引言
水力機組的狀態監測就是根據對表征機組運行狀況特性的參量跟蹤監測值（如振動和位移量）是否超出正常運行范圍來判斷運行設備的狀態是正常、異常或故障，避免和減少更嚴重的機組損壞和無計劃的停產檢修。狀態監測的主要目的是使機器良性運轉的時間達到最大化，將停機時間降為最低，為設備的狀態檢修、實現“無人值班”（少人值守）提供可靠的依據。而“無人值班”（少人值守）是水電廠現代化管理的發展方向，如何保證設備在“無人值班”（少人值守）的管理模式下安全、經濟、可靠地運行，是國內外近幾年來亟待解決的技術問題解決這一問題的有效途徑在于及時了解設備的運行狀態，有針對性地維護設備，減少設備的突發性故障和提高設備利用率，并逐步實現由定期維修體制向狀態檢修體制的轉變。因此，水力機組的狀態監測與診斷是實現“無人值班”（少人值守）的重要保證。
　　目前常用的一對一模式通常是把傳感器或執行機構一對一的接入PLC或其他數據采集模塊，因此，一個設備就要有一組電源、一組信號，需要龐大的電源與信號電纜從而使系統復雜化。而且很多水力機組狀態監測系統的兼容性、容錯性、靈活性等方面還存在很多局限性．使得系統功能擴充、升級比較困難，缺少可移植性和通用性；監測系統的開發周期長，成本高，可靠性不夠好．由于缺乏統一、標準、開放的接口，監測系統與生產過程管理及全場運行調度決策管理等信息系統的集成，以及與其它監測和診斷系統的信息交流也都較困難．而現場總線技術，可以使傳感器、執行器直接接入網絡，一條網線可以連接多個傳感器和執行元件，省去大量電纜。這對于遠端設備的數據采集與控制尤其適合。此外，總線技術與智能設備配合使用，可以使遠端設備獨立工作，在網絡故障時能獨立運行。本文作者開發了一套基于PROFIBUS現場總線技術的、性能價格比較高、適用于中小型水電廠、使用和維護方便的監測分析系統。
2 Profi bus現場總線技術
2．1 概述[1]
　　Profibus是一種國際化、開放式、不依賴于生產商的現場總線標準，廣泛應用于工業自動化。Profibus根據應用特點分為以下三個兼容版本：Profibus— FMS（fieldbus messagespecification，現場總線報文規范）、Profibus-DP（decentralizedperiphery，分散型外圍設備）、Profibus— PA（processautomation，過程自動化）。
　　本文使用的Profibus— DP是一種經過優化的高速、廉價通信連接，專為自動控制系統和設備級分散I／0設備之間通信設計，使用Profibus— DP模塊可以取代價格昂貴的24V或0-20mA并行信號線，用于分布式控制系統的高速數據傳輸，其傳輸速率可達12Mbit／s，一般構成單主站系統；
2．2 通信協議
　　Profibus通信協議通過ISO／OSI參考模型第2層實現，在Profibus中第2層被稱為現場總線數據鏈路FDL（fieldbusdatatink），Profibus總線上的設備包括主站和從站。主站在一個限定時間（令牌持有時間tokenhold time）內對總線有控制權，這時主站可以向從站發送數據或請求從站的數據，從站對總線沒有控制權，只是響應一個主站的請求或確認主站發送的數據。因此Profibus通信協議包括主站之間的令牌傳遞協議和主、從站之間的主從協議。令牌傳遞協議確保每個主站有足夠的時間履行它的通信任務，令牌在所有主站中循環一周的最長時間是一定的，主從協議保證主站在令牌持有時間內與從站的通信。
2．3 PrOf1bus—DP的傳輸技術[2]
Profibus提供了三種數據傳輸類型!：用于DP和FMS的RS485傳輸、用于PA的IECll58—2傳輸和光纖傳輸技術。RS485傳輸是Profibus最常用的一種傳輸技術，這種技術通常稱之為H2，采用的電纜是屏蔽雙絞銅線，RS485傳輸技術基本特征如下：（1）網絡拓撲：線性總線，兩端有有源的總線終端電阻；（2）傳輸速率：9．6k‘12Mbit／s：（3）介質：雙絞屏蔽電纜，也可取消屏蔽，取決于環境條件（EMc）：（4）站點數：不帶中繼器每分段32個站，帶中繼器可多達127個站；（5）插頭連接：使用9針D型插頭；
2．4 Profi bus-DP的設備類型
　　Profibus-DP#tA,～：構成單主站或多主站系統，系統配置的描述包括站數、站地址、輸入／輸出地址、輸人數， Profilms-DP系統可包括以下三種不同類型設備。
　　（1）一級DP主站（DPM1）。一級DP主站是中央控制器，它在預定的信息周期內與分散的站（如DP從站）交換信息，典型的DPM1如PLC或PC。
　　（2）二級DP主站（DPM2）。二級DP主站是編程器、組態設備或操作面板，在DP系統組態操作時使用，完成系統操作和監視目的。
　　（3）DP從站。DP從站是進行輸入和輸出信息采集和發送的外圍設備（I／0設備、驅動器、HMI、閥門等）。
2．5 Profi bus-DP系統行為
　　系統行為主要取決于DMPl的操作狀態，這些狀態由本地或總線的配置設備所控制，主要有以下三種狀態。運行：輸入和輸出數據的循環傳送，DPM l由DP從站讀取輸入信息并向DP從站寫入輸出信息。清除．DMPl讀取DP從站的輸入信息并使輸出信息保持為故障或安全狀態。停止：只能進行主一主數據傳送，DMP1和DP從站之間沒有數據傳送。
3 PROFIBUS現場總線技術在水力機組狀態監測中的應用