FF和PROFIBUS现场总线控制系统应用
火电厂几种主流DCS系统介绍讲解
DCS系统概述
现场仪表标准之战结束，进入工程实践阶段，多 种总线并存的局面已经形成。FF基金会现场总线 技术主动融入DCS系统中，或者称：经过互操作 性认证的DCS系统是FF的主系统。目前已注册的 有11个公司的20个主控系统，涵盖了世界上大部 分DCS系统。 这种理念已经得到工程实践的考验，而且形 成共识，国内外已有在电厂采用现场总线的 工程业绩。
日立
HIACS-5000M 系统是日立公司最新推出的 DCS控制系统，其系统是两级控制结构, 即 监视控制级和过程控制级。监视控制级包 括操作员站 (POC) 、历史数据站(HDS) , 打印站(PRS) 等设备; 过程控制级由一些过 程控制站( H04-M/CX) 、数据采集站( H04M/CX ) 和工程师站 (EWS) 构成。
EDDL设备描述语言和系统集成技术以及在 此基础上形成的设备管理系统(AMS)已经成 为基础自动化不可分割的一部分，而且逐 渐扩大资产管理范围，包括设备信息平台、 智能设备管理系统、机械设备管理系统、 性能检测系统等。目前资产管理系统在世 界上已应用了1000多套，全生命周期的企 业资产管理和工程管理的理念正在形成。
不能简单认为是硬件质量问题如果在短时间内发生大量的模件损坏而且是不同批次的器件其损坏的原因应从软件故障去考虑如dpu负荷率过高会导致功耗增加通讯负荷率过高会增加电源系统的平均负载等在某些工程中dcs主干通讯网络使用了较多的非屏蔽双绞线如某改造机组电子室至工程师室使用非屏蔽双绞线utp达60m以上很可能这是导致通讯故障的主要原因
ABB
ABB在“Industrial IT”的架构下，由ABB贝 利Infi90 open形成的Symphony．系统基础 上，进一步开发了800系列的新产品，推出 Industrial lT Symphony最新的DCS系统。 其中，800 XA系统通过了现场总线基金会 的互可操作性测试(在扩大范围的程序下的 HIST测试)。800XA已有用于大型电厂的业 绩。
(完整)现场总线技术的发展与应用
现场总线技术的发展与应用摘要：现场总线作为一种开放的、全数字化、双向、多站的通信系统,近年来得到了迅猛的发展和应用。
为此本文阐述了现场总线的发展和多现场总线技术的应用。
关键字:现场总线自动化控制系统1 概述在计算机自动控制系统急速发展的今天，特别是考虑到现场总线已经普遍地渗透到自动控制的各个领域的现实，现场总线必将成为电工自动控制领域主要的发展方向之一。
现场总线技术一直是国际上各大公司激烈竞争的领域；并且国外大公司已经在大力拓展中国市场，发展我国的现场总线产品已经刻不容缓。
现场总线对自动化技术的影响意义深远。
当今可以认为现场总线是提高自动化系统整体水平的基础技术，对国民经济影响重大。
因此,要在自动化领域中推广应用和发展现场总线。
现场总线是近年来自动化领域中发展很快的互连通信网络,具有协议简单开放、容错能力强、实时性高、安全性好、成本低、适于频繁交换等特点。
目前，国际上各种各样的现场总线有几百种之多，统一的国际标准尚未建立。
较著名的有基金会现场总线（FF）、HART现场总线、CAN现场总线、LONWORKS现场总线、PROFIBUS 现场总线、MODBUS、PHEONIX公司的INTERBUS、AS－INTERFACE总线等.自动化控制系统就是通信网络把众多的带有通信接口的控制设备、检测元件、执行器件与主计算机连接起来，由计算机进行智能化管理,实现集中数据处理、集中监控、集中分析和集中调度的新型生产过程控制系统。
从目前国内外自动化控制系统所应用的现场总线来看，主要有PROFIBUS、MODBUS、LONWORKS、FF、HART、CAN等现场总线。
以上系统基本上都是采用单一的现场总线技术,即整个自动化控制系统中只采用一种现场总线，整个系统构造比较单一。
现场总线已不仅仅是一个新技术领域或新技术问题，在研究它的同时，我们发现它已经改变了我们的观念；如何去看待现场总线，要比研究它的技术细节更为重要.1.1现场总线是一个巨大的商业机会一项权威报告声称现场总线的应用将使控制系统的成本下降67％；巨大的商业利益直接导致产生一个巨大的市场，并且促使传统市场萎缩，从而引发技术进步。
和利时现场总线在电厂应用
控制网A
PROFIBUS-DP
控制网B
SM131
FM1203 FM1203
光纤 分线
盒
从站：模块以及现场总线设备 Nhomakorabea光缆
现场总线柜
光纤 分线
盒
FM1203 FM1203
DP A网 DP B网
通讯 通道1
通讯 通道2
现场DP设备（冗余通讯接口） ，最多31台
终端电阻 终端电阻
PA LINK
终端电阻
终端电阻 终端电阻
主要内容
现场总线控制系统在电厂大型机组的应用
和利时提供 的现场总线 解决方案、 特点及应用
和利时现场总线控制系统结构 总线接入对DCS影响分析 总线项目与常规DCS项目实施的区别 和利时DCS总线系统与国外DCS系统对比
和利时提供 的现场总线解决方案、特点及应用
特点
– DCS控制层网络
采用冗余 Profibus 现场总线控制 – 总线所有传输和控 制设备均自主研发 、生产
和利时提供 的现场总线解决方案、特点及应用
措施
上下级总线网络采用双光纤 环路设计，下级LINK与总线
设备构成公共系统
总线网络支持分段设计
DP/PA LINK/DP Y-LINK冗 余配置，切换无扰动
