一、概述
邹县电厂2台10OOMW机组采用带Ovation®专家控制系统和基金会现场总线技术的PlantWeb®数字工厂管控方案。这是中国首例在电厂安装FF 基金会现场总线设备用于监测和过程控制的项目。
FF基金会现场总线是艾默生过程管理PlantWeb®数字工厂管控结构的重要核心部分，在全球各
行业有上千套的实际应用，它能够为工厂真正节省费用和提高运行效益。
中国华电集团在邹县电厂7号和8号机上采用了FF基金会现场总线和PlantWeb®技术，其中包括AMS TM Suite设备管理软件中的智能设管理软件以及130多台基金会现场总线智能仪表，其中有Rosemount?848T温度变送器、Fisher?以及Rosemount®智能现场设备。
邹县电厂在100OMW机组中首次采用了FF基金会现场总线，既有大量温度测点的采集，也成功实现了对调门的控制，相对与传统的控制方式而言，它是热工控制发展的另一趋势。邹县电厂在10OOMW机组FF基金会现场总线的成功使用为今后的大量推广积累了宝贵经验。
自20世纪80年代现场总线问世来，现场总线标准众多，每种标准都代表了各大公司的利益，长期末得到统一。1994年，ISP与WORLD FIP两大组织合并，致力于推出国际上单一的现场总线网络标准。为更好地开展工作，成立了现场总线基金会(Foundation Fieldbus，简称FF)，国际上许多著名的自动化公司均为会员，是国际公认的唯一不附属于企业的非商业化的国际标准化组织。
Fieldbus是全数字方式、双向的、多DROP的通信协议，将智能的设备相互联系起来:如执行器、传感器、分布在工业现场的分散设备和控制器等。
在机组的网络系统中，这种协议处于最低级别，它是一种现场区域网络(Local Area Network，简称为LAN)。它支持将基本控制和输入/输出功能从分散控制系统(Distributed Control System，DCS)转移到现场设备。
因此，FF和传统的DCS控制理念完全不同，传统的DCS控制是将就地的信号采集到电子设备间，通过输入卡件对信号进行处理完成信号的输入功能，在相应的DPU中进行逻辑判断，然后形成输出点，再输出至现场，信号采集和信号的输出都是通过电缆传输，传输信号是模拟量方式。
Fieldbus技术有以下优点:
(1)取代4~2OmA信号，为标准的数字通信，因为是数字传输机制，有更好的除噪功能。
(2)信号在就地进行采集、处理、输出，报警、趋势分析等功能分散在现场级的装置中，大大减少了电缆的使用。
(3)各家产品可交互操作和互换使用。
(4)可在线诊断现场级设备。
(5)开放式系统在世界范围内被承认。
二、现场总线的组成
FF是根据国际标准化组织和七层协议标准提出的，共使用了七层协议中的三层:1、2和7层，即物理层、数据链层和应用层，并增加了第八层用户层。
(1)物理层。定义了传送数据帧的结构、信号波形和幅度限制，以及传输介质、波特率、功耗和网络结构。7号机组所用的传输介质是有线电缆。通过有线电缆可以定义两种速率标准:低速总线租高速总线。7号机组所用的是低速总线标准。H1为用于过程自动化的低速总线，波特率为31.25kbits，最大传输距离为1900m。7号机组用单独的电缆向现场装置供电(24VDC电源，OVATION系统提供)，在同一传输信号的电缆上，可连接32台现场装置。
(2)链路层。由上下两部分组成，下层部分对传输介质传输的信号进行发送、接收控制。上层部分是对数据链进行控制，保证数据传送到指定的装置。
(3)应用层。给用户提供接口，对读、写、中断和操作信息定义。
(4)用户层。在这一层中，规定了可以使用的标准模块：Function Block，用户可以使用这些模块组态逻辑。功能块包括输入、输出、算法等。在OVATION的CB中提供了FFAl、FFAO、FFPID等算法块，在做逻辑时，可以直接使用。
三、系统在7号机组上的应用
邹县电厂7、8号机组DCS控制系统采用艾默生(EMERSON)过程控制有限公司基于WINDOWS XP的OVATION系统。
以1台机组为例(7号机组)，DCS系统包括34对冗余控制器：#1/5lDPU~#34/84DPU;2台工程师站ENG2OO和ENG2Ol，ENG200是整个控制系统的服务器(Server站);6台操作员站OPR2O0~OPR216;1台历史站HSRl60;1台OPC187站。
#4/54DPU和#6/56DPU中安装了现场总线。
