国内大型百万火电机组国产现场总线设备管理系统的首次成功应用

郭秋艳（神华福能发电有限责任公司，福建　石狮　362712）李昱（杭州和利时自动化有限公司，浙江　杭州　310018）沈铁志（神华福能发电有限责任公司，福建　石狮　362712）

国内大型百万火电机组国产现场总线设备管理系统的首次成功应用

郭秋艳（神华福能发电有限责任公司，福建石狮362712）
李昱（杭州和利时自动化有限公司，浙江杭州310018）
沈铁志（神华福能发电有限责任公司，福建石狮362712）

本文主要介绍了和利时总线设备管理系统HAMS在1000MW大容量机组上的应用，并结合该工程的实际应用过程，从系统概况、FDT/DTM 与EDDL技术介绍，以及主要事例等方面进行了详细的分析，总结了应用经验。该系统在神华福能发电有限责任公司2×1000MW机组的应用表明，可实现集成仪表的远程配置与诊断，为多种类型仪表的统一管理提供平台，改变了传统的维护工作流程，满足数字化电厂的自动化要求。

1000MW；设备管理系统；FDT/DTM EDDL

1　引言

进入21世纪以来，随着自动化控制系统的发展，人们对现场测量技术和控制设备性能的要求也随之提高。为了使设备维护更具有科学依据，人们不仅要求现场设备能够提供过程测量信息，还要求能提供设备自身及控制过程的诊断信息、管理信息等非控制信息。目前国外的设备管理系统已经能够实现对智能设备的基本管理，而国内的设备管理系统的应用却一片空白［1］。

和利时公司的总线设备管理系统（HAMS），在神华福能发电有限公司的成功应用，填补了国内电力行业国产系统在该应用领域的空白，提高了总线设备的可靠性与可用性，减少现场仪表的损耗，降低设备的维护成本，充分发挥了总线系统的优势，对神华福建能源公司“数字化电站”建设意义重大。

2　设备管理系统概述

HAMS 设备管理系统是和利时公司针对工厂设备资产管理的解决方案。系统以 HART、PROFIBUS协议为基础，以 EDDL 、FDT/DTM为技术手段，集数据采集和数据分析于一体，为用户提供一个快速方便的统一管理平台。HAMS 提供的设备管理与维护功能，使智能设备发挥最大效益，减少仪表的损耗并降低维护成本。并通过对设备的状态监测及诊断，对设备进行主动性维护和预测性维护，提高整个工厂设备的可靠性与可用性，实现可完全替代传统手操器的功能。

2.1HAMS网络架构图（如图1所示）

本系统采用C/S模式、工业以太网实现集中设备信息存储、实时现场总线设备信息通讯和分布式客户端设备管理。服务器与网桥进行现场设备数据交换，获取设备信息，并将数据及客户端操作记录存储。设备管理系统主机以请求/响应命令（如变送器修改参数），通过冗余工业以太网和服务器将命令传递给现场设备，对现场设备实施控制。客户端与服务器直接相连，没有中间环节，响应速度快，运行稳定，安全性能好。

图1　HAMS网络架构图

2.2设备管理系统的主要功能介绍

HAMS系统支持对现场安装的智能仪表实现数据读取与组态、故障诊断及监测、维护流程管理、动态台账管理和日志记录等功能，提供的主要功能描述如下：

（1）远程配置。足不出户，在控制室或仪表车间实现仪表量程上下限、单位等各种智能化参数的配置和组态。

（2）故障诊断。无需进入现场或拆下仪表，就可以查看仪表的诊断状况，快速定位仪表故障，为仪表维修提供依据。

（3）标定提醒。轻松设计标定方案，自动生成仪表标定时间。

（4）日志记录。自动记录所有组态变化和操作，可随时追溯历史操作和影响，避免人为误操作。

（5）资产优化。实现设备台账等资产管理的优化策略，减少浪费，提高设备利用率。

2.3设备管理系统的应用流程介绍

（1）通过工程师站的设备组态数据自动建立工程设备项目树。

（2）系统自动对工程中智能型设备进行管理界面的版本匹配。

（3）通过设备维护导出设备台账，在设备台账中修改设备位号（KKS码）及设备描述，然后导入系统，项目树便会以KKS码的形式显示设备，便于使用和查找。

（4）管理软件可结合DCS的报警信息、总线拓扑画面以及状态解析画面，共同进行设备管理及数据分析。

（5）在设备状态解析画面中发现问题或某台设备需要修改参数时，则需进入HAMS设备管理系统，在管理系统中可快速获取全部设备的在线、离线状态，并且可以以文件的形式进行保存，然后根据设备描述或KKS编码查找到需要进行管理的设备。