DP模块具有强大的监示诊 断功能
实现可靠性要求
实现物理上的隔离，下级 故障不影响上级
局部故障不影响到整体的 安全性
tCycle=(317*22+11*16*22)/1500000+(317*17+11*6*17)/1500000+(317*9+11 *6*9)/500000+(317*9+8*6*9)/31250=123.46ms
现场总线及PROFIBUS总线技术在电厂的应用
２０１ ４正
山东 工 业 技 术
第０ １ 期
现场总线及 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 总线技术在电厂的应用
周 洪 （ 北京 华 电天仁 电力控 制技 术有 限公 司 ， 中国 北京 １ ０ ０ ０ ３ ９ ）
【 摘
构成。
要】 概述现 场总线特 点及 现状 ， 对比Ｐ ＲＯ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 现 场总线和其它总线 ， 阐述 电厂过程控 制及 基于 Ｐ ＲＯ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 现 场总线 自 动化 系统
【 关键词】 现场总线技术 ； Ｆ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ总线； 电厂应 用
电厂使用 自主知识 产权的 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ接 口卡件和现场总线上位机软 件Ｓ Ｄ Ｓ 或Ａ Ｍ Ｓ ， 及 总线型执行 机构构建 出属于 自己的 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 现 单片机技术的发展 导致 了现场仪表和装置 的数 字化革命 ． 也使得 场总线控制系统框架 。 现场仪表和装 置之间的数字通讯成为可能 。数字化 、 智 能化的现场仪 表和装置（ 如传感器 、 执行器等） 不仅替代 了 ４ ～ ２ ０ ｍ Ａ模拟 系统 ， 更主要 ４ 电厂生产过程控制的特点 的是可以在现场设备中实现控 制功能 和设备管理功 能 ， 而且有了数字 电厂的生产包含 了以下几个 主要工艺过 程： 主机系统 （ 锅炉和 汽 通讯 ． 在控制室可 以获得 现场设备 的诸多信息 ， 如诊 断 、 量程 、 组态和 轮机发 电机 组） 、 脱硫系统 、 水 处理系统 、 除渣 出灰系统 、 燃料系统 、 热 标识等。 力系统 、 发配 电系统 。 电力生产是一个极其复杂的工业 过程 ， 它涵 盖了 现场总线技术的出发点就是要 为用户提供开 发性 、 具有可互操作 工厂 自 动化和过程 自 动化 。在传统的电厂控制系统模式 中． 主机 系统 性、 可互换性和统一标准的测量 和控制产品 ． 克服传统 Ｄ Ｃ Ｓ和 Ｐ Ｌ Ｃ等 通常 采用 Ｄ Ｃ Ｓ 作 为主要 的控制系统 ． 其它辅 助系统则采用“ 主辅一体 含有专利性技术的控制系统所带来 的封闭性 问题 ． 择优选择不同公司 化” 或Ｐ Ｌ Ｃ为核心的控制系统 由于现场级设备主要采用传统的模 拟 的产品 ． 集成最佳 的生产过程控 制系统 ． 降低工 程项 目的建造 和运营 量和开关量信号 ， 生产过程的监控只能到达 Ｉ ／ Ｏ子系统 。 成本 ． 提高企业的竞争力 。 在 电力建设过程 中． 电力生产企业的信息化管理引起 了广泛 的重 视． 构建辅助控 制系统 网络 、 电厂实时监控 系统（ Ｓ Ｉ Ｓ ） ７ ￣ Ｉ １ 电厂 信息管 理 ２ 基于 Ｐ Ｒ ＯＦ Ｉ Ｂ ＵＳ现场 总线与其它现场总线 比较 系统（ Ｍ Ｉ Ｓ １ ． 而 对于现 场级 的设备 依然采 用传统 的装 置和方 式接人控 Ｐ ＲＯ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ是 过程 现场 总线 （ Ｐ ｒ ｏ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｆ ｉ ｅ ｌ ｄ Ｂ ｕ ｓ ） 缩写 。 １ ９ ９ １年 ， 制 系统 Ｉ ／ Ｏ子 系统 这对于 以预测性设备维护和设备管理为预期 目 标 Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 成 为德 国国家标 准 Ｄ Ｉ Ｎ １ ９ ２ ４ ５ ． １ ９ ９ ９ 年 Ｆ Ｏ Ｒ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ 成为国 的信息化建设 ． 无疑是“ 无源之水” 因此解决 电厂“ 信息盲 区” 的根 本 际标准 Ｉ Ｅ Ｃ ６ １ １ ５ ８的组 成部分 ． ２ ０ ０ １年被批准成为 中华人 民共和 国工 出路是现场总线技术 的应用和实施 业 自动化领域行业标准中唯一的现场总线标 准 目 前 除了过程现场总 线Ｐ Ｒ Ｏ Ｆ Ｉ Ｂ Ｕ Ｓ以外 ． 较为流行 的现 场总线 主要还有 以下 ３ 种： 基金现 ５ 基 于 Ｐ Ｒ ＯＦ ｌ Ｂ Ｕ Ｓ现场总线的技术 的特点及现状
Profibus现场总线在转炉控制系统中的应用
铁水倒罐站：废钢供应。
（） ２ 副原 料 系统
Ｐ Ａ通信网络的节点就是测控元件 ，
４ 过程现场总线配置 ．
