摘要：隨著美國西屋公司ap1000以及法瑪通公司epr在*三代核電項目的中標以及嶺澳二期等一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)百萬核電項目的開工建設(shè)，對于百萬千瓦級全數(shù)字化核電站控制系統(tǒng)的深入研究越發(fā)顯得重要，如何將現(xiàn)場總線技術(shù)安全應用到核電控制系統(tǒng)中從而降低成本，提高控制系統(tǒng)開放性成了一個我們必須考慮的問題。本文簡要介紹了現(xiàn)場總線的發(fā)展歷史以及profibus現(xiàn)場總線在嶺澳二期txp+txs系統(tǒng)中的具體應用和優(yōu)勢。
1.現(xiàn)場總線的發(fā)展歷史以及現(xiàn)場總線在核電站中的應用
1.1現(xiàn)場總線的發(fā)展歷史：
1984年，美國儀表協(xié)會（isa）下屬的標準與實施工作組中的isa/sp50開始制定現(xiàn)場總線標準；1985年，電工委員會決定由prowayworkinggroup負責現(xiàn)場總線體系結(jié)構(gòu)與標準的研究制定工作；1986年，德國開始制定過程現(xiàn)場總線（processfieldbus）標準，簡稱為profibus，由此拉開了現(xiàn)場總線標準制定及其產(chǎn)品開發(fā)的序幕。1992年，由siemens，rocemount，abb，foxboro，yokogawa等80家公司聯(lián)合，成立了isp（interoperablesystemprotocol）組織，著手在profibus的基礎(chǔ)上制定現(xiàn)場總線標準。1993年，以honeywell，bailey等公司為首，成立了worldfip（factoryinstrumentationprotocol）組織，有120多個公司加盟該組織，并以法國標準fip為基礎(chǔ)制定現(xiàn)場總線標準。1994年，isp和worldfip的北美分部合并成立了現(xiàn)場總線基金會（fieldbusfoundation簡稱ff），推動了現(xiàn)場總線標準的制定和產(chǎn)品開發(fā)，并于1996年*季度頒布了低速總線h1的標準，安裝了示范系統(tǒng)，將不同廠商的符合ff規(guī)范的設(shè)備互連構(gòu)成控制系統(tǒng)和通訊網(wǎng)絡，使h1低速總線開始步入實用階段。與此同時，在不同行業(yè)還陸續(xù)派生出一些有影響的總線標準。它們大都在某些公司標準的基礎(chǔ)上逐漸形成，并得到其他公司、廠商、用戶及組織的支持。如德國bosch公司推出的can（controlareanetwork），美國echelon公司推出的lonworks等。
1.2現(xiàn)場總線在核電站中的應用：
中國田灣核電站以及嶺澳二期百萬千瓦級機組控制系統(tǒng)采用的是西門子公司的txp+txs，使用profibus總線技術(shù)。浙江三門核電的非安全級控制將采用西屋公司的ovation控制系統(tǒng)，將采用ff總線，也就是foundationfieldbus。
2．profubus總線技術(shù)的特點以及在txp＋txs系統(tǒng)中的應用
2.1profubus總線技術(shù)的特點：
獨立的市場研究證實，profibus在歐洲是市場的，且在世界范圍內(nèi)有zui高的增長率。在1997年已安裝的profibus基本設(shè)備超過了1,500,0001個，年增長到約20-30%。profibus使用兩端有終端的總線拓撲在運行期間，接入和斷開一個或幾個站不會影響其他站的工作，即使在本質(zhì)安全區(qū)也如此。
profibus是的開放的現(xiàn)場總線系統(tǒng)，共有profibus-dp，profibus-pa，profibus-fms三種類型，提供三種不同的物理層選擇:
rs485：用于dp和fms
iec1158-2：用于pa
光纖：用于dp和fms
profibus協(xié)議：profibus總線訪問協(xié)議（第二層）對三種profibus版本（fms/dp/pa）均相同，這使通信透明和fms/dp/pa網(wǎng)絡區(qū)域容易組合，因為fms/dp使用相同的物理介質(zhì)（rs-485/fo），因此它們能組合在同一根電纜上。
2.1.1profibus-dp的特點：
代替plc/pc與i/o之間昂貴的電線
快速，傳輸1千字節(jié)的輸入數(shù)據(jù)和1千字節(jié)的輸出數(shù)據(jù)所需時間
強有力的工具，減少組態(tài)和維護費用
被所有主要的plc制造商支持
有廣泛的產(chǎn)品:plc,pc,i/o,驅(qū)動器,閥,編碼器等
允許周期性和非周期性的數(shù)據(jù)傳輸
單主和多主網(wǎng)絡
