現(xiàn)場總線技術(shù)在百萬級(jí)核電中的應(yīng)用
整個(gè)TXP+TXS系統(tǒng)的信息是通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)傳輸?shù)?,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如上圖1。網(wǎng)絡(luò)由兩種總線系統(tǒng)SINEC H1-FO(構(gòu)成以太網(wǎng))和SINEC L2-FO(構(gòu)成PROFIBUS-DP)組成。SINECH1 FO使用光纜作為傳輸介質(zhì)。SINEC L2-FO采用PROFIBUS,是一種高速而廉價(jià)通信連接,可實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸,適用于自動(dòng)控制系統(tǒng)和在設(shè)備級(jí)分散的IO之間的通信。SINEC L2-FO(PROFIBUS)總線系統(tǒng)用于正常運(yùn)行系統(tǒng)儀控設(shè)備與安全系統(tǒng)儀控設(shè)備之間、正常運(yùn)行系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間、TXP系統(tǒng)自動(dòng)控制機(jī)柜處理器部件之間的信息傳輸。另外還通過網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)從安全系統(tǒng)到OM690系統(tǒng)的信息傳輸。SINEC L2-FO完全基于PROFIBUS過程現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)子集。它的傳輸速率為1.5 Mbps。TXS中的數(shù)據(jù)通信也是由SINEC H1 FO總線和PROFIBUS總線系統(tǒng)構(gòu)成,TXS系統(tǒng)不同的功能計(jì)算機(jī)之間的通訊是通過PROFIBUS總線來實(shí)現(xiàn),MSI系統(tǒng)通過SINEC H1FO總線收集保護(hù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù),再通過網(wǎng)關(guān)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絋XP系統(tǒng)。
圖2 TXS系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖
上圖1.2為TXS的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)圖(其中紅線為PROFIBUS DP通訊,綠線為SINEC H1 FO通訊),SLLM模件用于PROFIBUS總線網(wǎng)絡(luò)(SINEC L2)星型耦合器,實(shí)現(xiàn)電信號(hào)收發(fā)功能,實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
2.2.2 PROFUBUS在自動(dòng)化系統(tǒng)AS620 B中的應(yīng)用
自動(dòng)化系統(tǒng)AS620 B是TXP系統(tǒng)自動(dòng)功能的基本系統(tǒng),硬件基礎(chǔ)是自動(dòng)處理器AP。AS620B可完成一般的自動(dòng)任務(wù),如系統(tǒng)和機(jī)組的保護(hù)、閉環(huán)控制等。
圖3 AS620B自動(dòng)化系統(tǒng)
1)AP經(jīng)柜內(nèi)總線與安裝在柜內(nèi)子機(jī)架上的功能模件連接,構(gòu)成集中式結(jié)構(gòu)。
2)AP經(jīng)PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線與安放在現(xiàn)場設(shè)備附近的信號(hào)模件連接,構(gòu)成分散式結(jié)構(gòu)。
3)AP經(jīng)PROFIBUS-DP/PA轉(zhuǎn)換,通過串行總線聯(lián)接儀器儀表與控制系統(tǒng)。
2.2.3 PROFIBUS連接外圍輔助系統(tǒng)PLC
核電廠內(nèi)的公用系統(tǒng),比如儀用空氣壓縮系統(tǒng)等采用PLC實(shí)現(xiàn)控制并需要與全廠控制系統(tǒng)交換數(shù)據(jù)的系統(tǒng)均通過PROFIBUS連接到TXP,由PROFIBUS提供實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳遞和交換。
3.在百萬千瓦級(jí)核電站中使用現(xiàn)場總線的明顯優(yōu)勢:
1.可以大量減少隔離器、端子柜、I/O終端、I/O卡件、I/O文件及I/O柜子;這樣就節(jié)省了I/O裝置及裝置室的空間;
2.由于減少了D/A及A/D變換數(shù)量,使精度可以得到提高;
3.減少電纜的用量,大量減少了由傳統(tǒng)的就地儀表到控制機(jī)柜硬接線數(shù)量,費(fèi)用可以大大降低;
4.可以產(chǎn)生先進(jìn)的、智能化現(xiàn)場儀表,如多變量變送器和執(zhí)行器等,使維修預(yù)報(bào)成為可能;
5.免除主機(jī)入口處的“瓶頸”現(xiàn)象,提高系統(tǒng)的安全性和可靠性?同時(shí)也可使主機(jī)騰出手來從事優(yōu)化等工作以提高效益;
6.組態(tài)簡單,安裝、運(yùn)行、維護(hù)簡便;
7.用戶可以自己擇優(yōu)選擇,達(dá)到最佳集成;
8. 打破了DCS的封閉性,增加了開放性以及兼容性,將現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)(FCS)的優(yōu)勢引入。
4.結(jié)束語:
核電站應(yīng)用現(xiàn)場總線可提高儀控系統(tǒng)的可靠性,安全性;克服DCS系統(tǒng)的封閉性,降低成本提高電站的經(jīng)濟(jì)效益,減少運(yùn)行、維修費(fèi)用;有利于設(shè)計(jì)、維修和備品備件的管理;提高了工作效率和管理水平?,F(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用到核電站領(lǐng)域的好處是顯而易見的。但是,由于核電站特別是核島的特殊工作環(huán)境,高溫,高壓同時(shí)伴有放射性輻射,出于環(huán)境,安全性以及冗余后備的考慮,一些核島內(nèi)系統(tǒng)包括反應(yīng)堆保護(hù)以及多樣化停堆系統(tǒng)仍然大量采用硬接線的方式,畢竟核安全是我們必須確保的。同時(shí)在百萬級(jí)核電中我們看到可能需要同時(shí)使用幾種現(xiàn)場總線,兼容性與接口也是需要考慮的課題。
參考文獻(xiàn):
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