仪 控系统全部通过 Ｐｏｉ ｓＰ ｆ ｕ—Ａ现 ｒ ｂ 场总线方式完成检测与控制。 虽然耦合器可直接挂在Ｄ 网上， Ｐ 但 要 占用一个 Ｄ 地址 ， Ｐ 且无法扩充 ， 而每 个链接器可扩充 ５ 个耦合器 ，并且在非 防爆区每个最多可挂接 ３ ０台非防爆现 场总线仪表 ，所以在平衡经济性和系统 可扩充性的前提下 采用了一个链接器 配几个耦合器的硬件配置模式。整个系 统采 用了 Ｐｏｉ ｓ Ａ总线线型 拓扑 结 ｆ ｕ— ｒ ｂ Ｐ 构， 在这种模式下 ， Ａ总线上的智能总 Ｐ 线仪表的地址编号将不受 Ｄ 地址编号 Ｐ 的限制 ，可以在相应的耦合器下任意编
在其二级 控制 系统采 用了西 门子 Ｐ Ｓ 系列 ＰＣ， Ｃ７ Ｌ 下挂Ｐｏｉ ｓＤ 网，并 ｒｆ ｕ—Ｐ ｂ 通过Ｄ ／ Ａ Ｌ ｋ链接器 ） Ｐ Ｐ ｉ （ ｎ 将总线仪控设
１ 硬件构成 ．
图７ 仅给出了系统 与仪表相关的配
置。
Ｐ Ｓ 内含组态软件为Ｓ Ｅ７ Ｃ７ Ｔ Ｐ 及西门子过
Ｅ 可
匦
ｉ Ｉ ■
Ｅ 圈 Ｅ 卫
库 ．进行其他各种组态工作。软件工程 师可以进入软件开发环境 ，编写、调试 和执行用户的应用程序。 系统维护人员可观察到系统各个设
备的工作状况，并对这些设备进行诊断
操作 。
对一级控制系统实施指导、管理
和跟踪 。该系统将仪控、电控合 为一体 ， 它是具有工厂集成化概
号 可 比 ，技 术 水平 完全 进入 了另一 个全
础自动化控制。
新领域 ．为生产工程师提供了准确的生
现场总线技术及其应用
现场总线技术及其应用 现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字式、双向传输、多分支结构的通信网络，是过程控制技术、自动化仪表技术、计算机网络技术三大技术发展的交汇点，将带来控制系统的一大变革。
1 引言 随着计算机、控制、通信、网络等技术的发展，作为工业控制数字化、智能化与网络化典型代表的现场总线（FieldBus）技术也得到了发展迅速、影响巨大，引起了工程技术界的普遍兴趣与重视，使计算机控制系统逐步从集散控制系统（Distributed Control System dcs）走向以现场总线位基础的分布式现场总线控制系统（Fieldbus Control System,FCS），被誉为工业自动化领域具有革命性的新技术。
现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一。
2 被誉为自动化领域的计算机局域网 2．1 现场总线及其特点 （1）什么是现场总线？ 根据国际电工委员会（IEC）和美国仪表协会(ISA)的定义：现场总线是连接智能现场设备和自动化系统的数字、双向传输、多分支结构的通信网络，它的关键标志是能支持双向多节点、总线式的全数字通讯，具有可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强、通信速率快、系统安全、造价低廉、维护成本低等特点。
国际电工协会（IEC）的SP50委员会对现场总线有以下三点要求： （1）同一数据链上过程控制单元（PCU）、plc等与数字1/0设备互连； （2）现场总线控制器可对总线上的多个操作站、传感器及执行机构等进行数据存取； （3）通信媒体安装费用较低。
浅析profibus现场总线的应用
浅析profibus现场总线的应用计算机技术, 网络技术和数字通信技术的迅速发展引起了工业自动控制系统结构的巨大变化。
Profibus作为一种由智能化设备组成的计算机网络，近年来，凭借其独特的优势已成为自动控制领域研究的热点，应用于众多领域。
在我国冶金工艺中，profibus现场总线主要应用在炼焦配煤优化系统、焦炉加热计算机控制及管理系统、烧结过程智能控制管理系统、烧结终点判断与智能控制系统、炼铁优化专家系统、高炉人工智能系统中，通过对这些子系统的控制，确保了整个冶金工作的自动化流程的实现。
1Profibus现场总线简介随着自动化工业发展，总线分布式机械臂控制系统在工业生产得到了广泛的应用，随着机器人自动化程度的提高，控制技术逐步增大，在工业生产环节的机械臂操作需要多个机械臂的相互协调工作，操作之间的机械需要总线控制，采用机器人实现流水工作，可以有效解决生产精密设备的工作，总线控制技术在工业控制中得到广泛应用，网络通信与信息管理在机器人工业控制中得到了应用，将分散测控设备组合成变成网络节点，融合成总线通信网络，实现设备之间的有效沟通信息、完成自控工作的网络系统与控制系统，CAN总线分布式机械臂控制是一种有效的实时控制，串行通信网络，具有性能搞、可靠强、实时交互便利的特点，被广泛用于控制系统中机械设备之间的数据通信与自动化仪器控制，主要考虑将高速实时处理与分布式工业控制领域中的高可靠性相结合。
PR0FIBUS现场总线是以开放式系统互联网络作为参考模型，采用的是德国国家标准DIN19245和欧洲EN50170现场总线标准，定义了物理传输特性、总线取协议和应用功能的一种计算机网络系统，由PROFIBUS-DP、PROFIBUS-PA、和PROFIBUS-FMS三个兼容部分组成。
Profibus-DP是一种高速低成本通信, 用于设备级控制系统与分散的I/O形式的通信；Profibus-PA是专为过程控制自动化设计的, 将传感器和执行机构接到一根总线上, 并具有本质安全规范，Profibus-FMS是具有令牌结构的监控网络、具有实时多主的特征。
Profibus-DP现场总线控制系统应用案例
口 ）。