每個站的輸入和輸出數(shù)據(jù)zui多可達244字節(jié)
2.1.2profibus-pa的特點：
基于擴展的profibus-dp協(xié)議和iec1158-2傳輸技術(shù)
適用于代替現(xiàn)今的4，20ma技術(shù)
僅用一根雙絞線進行數(shù)據(jù)通信和供電
通過串行總線聯(lián)接儀器儀表與控制系統(tǒng)
適用于本質(zhì)安全的eex應用區(qū)域
可靠的串行數(shù)字傳輸
通過一根雙絞電纜進行控制、調(diào)節(jié)和監(jiān)視
對所有設(shè)備只需一個工程工具
由于profibus-pa行規(guī)，保證了互操作性和互換性
儀器儀表的維護和診斷信息
2.1.3profibus-fms的特點：
fms*適用于車間級智能主站間通用的、面向?qū)ο蟮耐ㄐ?br>fms提供一個mms-功能子集（mms即manufacturingmessagespecification,iso9506）
主要應用區(qū)域:
大數(shù)量的數(shù)據(jù)傳輸，例如程序、數(shù)據(jù)塊等等
若干個分散過程部分集成到一個公共過程中
智能站間的通信
2.2profibus在嶺澳二期txp＋txs系統(tǒng)中的應用
2.2.1profibus在系統(tǒng)中做為系統(tǒng)傳輸網(wǎng)絡
圖1epermxp系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
整個txp+txs系統(tǒng)的信息是通過網(wǎng)絡技術(shù)傳輸?shù)?，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)如上圖1。網(wǎng)絡由兩種總線系統(tǒng)sinech1-fo（構(gòu)成以太網(wǎng)）和sinecl2-fo（構(gòu)成profibus－dp）組成。sinech1fo使用光纜作為傳輸介質(zhì)。sinecl2-fo采用profibus，是一種高速而廉價通信連接，可實現(xiàn)高速數(shù)據(jù)傳輸，適用于自動控制系統(tǒng)和在設(shè)備級分散的io之間的通信。sinecl2-fo（profibus）總線系統(tǒng)用于正常運行系統(tǒng)儀控設(shè)備與安全系統(tǒng)儀控設(shè)備之間、正常運行系統(tǒng)與子系統(tǒng)之間、txp系統(tǒng)自動控制機柜處理器部件之間的信息傳輸。另外還通過網(wǎng)關(guān)實現(xiàn)從安全系統(tǒng)到om690系統(tǒng)的信息傳輸。sinecl2-fo*基于profibus過程現(xiàn)場總線標準子集。它的傳輸速率為1.5mbps。txs中的數(shù)據(jù)通信也是由sinech1fo總線和profibus總線系統(tǒng)構(gòu)成，txs系統(tǒng)不同的功能計算機之間的通訊是通過profibus總線來實現(xiàn)，msi系統(tǒng)通過sinech1fo總線收集保護系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，再通過網(wǎng)關(guān)把數(shù)據(jù)傳輸?shù)絫xp系統(tǒng)。
圖2txs系統(tǒng)的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖
上圖1.2為txs的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)圖（其中紅線為profibusdp通訊，綠線為sinech1fo通訊），sllm模件用于profibus總線網(wǎng)絡（sinecl2）星型耦合器，實現(xiàn)電信號收發(fā)功能，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。
2.2.2profubus在自動化系統(tǒng)as620b中的應用
自動化系統(tǒng)as620b是txp系統(tǒng)自動功能的基本系統(tǒng)，硬件基礎(chǔ)是自動處理器ap。as620b可完成一般的自動任務，如系統(tǒng)和機組的保護、閉環(huán)控制等。
圖3as620b自動化系統(tǒng)
1）ap經(jīng)柜內(nèi)總線與安裝在柜內(nèi)子機架上的功能模件連接，構(gòu)成集中式結(jié)構(gòu)。
2）ap經(jīng)profibus-dp現(xiàn)場總線與安放在現(xiàn)場設(shè)備附近的信號模件連接，構(gòu)成分散式結(jié)構(gòu)。
3）ap經(jīng)profibus-dp/pa轉(zhuǎn)換，通過串行總線聯(lián)接儀器儀表與控制系統(tǒng)。