现场总线技术在百万级核电中的应用
整个TXP+TXS系统的信息是通过网络技术传输的,网络结构如上图1。网络由两种总线系统SINEC H1-FO(构成以太网)和SINEC L2-FO(构成PROFIBUS-DP)组成。SINECH1 FO使用光缆作为传输介质。SINEC L2-FO采用PROFIBUS,是一种高速而廉价通信连接,可实现高速数据传输,适用于自动控制系统和在设备级分散的IO之间的通信。SINEC L2-FO(PROFIBUS)总线系统用于正常运行系统仪控设备与安全系统仪控设备之间、正常运行系统与子系统之间、TXP系统自动控制机柜处理器部件之间的信息传输。另外还通过网关实现从安全系统到OM690系统的信息传输。SINEC L2-FO完全基于PROFIBUS过程现场总线标准子集。它的传输速率为1.5 Mbps。TXS中的数据通信也是由SINEC H1 FO总线和PROFIBUS总线系统构成,TXS系统不同的功能计算机之间的通讯是通过PROFIBUS总线来实现,MSI系统通过SINEC H1FO总线收集保护系统的数据,再通过网关把数据传输到TXP系统。

图2 TXS系统的网络结构图
上图1.2为TXS的网络结构图(其中红线为PROFIBUS DP通讯,绿线为SINEC H1 FO通讯),SLLM模件用于PROFIBUS总线网络(SINEC L2)星型耦合器,实现电信号收发功能,实现数据的传输。
2.2.2 PROFUBUS在自动化系统AS620 B中的应用
自动化系统AS620 B是TXP系统自动功能的基本系统,硬件基础是自动处理器AP。AS620B可完成一般的自动任务,如系统和机组的保护、闭环控制等。

图3 AS620B自动化系统
1)AP经柜内总线与安装在柜内子机架上的功能模件连接,构成集中式结构。
2)AP经PROFIBUS-DP现场总线与安放在现场设备附近的信号模件连接,构成分散式结构。
3)AP经PROFIBUS-DP/PA转换,通过串行总线联接仪器仪表与控制系统。
2.2.3 PROFIBUS连接外围辅助系统PLC
核电厂内的公用系统,比如仪用空气压缩系统等采用PLC实现控制并需要与全厂控制系统交换数据的系统均通过PROFIBUS连接到TXP,由PROFIBUS提供实时数据传递和交换。
3.在百万千瓦级核电站中使用现场总线的明显优势:
1.可以大量减少隔离器、端子柜、I/O终端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜子;这样就节省了I/O装置及装置室的空间;
2.由于减少了D/A及A/D变换数量,使精度可以得到提高;
3.减少电缆的用量,大量减少了由传统的就地仪表到控制机柜硬接线数量,费用可以大大降低;
4.可以产生先进的、智能化现场仪表,如多变量变送器和执行器等,使维修预报成为可能;
5.免除主机入口处的“瓶颈”现象,提高系统的安全性和可靠性‧同时也可使主机腾出手来从事优化等工作以提高效益;
6.组态简单,安装、运行、维护简便;
7.用户可以自己择优选择,达到最佳集成;
8. 打破了DCS的封闭性,增加了开放性以及兼容性,将现场总线控制系统(FCS)的优势引入。
4.结束语:
核电站应用现场总线可提高仪控系统的可靠性,安全性;克服DCS系统的封闭性,降低成本提高电站的经济效益,减少运行、维修费用;有利于设计、维修和备品备件的管理;提高了工作效率和管理水平。现场总线技术应用到核电站领域的好处是显而易见的。但是,由于核电站特别是核岛的特殊工作环境,高温,高压同时伴有放射性辐射,出于环境,安全性以及冗余后备的考虑,一些核岛内系统包括反应堆保护以及多样化停堆系统仍然大量采用硬接线的方式,毕竟核安全是我们必须确保的。同时在百万级核电中我们看到可能需要同时使用几种现场总线,兼容性与接口也是需要考虑的课题。
参考文献:
[1] 阳宪惠.现场总线技术及其应用 北京:清华大学出版社,1999年
[2] PROFIBUS技术培训 西门子,1999年
[3] 岭澳核电站核电机组DCS调试,刘元,2006年
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