在 Ｏｖａｔｉｏｎ的 Ｓｔｕｄｉｏ中 打 开 相 应 总 线 的 配 置
总线端子接线原 则：端 子 ２１接 Ａ（－）输 入， 窗口，选 择 Ｒｏｔｏｒｋ设 备，添 加 到 操 作 区 域；双 击
端子 ２０接 Ａ（＋）输入；端子 ２３接 Ｂ（－）输入，端 Ｒｏｔｏｒｋ设 备 进 入 组 态 界 面，添 加 ｒｔｒｃ０８４５１＿３．
作者简介：郭培志（１９７４），高级工程师，从事工业、市政 等 行 业 水 处 理 工 程 控 制 系 统 的 设 计 与 管 理 等 工 作，ｎｊ＿ｇｕｏｐｚ ＠１６３．ｃｏｍ。
第 ８期 郭培志等．ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ现场总线控制系统应用案例
６７５
图 １ Ｏｖａｔｉｏｎ系统阀岛配置界面
现场总线 （Ｆｉｅｌｄｂｕｓ）系 统 是 应 用 在 生 产 现 场 与微机化测量 控 制 设 备 之 间，实 现 双 向 串 行 多 节 点数字通信 的 系 统，被 称 为 开 放 式、数 字 化、多 点 通信 的 底 层 控 制 网 络 。 ［１］ ＰｒｏｆｉｂｕｓＤＰ总 线 是 专 为 ＰＬＣ／ＤＣＳ系统和 现 场 分 散 式 控 制 设 备 通 信 设 计 ，用 于 传 输 通 信 数 据 的 系 统 。
子 ２２接 Ｂ（＋）输入。
ｇｓｄ，建立模拟数据；完成组态（图 ２）。
图 ２ Ｏｖａｔｉｏｎ系统总线型电动执行机构配置界面
如图 ３所 示，Ｏｖａｔｉｏｎ系 统 的 两 块 冗 余 ＤＰ通 信卡同时读取 现 场 设 备 两 个 端 口 的 输 入 数 据，并 通过现场设备每个端口的通信状态点判断两个端 口的工作状况，两 路 数 据 输 入 Ｏｖａｔｉｏｎ系 统，哪 路 数据有效就读 取 其 数 据 并 显 示，如 果 两 路 数 据 都 有效，则模拟 量 取 平 均 值，开 关 量 数 值 一 致，就 无 需区分。当端口 １的 通 信 状 态 点 故 障 时，将 切 换 至端口 ２的数据；当端口 ２的通信状态点故 障时， 将切换至端口 １的数据；当两路都无效时，所有输 入数据都 变 为 坏 点。 冗 余 ＤＰ通 信 卡 的 输 出 （一 个数据源）将两组 相 同 的 数 据 同 时 送 到 执 行 机 构
现场总线的分类及其应用领域
现场总线的分类及其应用领域《现场总线的分类及其应用领域》现场总线是一种用于自动化控制系统的通信网络，它为设备和工控系统提供了高效的数据传输和通信能力。
现场总线的分类可以根据其传输介质、协议和拓扑结构来进行划分。
不同类型的现场总线适用于不同的应用领域，从工业自动化到建筑物管理系统，都可以找到现场总线的身影。
根据传输介质的不同，现场总线可以分为有线总线和无线总线。
有线总线是最常见的类型，它使用电缆作为传输媒介，具有较高的可靠性和稳定性。
有线总线通常用于工业控制系统，例如Modbus、Profibus和CAN总线等。
无线总线则通过无线信号进行数据传输，无需铺设电缆，便于布线和扩展。
无线总线通常应用于楼宇自动化系统和智能家居领域，例如Zigbee、Z-Wave和KNX等。
根据协议的不同，现场总线可以分为多种类型。
其中，Modbus是一种开放的串行通信协议，广泛应用于工业自动化领域。
Profibus则是采用主从结构的总线系统，适用于工业过程控制和制造业。
CAN总线主要用于较小规模的分散系统，如汽车电子系统和嵌入式系统。
另外，Ethernet/IP和PROFINET是基于以太网的现场总线协议，将工控系统与企业级网络进行无缝集成，用于大型工业控制系统。
根据拓扑结构的不同，现场总线可以分为总线型和星形型。
总线型拓扑结构将所有设备连接到一根通信电缆上，数据在各个设备之间通过总线传输。
总线型拓扑适用于小型系统和简单控制任务，如Zigbee和Modbus。
星形型拓扑结构将设备连接到中心节点，各个设备之间通过中心节点进行数据交换。
星形型拓扑适用于大型系统和复杂控制任务，如Profibus和Ethernet/IP。
现场总线在工业自动化、建筑物管理和智能家居等领域都有广泛应用。
在工业控制系统中，现场总线可以实现设备之间的数据交换和通信，提高生产效率和降低成本。
在建筑物管理系统中，现场总线可以连接楼宇设备，实现对照明、空调、安防等系统的集中控制和管理。
FF系统介绍
FFCTLSL – 控制选择 FFSC – 信号折线 FFINT – 积分功能块 FFMAI – 多路模拟输入 FFMAO – 多路模拟输出 FFMDI – 多路数字量输入 FFMDO – 多路数字量输出 …
为什么FF
自动化远景
开放的集成化
过程的完整性
商业的智能化
FF技术先进性
开放的集成化
它不仅仅是一种协议，更是自动化技术的基础架构 基于现场总线基金会标准 开放的技术，全球认可并接受 技术易于扩展，自动化行业的前沿技术
D-38003
FFAI
LT102
100% 50%
D-36003
D-36004
Weir LT101
Fturn
Condensate Stripper
FFMAI
TT101F
FFAI
FT501
FFPID
Raw Methanol Stripper
FF工程应用-比较
炉区控制比较重要，需冗余配置
ECS-700
Assigned
Controller FCU712
Assigned
Master PID In Trans
串级回路
ECS-700
Assigned
Controller FCU712