OPC187站安装了AMSTM Suite设备管理软件中的智能设备管理软件，可以对现场的基金会现场总线智能仪表进行在线检测、维护、故障诊断，而不必去设备现场检查，也不需要用专用仪器如375HART通信器挂在设备信号回路中才能看到设备的信息。AMS智能设备管理软件具有375HART通信器所具有的所有功能，并且是WINDOWS XP的界面，操作界面更加友好，操作更加简易直观，可以完全取代375HART通信器。
3.1 测点情况
以下测点都在OVATION系统中组态，组态方法和OVATION系统其他点一样，当OVATION系统组态工作结束后，需要将组态导出到FF的现场设备中，在上述工作成功完成后，测点在OVATION系统中的使用、历史存储和系统中的其他点完全相同。调门作为调节控制回路的执行机构，只需要在组态时，用支持FF系统的标准模块力口FFAI、FFAO等，当组态完成后，PID参数可以在线在OVATION系统中修改，和OVATION系统中其他参数的修改完全一样。
DROP4/54中为锅炉侧金属壁温测点，包括螺旋水冷壁出口金属壁温、后螺旋水冷壁出口金属壁温、左侧螺旋水冷壁出口金属壁温、前上部水冷壁出口金属壁温、左侧上部水冷壁出口金属壁温、右侧上部水冷壁出口金属壁温、顶棚管出口金属壁温、前尾部包墙出口金属壁温、左侧尾部包墙出口金属壁温、右侧尾部包墙出口金属壁温、后尾部包墙出口金属壁温、中隔墙尾部包墙出口金属壁温、水平烟道(底部)出口金属壁高再出口金属壁温、屏过出口金属壁温、高过出口金属壁温、低温过热器出口金属壁温共230个测点，这些测点都是K分度的。这些测点的现场接线分配在两个现场FF机柜中，在锅炉71m东西两侧。
DROP6/56中为汽机侧温度测点、3个轴封系统的调门、3个轴封母管压力变送器。汽机侧温度测点包括发电机定子层司温度(PTlO0)、发电机铜屏蔽温度(汽端)、发电机定子铁心温度、发电机定子线圈出水温度、发电机AB冷却器进风温度(PTlO0)共102个测点，除标注为PTlO0外，其余都是T分度的。这102个测点的现场接线分配在一个现场FF机柜中，在汽机侧6.7m凝汽器东南侧。另外，3个轴封系统的调门为辅汽至轴封压力调节阀、轴封溢流调节阀、冷段至轴封压力调节阀，3个调门和3个压力变送器都是专门支持FF总线的设备，这6个设备的现场接线在汽机侧6.7m凝汽器西侧。
3.2 接线情况
以汽机侧测点为例。
图1所示为邹县电厂FF系统汽机侧控制柜电源分配图(ZouXian DCS FF Power Layout for Turbine)，位于OVATION系统DROP6/56的扩展柜背面。
其中POWER表示FF系统的电源模块，24V电源进线是由OVATION系统DROP6/56的扩展柜的卡件底版提供的，GATEWAY是FF基金会现场总线的网关，每个网关可以提供4个Hl网段，如图中所示2个Hl模块，可以最多输出4个网段，在7号机组中只用了3个网段，分别连接到PWRl~PWR3上。
PWRl~PWR3为连接就地848T控制柜现场总线端子接线盒(Fieldbus Junction Box)的电源模块，FFT-BOXl(+)端和FF-T-BOXl(-)端两根线是连接到Fieldbus Junction Box的模块的TRUNK IN(+)和(-)端子上的，这就是FF系统的传输介质，就地的模拟量信号转换成数字量信号后，通过这一对线传输。
每个现场总线端子接线盒最多可以带8个848T,而每个848T可以配置8个测点信号通道，根据需要可以接热电阻和热电偶两种信号，848T上提供信号端子连接。现场总线端子接线盒和848T分布在就地离测点较近处，这样可以大大减少就地测点到柜子之间敷设电缆的成本。
图2所示是支持FF总线的调门和压力测点的就地接线方式。其中传输线是来自OVATION系统DROP6/56的扩展柜背面、EXT6-lPWR3的FF-T-BOX3(+)端和FF-T-BOX3(-)端。
3.3 AMS设备管理组合
AMS的英文全称为Asset Management Solution，直译为中文为:资产管理方案。
面对激烈的市场竞争，如何更有效地利用当前的固定资产降低设备维护的成本，减少由于设备原因导致的生产波动等要求越来越受到公司管理层酌关注;而艾默生过程管理有限公司恰恰为该要求提供了针对性的解决方案:AMS设备管理组合(AMS Suite)。
AMS设备管理组合是可以管理大量生产设备，并提供深入分析和决策支持的软件。AMS设备管理组合拥有当前工业界的顶尖技术，它利用对工厂设备的预测和前瞻性维护以及优化其经济性能来提升整体工厂的有效性。目前全球已安装了1万多套艾默生的预测性维护和设备优化软件。AMS设备管理组合是随着设备信息平台的出现而诞生的，它可以收集和整理所有的设备信息以方便用户做出决策。AMS设备管理组合使PlantWeb数字工厂结构的功能更为强大，它能够提高生产设备的可用性和性能，从而使企业获得更高的效益。
