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PROFIBUS—DP系統開發及其在火電廠的應用

作者: 時間:2016-12-19 來源:網絡 收藏
隨著PROFIBUS—DP系統應用領域的日益擴大,用戶及研究部門都有自主研發或特殊調試的需求。文中給出了一個DP 純主從系統的實現方法并針對調試過程,進行了詳細的分析。
1 主站的構成及配置
文中提出了由通訊處理器(CP5611 A2)和計算機構成主 站的方案:
1)主站采用西門子的CP561 1卡,將其安裝在計算機的PCI 插槽中,同時需安裝的軟件有SlMATIC NCM(用于組態DP系統), OPC SERVER(用于測試調試過程)等,作為一類組站來使用。 作為單主站單從站設計,主站和從站地址利用SIMATIC NCM組態軟件進行了設定,主站地址為01H,從站地址為03H; 通訊速率9.6Kbps,輸入輸出各2個字節。相關的從站GSD文 件,可采用文本編輯器編輯,并將其安裝到相應的文件夾下,設 定從站的標識號為0x0008。
2)RS485—232轉換器,串口調試助手,主要用來隨時讀取 總線傳送報文;
3)單片機仿真器,用來讀取SPC3內寄存器的值,了解從站的狀態機制,調試時采用Wave仿真器,運行時可將程序燒錄到 AT89S52中;
4)PROFIBUS—DP專用電纜,帶有終端電阻的接頭,連接主站和從站。
2 PROFIBUS—DP從站設計
PROFIBUS—DP從站的硬件主要由西門子的專用協議芯片SPC3和AT89S52微處理器構成,接線圖見圖1所示。采用 AT89S52微處理器無需擴展外部程序存儲器ROM和外部數據 存儲器RAM。該設計可以滿足PROF舊US—DP不同的通訊速率要求:從最低9.6Kbps至最高可達到12Mbps。

本文引用地址:http://www.j9360.com/article/201612/331179.htm該設計中,P0 El作為數據地址復用端El,與SPC3的數據端口DB0-DB7連接;高8位地址通過P2口與SPC3的AB0- AB7連接,其中P2.4引腳經非門和AB4相連,故SPC3內部的地址范圍是1000H一15FFH。
SPC3采用INTEL方式,數據地址復用,AB8-ABl0接低電平,MCU經過P1.7復位SPC3,SPC3由XINT引腳發送給MCU中斷信號。
該軟件由匯編語言編寫。主程序流程圖和中斷服務程序流 程圖見圖3和圖4所示。

主程序中,從站開始上線工作之前,需要用戶配置方式寄存器O、方式寄存器1、中斷控制器,以確定SPC3的工作方式;從站上線工作之后,需要不斷地重新給定時器置數,對于診斷處理,采用非實時中斷方式,循環詢問。
中斷程序中,采用中斷依次處理參數報文、配置報文等,需要注意的是二者必須按照次序來。
3 PROFIBUS—DP系統在火電廠的應用
火電廠控制系統的I/O測點多,現場裝置多且密集,設備立體布置,廠域高度集中,可靠性要求很高。火電廠控制系統采用PROFIBUS總線的優越性主要體現在以下幾個方面:
其一,PROFIBUS總線的分散和分布式特性非常符合電廠控制分散的要求。火電廠的數據采集系統DAS主要實現數據測 量、參數顯示、越限報警、性能計算、事故追憶、操作指導和報表 打印等功能。在現場控制層,電氣控制系統和輔助車間控制系統相距較遠,測點分散,獨立性強,PROFIBUS-DP總線所具有的 節省費用、降低成本和遠程診斷的優勢可以得到充分發揮;對于 鍋爐及輔機設備控制系統和汽機及輔機設備控制系統,設備數 量眾多,采用立體布置,裝置密集,測點集中,現場環境惡劣,干 擾因素多,PROFIBUS—DP總線的優越性數據傳輸的可靠性、實現設備狀態檢修、系統的開放性和互操作性可以得到充分發揮。
其二,從電廠各系統設備的分布我們可看出,電廠的設備布 置非常適合現場總線的使用,設備既是按各系統分布在幾個區 域,又較為集中在本身系統的周邊。在PROFIBUS—DP總線中, 每個節點是一臺數字智能設備,這些設備都內置微處理器,具有 采樣、A/D轉換、校正、運算處理、報警判斷以及PID控制等功 能,只需根據控制系統結構和控制策略所需功能塊以及具備的 功能塊庫的條件,分配功能塊,通過組態軟件,完成功能塊的連 接,就能方便的實現各種常規控制方案,將各種控制功能下放到 現場,實現真正的分散控制。這體現了現場總線的信息處理現場 化和數字智能裝置的特點。
其三,PROFIBUS總線非常符合電廠生產工藝過程的要求。火電廠有大量的邏輯量控制,主要是輔機起停過程中相關設備 按照順序進行動作,設備間的保護、聯鎖和順控等。在現場總線 中,PLC作為~個站掛在高速總線上,充分發揮PLC在處理開 關量方面的優勢。在電廠的實際控制中,模擬量控制和邏輯量控 制不是截然分開的,各個設備是否投入和在運行當中都要受到 其他設備狀態和工況的影響和制約,受控于所在系統和整個機 組的運行情況。根據上面的分析,把大部分的模擬量控制和數字量控制放到由現場智能設備和PLC組成的現場控制層,而把協調控制系統和對整個機組乃至整個火電廠經濟運行進行優化的 智能控制放到上層的服務器中。這樣既實現了控制功能徹底的 分散,又可以保證整個機組和電廠的安全、經濟運行,實現整個 電廠集中管理和分散控制的高度統一。
4結束語
現場總線控制系統作為目前最新型的控制系統,它是一種 全計算機、全數字、雙向通信的新型控制系統。現場總線技術給自動化領域帶來了一場革命,代表了自動化的發展方向。數字通信是一種趨勢,也是技術發展的必然。雙向通信現場總線信號制技術必將會給電廠安全運行以及提高管理水平帶來實實在在的 效益,這是過去電廠中任何控制系統無法與之相比的。
參考文獻
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