Assigned
Master PID In Controller
FF分程控制
FF分程控制
Steam
FFAO
单回路控制
ECS-700
Assigned
Controller FCU712
Assigned
PID In Controller
串级回路
FF串级控制
FT101
Steam
工控领域最流行的九大现场总线
工控领域最流行的九大现场总线目前国际上有40多种现场总线，但没有任何一种现场总线能覆盖所有的应用面，按其传输数据的大小可分为3类：传感器总线（sensorbus），属于位传输；设备总线（devicebus），属于字节传输；现场总线，属于数据流传输。
1、FF现场总线FF现场总线基金会是由WORLDFIPNA（北美部分，不包括欧洲）和ISPFoundation 于1994年6月联合成立的，它是一个国际性的组织，其目标是建立单一的、开放的、可互操作的现场总线国际标准。
这个组织给予了IEC现场总线标准起草工作组以强大的支持。
这个组织目前有l00多成员单位，包括了全世界主要的过程控制产品及系统的生产公司。
1997年4月这个组织在中国成立了中国仪协现场总线专业委员会（CFC）。
致力于这项技术在中国的推广应用。
FF成立的时间比较晚，在推出自己的产品和把这项技术完整地应用到工程上相对于PROFIBUS和WORLDFIP要晚。
但是正由于FF是 1992年9月成立的，是以FisherRosemount公司为核心的ISP（可互操作系统协议）与WORLDFIPNA两大组织合并而成的，因此这个组织具有相当实力：目前FF在IEC现场总线标准的制订过程中起着举足轻重的作用。
现场总线基金会自成立以来，经过十年的发展，已经形成了一个开放的、全数字化的工业通信系统，并在上世纪末开始进入中国市场，推动了中国的工业自动化技术进步，并开始了大型全区域系统集成的应用。
一个开放式的总线协议，很重要的一点就是有多少设备支持这个协议。
否则，这个协议的开放性就没有意义了。
在无线和远程I/O管理方面，现场总线基金会发布了基金会远程运营管理初步规范。
新的技术规范是基金会面向无线和远程I/O进行远程运营管理解决方案的一部分，面向远程运营管理设备定义了代表基金会HART设备的现场总线变送器模块。
该模块可以显示有线HART及无线HART设备。
此外，该规范还描述了通过基金会高速以太网（HSE）传输基本HART命令协议接触HART设备进行配置和资产管理的理想方法。
现场总线技术在火电厂中的应用
现场总线技术在火电厂中的应用（中国电力工程顾问集团投资有限公司北京100120）摘要：本文主要针对目前现场总线技术在火电厂主控系统的应用情况，从多角度比较现场总线控制系统(FCS)和分散控制系统(DCS)优劣，提出现场总线技术应用中存在的问题，并对火电厂采用现场总线技术提出建议。
关键词：火电厂；现场总线技术；DCS1概述近年来，现场总线技术越来越多应用到电力行业的过程控制中，尤其在火电厂机组主控系统。
由于该技术具备全数字，高精度，多变量传输，增强的计算和控制功能，高分散度，数据信息量大并安装投资费用低的特点，使火电厂机组主控系统逐步由DCS改为FCS来实现。
2现场总线技术及总线控制系统2.1现场总线标准及特点国际上现有的各种总线及总线标准种类很多（多达几十种），目前适合火电厂使用且使用较多的是PROFIBUS和FF总线标准。
PROFIBUS是过程现场总线ProcessFieldBus的缩写。
它是由十三家工业企业及五家科研机构在德国联合开发的，国际化的、开放的现场总线标准，它不依赖于设备生产商。
FF是现场总线基金会FieldbusFoundation的缩写。
现场总线基金会是国际公认的、唯一不属于某企业的、非商业化的国际标准化组织。
这两种总线标准其相比特点而言，FF适用于连续量控制(取代4~20mA模拟量)，而PROFIBUS适用于离散量控制，但同时也适用于连续量控制（在连续量控制方面略逊于FF总线）。
2.2主流现场总线控制系统主要包括：西门子公司基于PROFIBUS现场总线的T3000系统；艾默生公司的Ovation控制系统；ABB公司的800xA控制系统和FOXBORO的I/A系统。
这些几种主流现场总线控制系统在国内外火电厂均有成功的应用业绩。
2.3就地现场总线设备现状采用现场总线控制系统要求就地仪表设备具有智能功能，通过FF 和认证并支持PROFIBUS总线接口的产品，对较好品牌的变送器类、执行器类及阀门定位器可满足这些要求。
和利时现场总线在1000MW大型火电机组的应用与维护
和利时现场总线在1000MW大型火电机组的应用与维护发布时间：2021-08-17T03:08:09.198Z 来源：《科技新时代》2021年5期作者：薛良[导读] 发电机为上海电机有限公司产品水氢氢冷却、自并励静止励磁发电机。
杭州和利时自动化有限公司浙江省杭州市 310000摘要现场总线技术是20世纪90年代兴起的一种集控制技术、仪表技术和计算机网络技术为一体的先进的工业控制技术。
现在比较成熟且应用较多的有PROFIBUS,MODBUS,FF,CONTROL NET。
PROFIBUS主要由PROFIBUS-DP,PROFIBUS-PA和PROFIBUS-FMS等三部分组成。
本文主要介绍和利时现场总线控制系统在广东粤电博贺煤电有限公司2台百万机组的成功应用，通过总线系统网络结构、现场网段设计、总线布线接线规范、组态方式、现场调试及故障诊断等方面讲述整体的应用效果，对现场总线在火电行业的实施和应用具有重大意义。
