缆； 包含 1 个一 类 主站和 1个二类主站 的系统 ， 最多可挂接 1 2 4个 站点。P r o fi b u s P A总线传输速率 固定为 3 1 ． 2 5 k b i t／ s ， 最大网段传输距离可达 1 9 0 0 m， 可支持总线 供电和本质安全防爆环境。 F F总线是针对工业过程控制而设计 的一种总 线 ， 分为低速 H1 和高速 HS E两种 ] 前者传输速率 固定 为 3 1 ． 2 5 k b i t ／ s ， 最大 网段传输距离可达 1 9 0 0 m， 可支持总线供电和本质安全防爆环境； 后者基本 被工业以太网所代替。F F总线大量用作火电厂模 拟量 的采集和控制 。 收稿 日期 2 0 1 41 1 1 8 ； 修回日期 2 0 1 5 0 42 7 P r o fi b u s总线 在火 电厂 大量 用 作开 关量 设 备 阀门、 泵、 电机 、 加热器、 电磁 阀岛等 的控制 ， 也可 用作模拟量 的采集和控制。 2 ． 1 基本功能测试 基本功能为通信正常、 数据交换正常。通信正 常指的是分散控制 系统 D C S 和总线设备 配置正 确 ， 相互能检测到通信指示 。数据交换正常指 的是 通信数据能满足现场工艺的需求， 如开关量阀门要 求有设备的远方／ 就地信号、 故障信号、 开关到位信 号 、 开关指令信号等， 模拟量阀门要求有模拟量指令 和反馈。总线设备厂家往往采用不同方式将此类信 号送至 D C S ， 要求 D C S 完成这些信号的获取和处理 并满足现场工艺的需求 。 具体测试 内容如下 。 1 模拟量信息是用数字 打包点 方式还是用 模拟 浮点 方式传输 如果用数字方式 ， 打包点取 得之后如何转换 ； 如果用模拟方式 ， 双方的数据格式 如何统一 。 2 不同总线设备对数据 的存取方式是否一 致 ， 存取方式不 一致需要将传输 点字节高、 低 8位 交换。 3 开关型执行机构和模拟型执行机构是否需 要使能位。 4 总 线 设 备 模 块 配 置 是 否 完 全 匹 配 厂 家 规约。 2 ． 2 冗余性测试 火电厂应用总线的规模越来越大 ， 业主对总线 冗余提出了安全性和可靠性的要求 。 目前 ， P r o fi b u s 总线冗余基本都采用一类主站冗余配置、 通信网络 冗余配置和从站系统冗余配置 的结构 ， 即完全冗 余的两路 P r o fi b u s 数据链 路。如何完整地测试这一 冗余结构必须在兼容性测试 中予 以解决。 第 6期 崔超超 火力发 电厂现场总线设备的兼容性测试 3 3 因为冗余通信的两路完全独立工作， 则测试冗 余链路可以首先测试两路是否能完全独立工作 ， 其 次测试在冗余切换时， 信号是否能保证无扰。这里 需要注意的是， 一类主站冗余配置有些系统是通过 D C S来完成 的， 有些是需要通过软件组态来实现的 ， 不管哪种实现方式 ， 冗余性测试都需满足 以上两点 要求 。 2 ． 3 D P V 1测试 D P V1主要指非循 环数据通信 ， 这些通信数据 能提供设备的实际运行状态 ， 能诊断设备是 否运行 良好， 依靠这些数据， 检修人员不用去现场就能获知 设备的实际状态 。目前 D C S厂家也 都提供 了专用 软件来完成这一功能 ， 大部分的总线设备也 逐渐在 支持这一功能。 D P V1 测试主要测试 总线 设备能否 支持 D P V1 功能 ， 设备能 否和 D C S的专 用软件 建 立通信 并被 D C S软件读取数据。 3 F F总线兼容 性测试 订货阶段 D C S厂家会给 出一个 F F设 备清单 ， 这个设备清单会详细列 出 D C S最新支持的 F F仪表 以及具体版本， 业主在订货时必须严格依照这个设 备清单去订货 ， 清单里的设备原则上已经通过了 F F 产 品的一致性和互操性测试 。尽管如此 ， 兼容性i 贝 0 试依然 十分必要 ， 这是因为 1 F F发布的互操性测 试系统还不十分完善 ， 互操性测试更多倾 向于测试 F F用户规范的一致性 、 检验总线设备 的用户层实现 是否 同 F F用户层规范相符 ， 即使不 同厂家的设 备 都通过测试， 也不能完全保证他们之间能真正互操 作 ； 2 某些 F F设备如总线型阀门定位器本身没 有提供任何调试 界面 ， 给现场调试 带来 了困难 。