（6）对设备进行远程管理和维护后，所有操作记录会自动进入日志记录中［2］。

3　FDTIDTM、EDDL技术

3.1FDT/DTM、EDDL技术介绍

FDT是现场设备与控制系统或工程和资产管理工具之间进行数据交换的一种标准化的接口规范。通过FDT，可以方便地借助任何提供该接口的上位系统对设备进行访问和配置。FDT不是一种新的现场总线协议，它可以与任何通信协议一起使用。FDT是一种独立于供应商的、开放的、公开的和易于使用的规范。在工厂或应用的整个生命周期内都需要来自过程的现场信息。FDT支持工厂生命周期的所有阶段：工程施工、安装、调试、生产和维护。

DTM是一种由设备制造商开发的软件组件，包含设备相关的应用软件。设备制造商对DTM功能和质量负责。DTM与设备一起提供，它不是一种独立的工具，DTM通常需要FDT框架应用来运行。

EDDL是一种精确的数据声明，用于对设备进行描述；它不是一种设备驱动软件。这种声明基于关键字，很像 XML 或者HTML 网页中的标签，包括数据类型、名称、多语言帮助文档、分类、单位、范围和其他内容［3］。

3.2FDT/DTM的优势

（1）集中在工作间通过直接访问现场设备进行规划、调试、诊断和维护服务。

（2）完整一致地对过程控制系统、现场总线和设备进行配置和文档管理。

（3）为过程控制系统和现场设备组织公用的数据。

（4）集中进行数据管理和数据安全性保证。

（5）简单而迅速地将不同设备类型集成到过程控制系统中。

（6）本地语言支持。

（7）支持多用户情景操作。

众所周知，智能设备的可互操作性是提高工厂运行可靠性和减少启动次数的关键。在工业自动化领域，FDT技术可以利用DTM提供这种可互操作性。通过DTM，用户可以设置设备参数，通过图形化界面操作设备，并且从任意地点获取高级的诊断信息。

在当今的市场中，工厂资产的最大化利用是成功的关键。DTM为纵向和横向数据流提供了一个集中的远程采样点，能够有效减少现场维修的次数，降低启动和调试费用，进而为客户提供一个更安全的工作环境。

3.3FDT/DTM技术和EDDL技术的比较分析

FDT/DTM和EDDL技术代表了两大阵营在现场设备系统集成技术上各自不同的解决方案，两种设备描述方案间最大区别在于：

（1）FDT/DTM技术是以一种主动的方式在设备DTM中通过设备驱动方式封装设备数据和功能；而 EDDL是以一种被动的方式在EDD文件中将设备数据和功能封装起来。

（2）对于FDT技术而言，DTM就是与被描述设备之间的接口，负责与设备之间通信交换数据，FDT框架应用程序再通过标准接口与DTM之间实现数据交换；而EDD文件仅是一个结构化文本，无法与被描述的设备进行通信，基于EDDL技术的集成环境需要嵌入EDD解释程序，并通过相应的接口与设备之间实现通信［4］。

4　主要应用案例

4.1西门子定位器的远程定位

案例一：3号机1号高加正常疏水气动门出现异常无法正常使用。按照常规方法需要检修人员就地对定位器进行重新定位，由于该设备安装的位置较高，检修难度大，且较危险，检修人员通过HAMS的设备管理功能在远程对该设备进行初始化定位，节省了搭架子及登高作业的时间，为检修人员提供便捷维护。主要操作步骤为：

（1）进入HAMS软件，通过“查找设备”定位到该设备，仔细核对设备的KKS及地址信息，防止错误修改。

（2）选中设备点击设备 “在线”，此时上位机可与设备进行通讯。

（3）选择附加功能中的“Operation mode”，将Target mode由“Auto”模式改为“out of service（O/S）”模式；将Simulation Activation由“Disabled”改为“Enabled”，点击“Transfer”按钮，修改生效。

（4）初始化自整定功能选择仪表附加功能的“Initialization”，点击“start initialization”，如图2所示。

图2　西门子定位器的initialization界面

（5）此时该界面“Status”状态条中出现阀门整定的状态，从“RUN 1”到“RUN 5”过程中无异常，则表明已经整定完成。

（6）将Target mode由“out of service（O/S）”模式改为“Auto”模式；将Simulation Activation由“Enabled”改为“Disabled”，点击“Transfer”按钮，修改生效。观察此时定位器反馈显示是否正常。

（7）定位成功后，可将此次操作写入“维护记录”中，也可在“操作日志”中查看操作记录。

（8）将该设备置为“离线”，退出软件。

4.2西门子变送器的远程修改量程和单位

案例二：4号炉高温过热器出口集箱压力3变送器显示异常。检查发现该变送器单位及量程设置不合理，若是常规仪表需要拿手操器去现场进行修改，或是将表计拆除至实验室，过程较繁琐，检修时间较长。通过HAMS的设备管理功能远程对该设备进行单位及量程修改，大大缩短了维修时间，节约了人员成本。主要操作步骤为：