关键词：现场总线，PROFIBUS，工业控制，故障诊断一、工程概况广东粤电博贺发电厂工程2×1000MW超超临界机组，锅炉为哈尔滨锅炉厂有限责任公司超超临界一次中间再热变压运行燃煤直流炉，汽轮机为上海汽轮机有限公司超超临界、一次中间再热、四缸、四排汽、单轴凝汽式汽轮机。
发电机为上海电机有限公司产品水氢氢冷却、自并励静止励磁发电机。
本工程DCS控制系统采用杭州和利时自动化有限公司的HOLLiAS MACS 6.5.3控制系统，硬件为KM系列产品，本项目单元机组总线设备占整个控制设备的80%以上，处于国内先进水平。
二、现场总线概述现场总线是工业通讯系统，它使用一类传输介质（如双绞线、光纤）用比特串传输，将分散的现场设备（如电动执行机构、电气马达保护器、变送器等）连接到DCS系统，传输的为高频信号。
现场总线具有较强的抗干扰能力，接线简单方便，可以大大节省电缆成本。
图2－1 DCS系统Profibus总线拓扑示意图三、现场总线设计方案1、设计原则（1）对于机组主要保护不进行现场总线设计：如FSSS、CCS、DEH及ETS、MEH、METS等；（2）现场总线设备应按工艺系统功能区进行设计，可以减少主控网的通信负荷；（3）对于系统中相同工艺参数的2个或3个测点，需要分别接入不同的现场总线分支，实现冗余设计需求；（4）每个DP总线网段通信速率不宜过高，500kbit/s较为适宜，既能够满足绝大多数对象的实时性要求，也具有较好的抗干扰能力；（6）现场总线网段的设计考虑网段总的负载、电缆型号、总线干线长度、总线支线长度、现场设备数量、总线的拓扑结构形式、中继器配置等因素。
现场总线技术及其应用
典型控制网络结构：罗克韦尔公司
现场总线的实质
现场总线的协议 制定协议依据：ISO的开发系统互联协议(OSI)。 实际制定的协议：OSI中的某些层 OSI协议：7层协议结构
现场总线系统的组成：
7 6 5 4 3 2 1
应用层 表达层 会话层 传输层 网络层 数据链路 层 物理层
应用层
现场设备 形成系统的传输介质
－－控制层现场总线ControlNet
网络目标功 能 网络拓扑 端到端设备和I/O网络 在同一链路上传递I/O，编程和系统组 态信息 总线、星形、树形 网络节点数 99个可编地址 单段最多48个 模型对象设计；设备对象模型，类/ 实例/属性，设备描述
几种典型的现场总线
应用层设计
最大通讯速 率
通讯方式 网络刷新时 间 数据分组大 小 网络最大拓 扑
电源
网络模型
外部供电
生产者/消费者
连接器
物理层介质
标准同轴电缆BNC
RG6同轴电缆；光纤
其他几种典型现场总线
设备层现场总线DeviceNet：
基于CAN技术的开放标准，三层协议结构。罗克韦 尔 非完全开放的标准。德国
ProfiBus协议：
FF总线
由FF组织提出。三层协议结构。国际
端到端的控制系统解决方案。七层协议结构。 Echleon公司
－－控制层现场总线ControlNet
概述：ControlNet是一种面向控制层的实时性现场总线网络，在 同一物理介质上提供时间关键性I/O数据和报文数据：包括程序上、 下载，组态数据，和端到端报文传递。具有高度的确定性和可重 复性。适用于控制关系复杂关联、要求控制信息同步、协调实时 控制、输出数据速率高的应用场合。 7 应用层 对象和对象模型 ControlNet协议规范
FF和PROFIBUS现场总线控制系统应用
FF和PROFIBUS现场总线控制系统应用卢松城;梁耿;魏丽蓉【摘要】通过对FF和PROFIBUS现场总线综述,介绍基于FF和PROFIBUS现场总线技术的烟气海水脱硫控制系统在1000MW火电机组的应用.就地变送器、流量液位表计等采用具有FF接口的产品,部分电动执行机构具有PROFIBUS-DP的接口.具有现场总线接口的仪表设备通过总线通信与艾默生0VATION系统连接.应用实践表明,基于FF和PROFIBUS现场总线技术的烟气海水脱硫控制系统运行稳定,现场总线技术的优势得到体现.【期刊名称】《广西电力》【年(卷),期】2010(033)006【总页数】3页(P72-74)【关键词】现场总线技术;脱硫控制系统;Ovation系统【作者】卢松城;梁耿;魏丽蓉【作者单位】广州粤能电力科技开发有限公司,广东广州,510600;广西桂能科技发展有限公司,广西南宁,530007;广西电力职业技术学院,广西南宁,530007【正文语种】中文【中图分类】TM621.6近年来，现场总线技术日益成熟，为提升自动化水平，电厂控制系统开始较多采用现场总线技术。
目前，火电厂现场总线的应用更侧重于现场设备的数字化，其除具有节省电缆，维护简单，数字信号精确等优点外，强大的现场总线设备诊断和管理软件充分发挥现场总线设备具有的故障自诊断和网络化管理能力。
在设计1000 MW机组的过程中，应大胆地选用与控制系统相兼容的现场总线控制技术[1]，因为它在集控室可对现场智能仪表进行标定、调整及运行诊断，甚至能在故障发生前进行预测。
1 FF和PROFIBUS现场总线技术现场总线（Fieldbus）是指安装在制造或过程区域的现场装置之间、现场装置与控制室内的自动控制装置之间的开放式、数字化、串行和多点通信的数据总线。
现场总线是全数字通信的技术，被誉为自动化领域的计算机局域网。
它具有全数字通信、可互操作、高度分散、开放性好、可靠性高、投资与维护成本低等独特的优点。
Profibus与FF总线技术应用比较