这 些问题都必须在兼容性测试时予以解决。 3 ． 1 基本功能测试 基本功能为通信正常、 数据正常。一般来说， 所 采购的设备在 D C S厂家提供的设备清单里， D C S工 作正常 、 接线正常 ， 设备的通信一般不会有问题 。 3 ． 2设备配置测试 通信正常 ， 但数据不一定 能满足工艺要求 。一 般要对设备进行配置， 尤其是对液位、 阀门、 分析仪 表等复杂仪表和设备进行配置， 这部分的配置既可 以在设备本身完成， 也可以通过设备管理软件来完 成。大量的设备诊断信息、 报警信息也都可以从设 备管理软件中获得， 这些诊断和报警信息提供了设 备 的真实状态 ， 对兼容性测试十分有用 。 F F总线 提供 了 3种类 型的用户应 用块 资源 块 、 变换块及功能块 。资源块一般用于显示设备 的制造厂商、 模块型号及设备材质等 ； 转换块是变送 器和传感器的接口， 用于读取传感器数据， 仪表的量 程标定、 线性化以及对传感器进行组态一般都在转 换块内完成 ； 功能块主要用作信号采集和控制 ， 即可 理解为常规的 A I ， A O等。要取得满足工艺的数据 ， 往往需要对这 3种用户应用块都进行正确 的配置。 F F设备 的复杂性和多样性决定了 F F总线的兼 容性测试不仅需要测试人员对 D C S和 F F设备十分 熟悉 ， 同时也要熟知 F F总线协议 j 。 在完成 了所有总线测试后 ， 需要对测试 数据做 详细的记录， 对设备版本、 D C S版本、 设备数据／ 设备 描述 G S D ／ D D 文件版本 、 D C S配置方法 、 设备接线 情况 、 设备的单体调试等做详细的记录 ， 出具完整的 试验报告 ， 作为总线设备现场调试的技术依据 J 。 4 结论 作为总线调试工作前期重要的一环， 兼容性测 试应该引起足够的重视。国内火电厂的工程经验证 明 ， 兼容性测试必须深入 、 细致 ， 报告 内容必须全面 ， 如此 ， 现场调试时技术依据充分， 调试工作就会开展 顺利 ； 反之 ， 兼容性测试做得不够 ， 现场调试则会 出 现较大困难 。 参考文献 [ 1 ] 林强 ， 李震刚， 阳宪惠． 基金会现场总线的测试技术 [ J ] ． 仪器仪表标准化与计量， 2 0 0 0 3 5 8 ． [ 2 ] 崔逸群 ， 颜渝坪， 王春利， 等． F F和 P r o fi b u s 现场总线在 火电厂的应用研究[ J ] ． 热力发电， 2 0 0 6 2 4 0 4 4 ． [ 3 ] 崔逸群 ， 李哲毓， 颜渝坪． P r o fi b u s 现场总线 P r o fi b u s D P 冗余通信网络研究[ J ] ． 热力发电， 2 0 1 2 ， 4 1 6 5 4 5 6 ． [ 4 ] 郑耿， 贾永乐． 基金会现场总线互操性测试系统分析 [ J ] ． 测控技术， 2 0 0 2 ， 2 1 3 2 8 3 0 ． [ 5 ] 刘建昌， 陈智锋， 钱晓龙 ， 等． P r o fi b u s与基金会现场总线 [ J ] ． 基础自动化， 2 0 0 1 1 1 4 ． [ 6 ] D L ／ T 1 2 1 2 --2 0 1 3火力发电厂现场总线设备安装技术导 则[ S ] ． [ 7 ] 马玉敏． 现场总线技术在火 电厂的应用 [ J ] ． 华电技术 ， 2 0 1 0， 3 2 5 3 8 4 0 ． [ 8 ] 阳宪惠． 现场总线技术及其应用[ M] ． 2版． 北京 清华大 学出版社， 2 0 0 8 ． [ 9 ] 姚竹亭， 王宪朝， 郝玉杰， 等． 现场总线 P R O F I B U S技术及 应用[ J ] ． 华北工学院学报， 2 0 0 1 ， 2 2 3 2 2 7 2 3 1 ． 本文责编 刘芳 作者简介 崔超超 1 9 8 4 一 ， 男 ， 陕西咸 阳人 ， 工程师， 从事电厂 自 动控制方面的研究工作 E m a i l f k s z 2 3 1 6 3 ． c o i n 。