燃氣分布式能源現(xiàn)場中現(xiàn)場總線的應(yīng)用及故障解析

宋紅娟　邱致猛

摘 要：機組調(diào)試過程中，總線設(shè)備出現(xiàn)問題多種多樣，其中以江蘇金智微機綜保裝置在ovation系統(tǒng)上不能遠方操作為重點解決難題，邀請國內(nèi)總線專家經(jīng)過歷時幾個月的試驗驗證，最終解決問題。發(fā)現(xiàn)只有在整條總線鏈路上所有設(shè)備均各自組態(tài)，總線鏈路上錯誤報文消失，微機綜保裝置接收遠操指令動作正常。說明在設(shè)備與DCS出現(xiàn)不能兼容性問題時候，若用trace軟件查看鏈路上設(shè)備通訊正常，但就地設(shè)備不動做且鏈路上有錯誤報文下發(fā)時，檢查上位機組態(tài)為重點，調(diào)試期間軟件組態(tài)工程師需嚴格按照硬件指示的操作步驟及規(guī)程嚴肅組態(tài)工作，會為后期調(diào)試減少很多不必要麻煩。

關(guān)鍵詞：總線設(shè)備；無效報文；軟件組態(tài)

中圖分類號：X322 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）10-0068-01

隨著智能化、數(shù)字化水平提高，新型電廠建設(shè)中現(xiàn)場總線的使用率越來越高，現(xiàn)場總線突破了DCS系統(tǒng)采用通信專用網(wǎng)絡(luò)的局限，采用了基于公開化、標準化的解決方案，克服了封閉系統(tǒng)所造成的缺陷；另一方面把DCS的集中與分散相結(jié)合的集散系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，變成了新型全分布式結(jié)構(gòu)，把控制功能徹底下放到了現(xiàn)場設(shè)備級，通過高速通訊網(wǎng)絡(luò)，再將設(shè)備信息傳送至上層網(wǎng)絡(luò)，通過專業(yè)總線管理系統(tǒng)實現(xiàn)對機組的日常數(shù)據(jù)維護管理，在提升機組性能和優(yōu)化維修周期及項目上做進一步的指導(dǎo)。經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)場總線技術(shù)已廣泛的應(yīng)用在國內(nèi)外電力、石化、化工等多個行業(yè)。

1 背景簡介

華能桂林燃氣分布式能源有限責(zé)任公司是華能集團第一個分布式能源項目，也是華能集團在廣西的第一個燃氣發(fā)電項目，項目一期建設(shè)三套6F.01級燃機組成的一拖一多軸燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，采用國內(nèi)先進技術(shù)，以城市中水為補給水源，為桂林世界旅游城“一點三星三區(qū)”提供電力，為主城區(qū)公共建筑提供夏季空調(diào)制冷負荷、冬季空調(diào)采暖負荷和生活熱水負荷，通過冷、熱、電三聯(lián)供，實現(xiàn)能源“梯級利用”。

工程設(shè)計初期，以實現(xiàn)數(shù)字化電廠為目標，全廠大于90%熱控設(shè)備采用現(xiàn)場總線，范圍涵蓋PLC、變頻器、電動執(zhí)行機構(gòu)、氣動執(zhí)行機構(gòu)、馬達保護器、閥導(dǎo)、電磁流量計、超聲波液位計及變送器等。設(shè)備型號多樣，變頻器有：ABB510、ABB810，閥門有：奧托克、EMG、愛博得、SND、festo閥導(dǎo)等，執(zhí)行機構(gòu)定位器含：西門子5610系列、ABB V18345系列，馬達保護器涵蓋金智高壓綜保5242、5243、5271，低壓綜保3531、3581系列等。因總線設(shè)備種類繁多，出現(xiàn)問題也多種多樣，解決問題方法及方式嘗試也就隨之進行。本文旨在進行知識的共享與傳播，明確設(shè)備出現(xiàn)問題時的查找方向方法和注意事項，望其他同類電廠能以此為鑒，做好電廠的前期建設(shè)把關(guān)和后期維護工作[1]。

2 設(shè)備故障分析

2.1 現(xiàn)象描述

現(xiàn)場調(diào)試期間，總線鏈路安裝完成，設(shè)備組態(tài)完成，設(shè)備通訊正常，馬達保護裝置狀態(tài)反饋正常，一次操作，馬保分合閘正常，經(jīng)過不固定時間遠方再次分合閘，分合閘故障，查DCS側(cè)指令實際已發(fā)出，但綜保未動作，trace掃描總線鏈路上傳輸報文發(fā)現(xiàn)，鏈路上有無效報文下發(fā)，綜保未能接受正確動作指令。