AMS Suite设备管理组合是PIantWeb数字工厂结构的核心部分。AMS Suite设备管理组合凭借预测智能技术提高包括机械设备、电子系统、过程设备、仪表和阀门在内的生产设备的可用性和性能。
AMS设备管理组合包括AMS设备信息平台、AMS智能设备管理系统、AMS机械设备状态管理系统、AMS性能监测系统和AMS实时优化系统。这五大产品涵盖了智能仪表阀门设备管理、机械设备性能监测、过程设备性能检测、电气系统保护等功能。其中最常用的是AMS智能设备管理系统。
AMS智能设备管理系统是针对智能仪表、智能阀门定位器等进行在线组态、调整、校验管理、诊断及数据库事件记录的一体化方案。
AMS智能设备管理系统优化了过程仪表和阀门的维护工作。它的基本功能之一是一个存储设备组态信息的数据库。AMS智能设备管理系统支持50多家厂商的400多种HART和基金会现场总线设备。如果充分利用AMS智能设备管理系统所有应用软件的优势，那么就能在线获得仪表和阀门的过程信息和诊断信息，同时自动对所有设备的维护信息进行归档。
上面提到的智能设备是指带HART协议或带现场基金会总线协议的设备。
利用AMS智能设备管理系统的快速检查助手，可对智能仪表及智能阀门快速进行接线回路测试及连锁回路测试，从而减少40%~60%的调试时间。通过在一个单一数据库中规划和储存现场设备的组态信息实现快速调试。快速高效地迸行设备回路测试、连锁确认和校验。
提高现场设备的质量:现场设备永远完好、指示永远正常只是一种非常理想状态，事实上随着服役时间推移，任何现场设备的性能都会降低，这是一种自然现象，也是我们所必须要面对的。而如何能在设备异常甚至是将要异常时，发出相关信息警告是非常必要的，这样就能真正实现现场设备的可控和在控。
AMS智能设备管理系统能够提供在线设备诊断和状态信息，如果有设备处于非正常状态，AMS设备管理系统会发出警报。通过合理的使用、监测现场设备，就能便过程更为可靠。
提高工作效率:意味着要保证生产按计划顺利进行。AMS智能设备管理系统可实时在线获得智能设备的诊断信息和报警，因而工作人员能够对设备的健康状况了如指掌。
同时，AMS智能设备管理系统还能对设备进行预维护，在设备发生故障前，就发现潜在问题，从而避免了非计划停车，以及由此而引起的重大损失。即便是在计划停车期间，时间也是关键因素。
四、调试过程中出现的问题及解决情况
邹县电厂调试过程中出现的问题及解决情况可以给FF系统在其他工程中的应用提供借鉴。
(1)调试中848T的温度测点信号显示与实际不符，检查为接线方式错误，848T提供2种接线方式，分别对应就地测温元件的2种类型:热电偶和热电阻，在接线时要注意。
图3所示为848飞的外观图，在该图的下部标有INPUTl~8的端子为8个通道的模拟量信号输入端子，从左至右每3个端子对应1个通道，每个通道的3个进线端子从左至右标有端子1、2、3。
图4所示为848T连接热电阻(RTD)、热电偶信号的连接图。
图4中从左数第三个连接方式为热电偶的连接方式，热电偶输出的(+)和(-)端连接至848T的端子2和3上。
根据实际使用的热电阻的情况，热电阻有3种连接方式，如图4中的第一、二、四所示:2线制的热电阻、3线制的热电阻、带有补偿回路的2线制的热电阻。
(2)FF系统中的调门压力测点组态不成功，调门不能正常操作，压力测点不能正常显示，检查为系统中输入的设备型号和实际的不一致，待就地重新核对设备型号后，组态成功。
在软件中对每个支持FF的设备组态时，一定要正确填写设备型号，否则FF系统将检测不到该设备。
在软件组态中，设备型号是以下拉菜单的形式出现的，从中选择正确的设备型号即可。
(3)所有的848T带的温度测点周期性地全部变BAD点，检查为就地848T控制柜接地不正常，修改接地线后，故障现象消失。
进入848T控制柜的所有电缆的屏蔽应该都接至控制柜的接地排上，而控制柜的接地排应该和大地有良好的连接，保证接地正常。
五、结论
邹县电厂7号机组于2叨6年12月4日投产发电至今，经实际运行检测所有FF的测点显示正常，调门调节正常，非常稳定，没有发生过测点变坏点、显示不刷新、调门调节异常等异常情况。
由于有7号机组FF系统调试积累的经验，8号机组在FF系统调试期间非常顺利，没有出现异常情况，8号机组已于2007年7月4日投产发电，FF系统运行正常。
经过现场调试以及运行检测，FF系统运行稳定，可以对FF系统在实际工程中的推广提供借鉴。
（转载）