Profibus与FF总线技术应用比较刘彦明【摘要】本文对于Profibus PA和Foundation Fieldbus进行了多个层面的比较分析，通过美国知名工程公司执行的某个项目中控制系统采用ABB公司AC 800xA总线技术的总结，从应用层面探讨了Profibus总线技术在化工工业领域更具有经济性的结论。
【期刊名称】仪器仪表用户【年(卷),期】2014(000)006【总页数】3【关键词】Profibus PA，Foundation Fieldbus，现场总线技术，工程总承包项目，ABB DCS0 引言近年来，随着石油化工领域的项目新建、投产，现场总线技术应用已经在2000年通过的IEC61158.3~6总线标准的基础上，有了很成熟的用户群和相当多的比较分析。
尤其是FF总线（Foundation Fieldbus）和Profibus两种总线，它们在化工领域应用广泛，在以下方面有着共同的优势[1,3]：双向通讯，安装、调试和维护简单方便。
过程变量信息传递速度快。
总线仪表通讯，现场仪表故障只影响本身或相关少量设备。
总线供电，本质安全型，危险点分散。
目前主流DCS供应商都同时支持这两种总线，受到市场项目投资规律的影响，本文将从技术差异性角度比较两种总线，重点关注经济合理性，以求工程总承包项目（EPC）效益最大化。
1 FF和Profi bus总线的主要差异FF总线是由现场总线基金会组织（FF）开发的现场总线，体系结构参照国际标准化组织（ISO）的开放系统互联协议（OSI）而制定的；Profibus则是符合德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN50179，按照ISO/OSI参考模型制定。
表1对两种总线的技术特点进行了比较总结[1,2]。
图1表明了两种总线在控制应用上的主要差异, 对于Profibus, 控制模块跟传统控制系统一样，在系统端执行控制功能，但采用数字智能现场仪表，在现场端进行信号的双向信息处理；而FF总线则把控制模块功能移到了现场仪表端[3]。
FF现场总线的技术简介
手动ML； 开关输入DI； 开关输出DO；偏置增益BG；
PID，PI，I控制PID；
比率RA
FF公布十九个先进功能块：
复杂摸出；复杂开出；脉冲输入；输入选择；运算；
积算； 分离器；算术运算；信号特征；装置控制；
摸拟报警； 死区；定时；超前滞后补偿；摸拟接口；
步进PID；SP发生器；开关报警；开关接口
FF信号：曼彻斯特双相-L编码
A时钟 B数据10110010 曼彻斯特码A+B
N+ N-
N- N+
N+ N- N+ N-
前同步信号10101010
起始符1N+N-10N-N+0 结束符1N+N-N+N-101
FF信号波形图
0.75-1Vp-p9-32Vdc t来自FF现场总线连线示意图
交流电源 主配电电源系统 电源调整器
与DCS软件版本一致。 FF阀门定位器提供PID、AO、DI功能块，自诊断和LAS功能，必须通过ITK
互操作性测试，应与DCS软件版本一致。 复杂控制PID功能或复杂计算功能，应由DCS完成。 FF现场总线系统应遵循IEC61158标准规范的规定。 FF现场总线系统仪表信号电缆必须对地隔离。
FF现场总线实施原则（一）
FF现场总线的变送器和阀门定位器，应由控制DCS制造厂提供。 FF现场总线的阀门定位器应由控制阀厂装配成套并提供全部测试数据。 安全仪表系统（SIS）选用4-20mA带HART的模拟信号。 FF变送器提供AI功能块，自诊断和LAS功能，必须通过ITK互操作性测试，应
护器的短路电流为60mA。 单回路控制的FF变送器和FF阀门定位器应分配在同一个H1网段。 一个H1网段带FF总线仪表不超过9台 每个H1网段带FF阀门定位器（控制阀）不超过2台
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Ｆ Ｆ总 线 由低 速 ｉｒ Ｈ１ 高 速 （Ｆ Ｈ Ｅ组 成 。 ｆ： ） ＇一 和 Ｆ— Ｓ）
Ｆ Ｆ现 场 总线 在 Ｄ Ｓ上 的应用 主要 是现 场 智能设 备 Ｃ 与 Ｄ Ｓ控制 器之 间的数字 式和 多点通信 。 Ｆ Ｈ１ Ｃ Ｆ — 主 要 用 于过程 工业 （ 续控 制 ） 自动 化 ， 连 的 传输 速率 为 ３ ． ｂ ｓ １ ５ｋｐ ，通信 距离 可达 １ ０ （ ２ ０ｍ 与传 输介 质有 ９ 关 ，可加 中继器延 长 ） Ｆ总线 的低速部 分 Ｆ — 。Ｆ Ｆ Ｈｌ
行诊 断 ， 至能在故 障发生前 进行 预测 。 甚
１ Ｆ Ｆ和 Ｐ ＯＦＢ Ｒ ＩＵＳ现 场 总 线技 术
现 场 总线 （ ｉ ｄ ｕ ） 指 安装 在 制造 或 过 程 区 Ｆｅ ｂ ｓ是 ｌ
域 的现场装置 之间 、现场装置 与控制 室 内的 自动控 制装置 之间 的开放式 、 字化 、 数 串行和 多点通信 的数
种 ，其 中具 有一定影 响并 占有一定 市场份额 的现 场
总 线 主 要 有 Ｃ Ｎ、 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｆ Ｌ ｎ ｏｋ 、 Ａ Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ 、Ｆ、ｏｗ ｒｓ