2.2 方法試驗

總線鏈路上設(shè)備的硬件連接方式為串聯(lián)，即從DCS側(cè)卡件引出總線，依次串聯(lián)就地設(shè)備，最終回到終端電阻箱結(jié)束，整個回路上的設(shè)備有：DP卡件、總線電纜、就地設(shè)備、終端電阻。軟件部分全部分配在DCS，與其他設(shè)備組態(tài)一樣，設(shè)備的信息采集由軟件完成，程序下裝至控制器分配給DP卡件，在對現(xiàn)場總線構(gòu)成軟件硬件了解的基礎(chǔ)上，采用排除法對設(shè)備故障可能原因一一排查。

2.2.1 就地設(shè)備問題排查

為排除就地設(shè)備問題引起開關(guān)分合故障，我們在現(xiàn)場找到一條鏈路上僅包含兩個綜保裝置的鏈路，綜保裝置對應(yīng)電氣開關(guān)名稱為“9144”“9146”，地址分別為“10”“11”。進行分合閘試驗，試驗地址為“10”的開關(guān)分合閘正常，地址為“11”的開關(guān)合閘失敗，就地設(shè)備未動作。更換“9146”地址多次，試驗均失敗，但當(dāng)將地址“10”分配給“9146”時，分合閘試驗，“9146”合閘成功，說明開關(guān)名為“9146”的設(shè)備本身可接收遠方指令，裝置本身并無故障，trace掃描總線鏈路報文發(fā)現(xiàn)，只有當(dāng)?shù)亍?146”地址為“10”時，接收的遙控指令為裝置正確動作指令。其余未動作時，報文下發(fā)均非正確遙控指令，此現(xiàn)象未能解釋為何上位機下發(fā)無效報文，但可排除裝置本身故障問題[2]。

2.2.2 DCS組態(tài)問題排查

比對綜保裝置型號及對應(yīng)的“GSD”配置文件，確認DCS為裝置操作分配的指令位和反饋位組態(tài)正確，開關(guān)電流數(shù)據(jù)采集也正確，且分合閘動作正常的開關(guān)與分合閘失敗的開關(guān)組態(tài)一樣無異常，上位機DCS組態(tài)無偏差。

2.3 拓展延伸

在解決電氣開關(guān)總線問題后，為避免我廠其他設(shè)備也出現(xiàn)類似故障同時舉一反三，專業(yè)對我廠除電氣開關(guān)外，閥門、變頻器等一一進行了排查，對設(shè)備典型故障及時進行了記錄和故障分析，排查過程發(fā)現(xiàn)特福隆集團名下奧托克閥門在進行控制方式轉(zhuǎn)換時，也出現(xiàn)數(shù)據(jù)位需單點拖入才能正常使用狀況，且因為設(shè)備配置模件位數(shù)與上位機的不一致，導(dǎo)致數(shù)據(jù)不能正常顯示，使用時要進行數(shù)據(jù)的高低位切換，閥門反饋才可正常顯示。此外在處理ABB氣動調(diào)節(jié)型閥門過程中，發(fā)現(xiàn)設(shè)備不能切換至“串級”控制，原因為設(shè)備的指令代碼的操作順序不正確，在處理SND閥門時候發(fā)現(xiàn)總線鏈路上波特率的設(shè)置會影響在線路末端設(shè)備的顯示，此設(shè)備在低頻段不能被檢測，而總線在高頻段易受干擾，這就需要找到一個共同適合上位機和就地設(shè)備顯示的波特率，此外針對ABB變頻器、festo閥島、E+H液位計、Siemens流量計、變送器等均出現(xiàn)各類問題，而解決總線問題的方式也不勝枚舉多種多樣[3]。

3 結(jié)語

隨著現(xiàn)場總線的應(yīng)用越來越廣泛，各大新建機組也都采用先進的數(shù)字化管理機制，應(yīng)用現(xiàn)場總線，然每個在建機組情況不一，出現(xiàn)問題也各不相同，從每一個現(xiàn)場的發(fā)現(xiàn)問題解決問題的過程中積累經(jīng)驗，加以借鑒，會減少本工程后期維護及檢修成本，也可以少走很多彎路，施工期間嚴格把關(guān)，組態(tài)過程嚴肅要求，組態(tài)工程師嚴格按照硬件要求分配組態(tài)步序及流程，為后期的調(diào)試工作順利進行打好基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]黃丹，王福林，周霜，李蕊，唐艷梅.我國分布式能源研究進展[J].建筑電氣，2017，36（09）：28-35.

[2]賈世澤.分布式能源系統(tǒng)應(yīng)用案例技術(shù)經(jīng)濟比較[D].北京建筑大學(xué)，2016，18（04）：11-13.

[3]林世平.分布式能源系統(tǒng)中能源與環(huán)境耦合特性及優(yōu)化集成模型研究[D].武漢理工大學(xué)，2011，26（12）：45-46.