（1）进入HAMS软件，通过“查找设备”定位到该设备，仔细核对设备的KKS及地址信息，防止错误修改。

（2）选中设备点击设备“在线”，此时上位机可与设备进行通讯。

（3）在设备“附加功能”中进入“Offline Parameterize”模式，然后点击“上载参数”。

（4）将“Input”栏“Measuring Range”、“Working Range”，“Output”栏 “Process Value Scale”、“Output Scale” 的“Unit”由kpa改为Mpa，“Lower Value”改为0 、“Upper Value”改为40，修改完后点击“Apply”，如图3所示。

图3　西门子变送器的Offline Parameterize界面

（5）点击“下载参数”，观察DCS画面上参数是否修改成功。

（6）修改成功后，可将此次操作写入“维护记录”中，也可在“操作日志”中查看操作记录。

（7）将该设备置为“离线”，退出软件。

4.3罗托克电动执行机构远程修改开关限位

案例三：3号机除氧器检修放水电动门无法全开到位，机械阀位已经显示开到位，反馈在99.5％。常规方法是检修人员去就地通过遥控器进行参数设置，若执行器处在高空还需搭架子，检修难度大，且风险较高。检修人员通过HAMS系统远程查看阀门参数，发现开行程限位设置为100％，将开行程限位由100％改为99％即恢复正常，快捷方便，安全可靠。主要操作步骤为：

（1）进入HAMS软件，通过“查找设备”定位到该设备，仔细核对设备的KKS及地址信息，防止错误修改。

（2）选中设备点击设备 “在线”，此时上位机可与设备进行通讯。

（3）在设备“附加功能”中进入“Online Parameterize”模式，在“Positioning” 工作栏中将“Limited range position maximum”由100改为99，点击回车键即完成修改，如图4所示。

图4　ROTORK电动执行机构的Online Parameterize界面

（4）修改成功后，可将此次操作写入“维护记录”中，也可在“操作日志”中查看操作记录。

（5）将该设备置为“离线”，退出软件。

4.4注意事项

（1）由于使用HAMS可远程对设备参数进行修改，所以修改参数前需仔细核对设备的KKS及地址信息，以防止错误修改。

（2）每次管理设备时需先将设备置为在线，使用完成后需将设备置回离线，防止长期占用控制器数据资源。

（3）需对设备一台台修改，不要同时修改多台设备。

（4）在对运行中的设备进行远程修改之前，需确保设备安全隔离措施是否完成，重要设备保护是否退出，以防止设备误动。

5　结束语

近年来，现场总线设备管理系统以其强大的技术优势与全新的维护方式完全适应了火电厂的控制需要，已经成为了新型、绿色电厂的重要技术推动力［5］。本文介绍的和利时HAMS系统能够实现报警及设备状态信息读取、自动生成设备台账、操作日志记录及用户管理等功能，便于用户管理日常检修维护等工作，充分发挥现场总线智能化管理的优点，尤其适用于生产设备密集的火力发电行业，在国内尚属首创，打破了原大容量机组进口总线管理系统的相对垄断格局，将为国产现场总线设备管理智能化以及全数字化电厂的建设积累宝贵经验。

；

［1］范铠.现场总线的发展趋势［J］.自动化仪表学报，2000，21（2）.

［2］HOLLiAS设备管理系统［Z］.和利时自动化有限公司，2015.

［3］FDT Group.FDT_Technical_Description［EB/OL］.http：//www.fdtgroup.org，2006.

［4］FDT Group.FDT/DTM与eEDDL［EB/OL］.http：//www.fdtgroup.org，2005.

［5］李子连.现场总线技术在火电厂自动化系统的应用意见［J］.中国电力，2003，36（3）：49-53.

The Successful Application of the First Domestic Device Management System in 1000MW Unit of Power Plant

This article mainly introduced the HAMS Hollysys bus equipment management system application in 1000MW large capacity unit.Combined with the practical application of the engineering process，the system overview，the FDT/ DTM with EDDL technology，and the main cases and so on were analyzed in detail，and application of experiences were summarized for peer reference.The system application in Shenhua Funeng Generation Electric Co.，Ltd 2×1000 MW Unit shows that it can realize the remote configuration of integrated instrument and diagnosis，and provide platform for unified management of various types of instrument，which changes the traditional maintenance work process，and is able to satisfy the demands of digital power plant automation.

1000MW；Device management system；FDT/DTM EDDL

B

1003-0492（2016）07-0078-04

TP273

郭秋艳（1989-），女，福建三明人，助理工程师，本科，现就职于神华福能发电有限责任公司，主要从事电力行业热工控制、控制系统及智能设备的管理维护以及现场总线技术方面的研究工作。