一、引言

進入二十世紀九十年代以后，現場總線控制系統（FCS—Fieldbus Control System）走向實用化，目前已成為自動化技術中的一個熱點。隨著電力建設的迅速開展，以及現場總線技術和產品的成熟，在新建和改造電站工程中引入現場總線技術和相關產品的呼聲越來越高。經過數年的爭論和實踐，當初“DCS必然被現場總線控制系統完全代替而消亡”的斷論，逐漸被一種更理性和寬容的觀點所補正，現在一般認為：現場總線控制系統并不能在所有的地方都能發揮它的優勢，尤其是在發電廠這樣一些測點和現場裝置密集、控制邏輯復雜的領域，一段時間內將存在著傳統DCS、數字網絡通訊技術和現場總線等多種技術的復合應用局面。但是，推廣應用現場總線系統，實現現場設備級的數字化是實現火電廠全面數字化的關鍵一步，國內外已有一些電廠進行了應用。本文以浙江國華寧海電廠一期工程為例，介紹現場總線技術在國產600MW機組上的應用嘗試。

二、PROFIBUS及在電廠的應用

（一）PROFIBUS總線技術

PROFIBUS是德國于90年代初制訂的國家工業現場總線協議標準，代號DTN19245，目前是IEC 61158國際標準中的Type3部分。PROFIBUS網絡協議以ISO的OSI七層參考模型為基礎，對第三層到第六層進行了簡化。在TEC61158中Type3的第一部分定義了PROFIBUS的物量層和鏈路層協議，物理接口采用EIA RS-485標準，網絡拓撲為線性總線兩端加終端電阻，采用sub-D9 芯網絡接口插頭。在鏈路層采用混合介質存取方式，主站間按令牌環方式，主站和從站間按主從方式工作。主從站最多127個，每段最多32站，段間采用中繼器連接，最大傳輸距離1200m。

根據總線結構與實現任務的不同，PROFIBUS系列分為PROFIBUSDP、PROFIBUSPA 、PROFIBUSFMS三個兼容部分。分別在IEC61158中Type3的第二、第三、第四部分進行定義。其中第二部分定義了應用層協義，稱為PROFIBUS-FMS，它提供強有力的通信功能。第三部分定義了DP協議，用于分散外設間的高速數據傳輸，是一種經過優化的高速通信連接，專為自動控制系統與設備級分散I/O之間通信設計的，其傳輸速率可達12Mbit/s。第四部分為PA協議，用于安全性較高的場合。

PROFIBUS上連接著的每一總線設備在用戶接口中存在著GSD（設備性能描述文件），用于描述設備所具有的不同性能特征，包括如I/O數量、診斷信息以及總線參數等，以達到即插即用。

與其它現場總線系統相比，PROFIBUS經實際應用驗證具有普遍性。市場調查確認，在德國和歐洲市場中PROFIBUS占開放性工業現場總線系統的市場份額超過40%。不久前PROFIBUS國際組織宣布，截止2003年底，工廠和過程自動化應用系統所安裝的PROFIBUS設備已經歷史性地突破了一千萬套，比其它任何現場總線解決方案都高出許多。

（二） PROFIBUS在電廠的應用

早在九十年代末，就有報道現場總線控制系統就已經在美國、墨西哥、巴西等國家的電廠中得到應用。西門子作為全球工業自動化領域的供貨商，在電站自動化設備方面一直致力于支持ROFIBUS現場總線協議的技術和設備的開發，其產品和解決方案幾乎應用于所有工業行業當作。其它眾多電力設備廠商也提供了對PROFIBUS的支持。在國內，PROFIBUS技術從2000年開始已成功應用于電站的輔機程控中，例如在四川廠安電廠輔機控制系統中，現場設備的控制全部采用了PROFIBUS技術，得到了用戶的高度評價[1]。在連云港新海發電廠在200 MW 12號機組的DCS改造工程中，采用了南京西門子公司的DCS，增加 PROFIBUS-DP接口，直接控制現場設備，也并取得成功[2]。

三、寧電工程分散控制系統

（一）系統概貌

浙江國華寧海發電廠一期工程建設四臺亞臨界600MW燃煤發電機組，三大主機由上海電氣集團提供。采用四機一控的集控方案，DCS采用南京西門子電站自動化有限公司的Teleperm-XP系統，該系統在國內已有多套投入運行。系統采用電廠總線、終端總線兩級總線結構，通信介質為光纖。分為3個信息級：

1．自動控制級，自動控制單元AS620掛于電廠總線工業以太網上，用以實現過程任務的控制；

2．過程級，包括組控制和單獨控制,信息處理單元（PU）和信息服務單元（SU）位于電廠總線與終端總線之間，用以處理、協調和儲存來自底層的自動控制級及上層操作員級的信息；