备层 现场 总线 ， 于控 制器 ｆ Ｄ ＳＰ Ｃ、Ｃ与 现场 用 如 Ｃ 、Ｌ Ｐ ） 控制设备（ 驱动器 、 测设备 、 如 检 ＨＭＩ ） 间 的 通 等 之 信 。Ｐ Ｏ ＩＵ — Ｐ总线 技术具 有高速 、 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ 实时 、 确定 、 可靠 的特点 ， 传输 的数据量相 对较小 。 现场 总线 的介
卢松 城 ， 梁
耿 魏 丽蓉 ，
ＬＵ ｏ ｇ ｃ ｅ ｇ ， Ｌ ＡＮＧ ｎ ２ Ｗ ＥＩＬｉ ｒ ｎ ３ Ｓｎ—ｈｎ Ｉ Ｇｅ ｇ ， － ｏ ｇ （． １广州粤能 电力科技开发有限公司 ，广东 广州 ５ ０ ０ ；２ 广西桂能科技发展有 限公司 ，广西 １６ ０ ， 南宁 ５ ００ ； ３０ ７
是参 考 了 ＩＯ／Ｏ Ｉ 型 ， 使用 了 ７层 协议 中 的 ３ Ｓ Ｓ模 共 层 ：、 １ ２和 ７ ， 层 即物理层 、 据链路 层 和应用 层 ， 数 并
选 用与控制 系统相兼 容 的现场总线 控制技术 『 因为 ｌ ｌ ， 它 在集控室 可对现 场智能仪 表进行标 定 、调整及 运
据总线 。 现场 总线是全 数字通 信的技术 ， 被誉为 自动
增加 了第 ８ 用户层 。Ｆ — 具有 适用 于过程 自动 层 Ｆ Ｈ１
化 的以下 特点 ： 支持 总 线供 电 ； 支持 本 质安 全 ； 令牌 总线访 问机制 。
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ Ｆ Ｂ Ｓ由 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｍ 、Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ Ｒ ＦＢ Ｓ Ｆ Ｓ Ｐ Ｏ ＩＵ — Ｐ
化领域 的计 算机局 域 网。 它具 有全数字通 信 、 操 可互
作、 高度 分散 、 开放 性好 、 可靠性 高 、 投资 与维护成 本
低 等独特 的优点 。 国际上 现有各种 现场 总线达 ４ ０多
及 Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ａ组 成 。其 中 ， Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ Ｒ ＦＢ Ｓ Ｐ Ｐ Ｏ Ｉ Ｕ — Ｐ是 设
线 ）１ 【 ２ 。
字化 ， 除具有 节省 电缆 ， 护 简单 ， 字信 号精 确 其 维 数 等优点外 ，强 大的现场 总线设备 诊断和 管理软 件充
分发挥现 场总线设 备具有 的故 障 自诊断 和 网络 化管 理 能力 。在设 计 ｌ ０ 机组 的过程 中 ， ０ＭＷ ０ 应大 胆地
Ｗｏｄ Ｉ 。 目前 ， 国内火 电厂 应用 较多 的是 Ｆ ｒＦＰ等 在 Ｆ
收 稿 日期 ：２ １— ８ ２ ０００— １
２ １ ０ ０年 １ 月 ２
Ｖｏ Ｎ Ｏ． ｌ３３ ６
ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＩ Ｔ Ｃ Ｐ Ｃ ＲＩ ０Ｗ Ｅ Ｒ
７ ２
广 西 电 力
ＧＵＡＮＧＸＩ ＥＬＥＣＴＲＩ Ｃ ＰＯＷ ＥＲ
２１ ０ ０年 １ 月 ２
ＶＯ ３ 】 ３ Ｎ ｏ． ６
Ｆ Ｆ和 Ｐ Ｏ Ｉ ＵＳ现 场 总 线 控 制 系 统 应 用 Ｒ ＦＢ
Ａｐ ｉａ ｉ ｎｏ ａ ｐｌ ｔｏ ｆ ｃ ＦＦ ｎｄＰＲＯＦＩ ＢＵＳＦｉｌ ｎ ｒ ｌ ｙ ｔ ｍ ｅｄＢｕｓＣｏ ｔ ｏ ｓｅ Ｓ
３广西电力 职业技术学院 ，广 西 南宁 ．
５０ ０ ） ３０ ７
摘要 ： 通过对 Ｆ Ｆ和 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ现场总线综述 ， 介绍基于 Ｆ Ｆ和 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ现场 总线技术的烟气海水脱硫控制 系统在 １ ０ ０ ０ ＭＷ 火电机组的应用 。 就地变送器 、 流量液位表计等采用具有 Ｆ Ｆ接 口的产 品， 部分 电动执行机构具有 Ｐ Ｏ ＩＵ — Ｐ的接口。 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｄ 具
中图分类号 ： Ｍ６ １ 文献标志码 ： 文章编号 ：１７ — ３ ０ ２ １ ）６ ０ ７ — ２ Ｔ ２． ６ Ｂ ６ １ ８８ （０ ００ — ０ ２ ０
近 年来 ， 场总线 技术 日益 成熟 ， 现 为提升 自动化
水平 ， 电厂控制 系统开 始较多采 用现场 总设备 的数
有现场总线接 口的仪表设 备通过总线通信与艾默生 Ｏ Ａ Ｎ系统连接。应用实践表 明， 于 Ｆ Ｖ ￣Ｏ 基 Ｆ和 Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ现场总线技 术 的烟气海水脱硫控制系统运行稳定 ， 现场总线技术的优势得到体现 。
关键 词 ： 场 总线 技 术 ； 硫控 制 系 统 ； ｖｔ ｎ系统 现 脱 Ｏ ａｏ ｉ
和 Ｐ Ｏ ＩＵ 。这两 种总 线标 准 相 比而 言 ，Ｆ较 适 Ｒ ＦＢ Ｓ Ｆ 用 于 连 续 量 控 制 （ 代 ４～２ Ａ 模 拟 量 ）而 取 ０ｍ ，
Ｐ Ｏ ＩＵ Ｒ ＦＢ Ｓ较适 用 于离散 量控 制 ，但 同时也 适用 于 连续 量控 制 （ 只是 在连 续量 控 制方 面略 逊 于 Ｆ Ｆ总