现场总线技术在自备电厂控制系统的应用研究.doc

毕业设计（论文） 现场总线技术在自备电厂控制系统的应用研究 Field Bus-owned power plant control system in the Applied Researce 目 录 1 引 言 2 1.1 课题的目的和意义 2 1.2 现场总线简介 2 1.3 现场总线控制系在国内外应用情况 10 1.4 本文的主要工作 11 2 现场总线技术的基本理论 12 2.1 现场总线的本质含义 12 2.2 现场总线网络的拓扑结构 13 2.3 现场总线的开放系统互连参考模型 16 3 现场总线在自备电厂控制系统的应用研究 20 3.1 控制系统设计的原则 20 3.2 控制系统设计的方法 20 3.3 控制系统设计的一般步骤 21 3.4 现场总线技术在自备电厂控制系统中的应用设计 23 4 现场总线在自备电厂控制系统应用举例 29 4.1 现场总线应用在自备电厂控制系统的选择方案 29 4.2 现场总线在自备电厂辅助控制系统补给水系统的应用 29 4.3 设计通信控制器SPC3中断处理子程序 38 5 总 结 42 6 参考文献参考文献 43 致谢................................................................44 1 引 言 1.1 课题的目的和意义 信息技术的飞速发展，导致了自动化领域的深度变革，并逐渐形成了自动化领域的开放系统互连通信网络，形成了全分布式网络集成化自控系统。而现场总线正是场深刻变革中的重要技术。 现场总线控制系统FCS（Fieldbus Control System ）是继基地式气动仪表控制系统、电动单元组合式模拟仪表控制系统、集中式数字控制系统、集散控制系统DCS(Distributed Control System )后的新一代控制系统。现场总线的优势是显而易见的，它将与DCS相结合或逐步取代DCS。但目前现场总线控制系统在国内，尤其是在电力行业的应用还不够广泛，原因之一是目前的DCS在电力生产部门的应用还是占绝大多数，短期内无法实现与FCS的切换;二则目前高校、科研院所对现场总线及FCS技术从研究开发到应用均处于起步阶段，FCS在电力生产部门应用不多，应用与开发的技术很不成熟，在认识和经验方面有较大的欠缺，需要在研究和实验中不断探索、不断总结经验，将FCS的技术和应用逐步完善起来[1]。 尽管目前现场总线已经在国内电力系统开始应用，但纯粹采用现场总线技术的还不多，基本上是在原有控制基础上，增加部分现场总线的控制理念，和其它先进控制策略(人工智能、神经网络、专家系统等)结合应用更不多见。 本文旨在对FCS在自备电厂生产过程控制中的应用与开发进行积极的尝试和有益的探索，在系统解释、阐述并论证现场总线技术及FCS的概念与原理的基础上，结合自备电厂自动化技术的发展趋势，充分发挥现场总线的优势，提出将现场总线技术、专家系统和总线设备管理应用于电厂辅助控制系统中的设计思路和设计方案，从而使自备电厂生产运行更方便、安全、经济、可靠。并在此基础上结合具体工程项目，将其实际应用于生产过程控制中，这对今后现场总线及先进控制策略在自备电厂的推广和应用具有重要的理论和现实意义。 1.2 现场总线简介 1.2.1 主要现场总线简介 (l) 基金会现场总线FF(Foundation Field bus) 基金会现场总线是国际上几家现场总线经过激烈竞争后形成的的一种现场总 线，由现场总线基金会推出。与私有的网络总线协议不同，FF总线不附属于任何一个企业或国家。其总线体系结构是参照ISO/OSI模型中物理层、数据链路层和应用层，并增加了用户层而建立起来的通信模型。FF得到了世界上几乎所有的著名仪表制造商的支持，同时遵守IEC的协议规划，与IEC的现场总线国际标准和草案基本一致，加上它在技术上的优势，极有希望成为将来的主要国际标准。FF总线提供了Hl和HZ两种物理层标准。Hl是用于过程控制的低速总线，传输速率为31.25Kbps，传输距离为200m、450m、1200m、1900m四种(加中继器后可以延长)，总线供电，支持本质安全设备和非本质安全总线设备。HZ为高速总线，其传输速率为1Mbps(传输距离为750m)或2.5bps(此时传输距离为为500m)。HI和HZ每段节点数可达32个，使用中继器后可达240个，HI和HZ可通过网桥互连。FF的突出特点在于设备的互操作性高、过程数据得以改善、预测维护更早及更加安全可靠[2]。 (2) 过程现场总线Profibus Profibus由Siemens公司提出并极力倡导，己先后成为德国国家标准DIN19245和欧洲标准EN5