基于现场总线的电动执行机构在电站工程的应用研究

　　图1为一组现场总线电动执行机构的硬件配置结构，另一组的网络及硬件配置与此完全相同。17个执行机构由Profibus DP总线串联接至光电转换器OLM1，通过光纤传输，将总线上的信号传送到电子间机柜中的OLM2，再经Profibus DP总线将信号传到通信和存储模块IM 308C，最后通过RS-485总线到达控制处理器PA。PA作为底层处理器全部挂在工厂总线网，工程师站可通过工厂总线网对所有总线执行机构进行组态。连接在终端总线网的操作员站可通过工厂总线网、PA对执行机构进行开、关、停等操作。

　　OLM1布置于现场控制箱中，OLM2、IM308C及PA都布置于电子间DCS机柜，具体布置如图2所示。由于AUMA现场总线电动执行机构的控制单元均配有双通道Profibus DP冗余总线接口，故主站PA、IM 308C、电源模块及所有总线配置都是冗余的，进一步提高了系统运行的安全性。

图2 电子间DCS机柜内部布置图

　　3.3 控制的软件实现

　　作为现场总线电动执行机构，其运行模式与普通执行机构相比有一定的特殊性。用户首先对安装完毕的设备进行物理地址和与阀门相关参数的设定，可通过执行机构本体上的液晶显示器和按钮盘实现。

　　在硬件结构建立后，用户需在工程师站完成通信程序和系统组态软件，写入IM 308C的存储单元FLASHROM(快速可擦写可编程只读存储器)中，包括对各个执行机构物理地址与执行机构本体的匹配设定和开、关、停控制及故障监控的实现。组态程序可看作工程师站的一个模块，对执行机构控制参数的设定及修改等操作均可通过该模块完成。

　　在组态完成、地址设定匹配后，启动IM 308C，运行位于FLASHROM中的用户程序，建立网络结构，通过对AUMA电动执行机构上物理地址的确认建立网络连接，同时根据执行机构厂家提供的设备描述文件读取相应设备信息，实现各个设备的识别，从而实现执行机构接收集控室的运行指令和反馈阀门状态。执行机构的闭环运算以及与其它设备间联锁等开环运算，在主站AP中以10ms为周期进行，并以数字量形式直接传至AUMA执行机构的PROFIBUS DP接口，从而完成对电动执行机构的控制。宁海电厂分散控制系统采用西门子Teleperm-XP，图3所示为该系统的操作员站闭式循环水系统AUMA MATIC执行机构的操作画面，任何开、关、停操作最后都必须以点击绿色界面左下角"EXECUTE"键来完成操作内容。

图3 AUMA现场总线执行机构操作画面

　　3.4 应用效果

　　一种新型设备的应用，其优势最终在运行时得以检验。浙江国华宁海电站2号、3号机组顺利通过168小时无故障运行投产，所有AUMA现场总线执行机构运行正常。通过现场总线与DCS的通信，AUMA电动执行机构的开、关、故障等信息得以反馈，集控室操作员可根据实际运行要求对执行机构进行远程手操。当AUMA电动执行机构故障时，可在工程师站将该节点从总线网络中删除以进行检修，而不会影响总线上其他节点设备的运行与监控，与DCS控制模块故障相比，大大提高了系统运行的安全性。

　　与常规电动执行机构比较，现场总线执行机构在设计、安装、调试的各个应用环节也体现着自己的优势。在设计过程中，各电动执行机构信号无需以硬接线形式单独接入DCS卡件通道和开列常规电缆并计算长度，而只需以整个网络为单位对总线的总长度进行估算，节省了大量电缆。施工时，无需考虑电缆的芯芯对接，而只需完成总线输入和输出的插拔式连接，减少了大部分工作量，并为维护和检修提供便利。给总线执行机构设定与工程师站匹配的物理地址且通信状态良好，就表征调试完毕，大大减少了可能出现的调试问题和故障点。