PROFIBUS—DP系統(tǒng)開發(fā)及其在火電廠的應(yīng)用

隨著PROFIBUS—DP系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域的日益擴(kuò)大，用戶及研究部門都有自主研發(fā)或特殊調(diào)試的需求。文中給出了一個DP 純主從系統(tǒng)的實現(xiàn)方法并針對調(diào)試過程，進(jìn)行了詳細(xì)的分析。
1 主站的構(gòu)成及配置
文中提出了由通訊處理器(CP5611 A2)和計算機(jī)構(gòu)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(jī)的PCI 插槽中，同時需安裝的軟件有SlMATIC NCM(用于組態(tài)DP系統(tǒng))， OPC SERVER(用于測試調(diào)試過程)等，作為一類組站來使用。 作為單主站單從站設(shè)計，主站和從站地址利用SIMATIC NCM組態(tài)軟件進(jìn)行了設(shè)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(jié)。相關(guān)的從站GSD文 件，可采用文本編輯器編輯，并將其安裝到相應(yīng)的文件夾下，設(shè) 定從站的標(biāo)識號為0x0008。
2)RS485—232轉(zhuǎn)換器，串口調(diào)試助手，主要用來隨時讀取 總線傳送報文；
3)單片機(jī)仿真器，用來讀取SPC3內(nèi)寄存器的值，了解從站的狀態(tài)機(jī)制，調(diào)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(shè)計
PROFIBUS—DP從站的硬件主要由西門子的專用協(xié)議芯片SPC3和AT89S52微處理器構(gòu)成，接線圖見圖1所示。采用 AT89S52微處理器無需擴(kuò)展外部程序存儲器ROM和外部數(shù)據(jù) 存儲器RAM。該設(shè)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(dá)到12Mbps。

本文引用地址：http://m.butianyuan.cn/article/201612/331179.htm該設(shè)計中，P0 El作為數(shù)據(jù)地址復(fù)用端El，與SPC3的數(shù)據(jù)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(jīng)非門和AB4相連，故SPC3內(nèi)部的地址范圍是1000H一15FFH。
SPC3采用INTEL方式，數(shù)據(jù)地址復(fù)用，AB8-ABl0接低電平，MCU經(jīng)過P1.7復(fù)位SPC3，SPC3由XINT引腳發(fā)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(wù)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(shù)，對于診斷處理，采用非實時中斷方式，循環(huán)詢問。
中斷程序中，采用中斷依次處理參數(shù)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(tǒng)在火電廠的應(yīng)用
火電廠控制系統(tǒng)的I／O測點多，現(xiàn)場裝置多且密集，設(shè)備立體布置，廠域高度集中，可靠性要求很高?；痣姀S控制系統(tǒng)采用PROFIBUS總線的優(yōu)越性主要體現(xiàn)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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)DAS主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)測 量、參數(shù)顯示、越限報警、性能計算、事故追憶、操作指導(dǎo)和報表 打印等功能。在現(xiàn)場控制層，電氣控制系統(tǒng)和輔助車間控制系統(tǒng)相距較遠(yuǎn)，測點分散，獨立性強，PROFIBUS-DP總線所具有的 節(jié)省費用、降低成本和遠(yuǎn)程診斷的優(yōu)勢可以得到充分發(fā)揮；對于 鍋爐及輔機(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)和汽機(jī)及輔機(jī)設(shè)備控制系統(tǒng)，設(shè)備數(shù) 量眾多，采用立體布置，裝置密集，測點集中，現(xiàn)場環(huán)境惡劣，干 擾因素多，PROFIBUS—DP總線的優(yōu)越性數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、實現(xiàn)設(shè)備狀態(tài)檢修、系統(tǒng)的開放性和互操作性可以得到充分發(fā)揮。
其二，從電廠各系統(tǒng)設(shè)備的分布我們可看出，電廠的設(shè)備布 置非常適合現(xiàn)場總線的使用，設(shè)備既是按各系統(tǒng)分布在幾個區(qū) 域，又較為集中在本身系統(tǒng)的周邊。在PROFIBUS—DP總線中， 每個節(jié)點是一臺數(shù)字智能設(shè)備，這些設(shè)備都內(nèi)置微處理器，具有 采樣、A／D轉(zhuǎn)換、校正、運算處理、報警判斷以及PID控制等功 能，只需根據(jù)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)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(tài)軟件，完成功能塊的連 接，就能方便的實現(xiàn)各種常規(guī)控制方案，將各種控制功能下放到 現(xiàn)場，實現(xiàn)真正的分散控制。這體現(xiàn)了現(xiàn)場總線的信息處理現(xiàn)場 化和數(shù)字智能裝置的特點。
其三，PROFIBUS總線非常符合電廠生產(chǎn)工藝過程的要求?；痣姀S有大量的邏輯量控制，主要是輔機(jī)起停過程中相關(guān)設(shè)備 按照順序進(jìn)行動作，設(shè)備間的保護(hù)、聯(lián)鎖和順控等。在現(xiàn)場總線 中，PLC作為～個站掛在高速總線上，充分發(fā)揮PLC在處理開 關(guān)量方面的優(yōu)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(shè)備是否投入和在運行當(dāng)中都要受到 其他設(shè)備狀態(tài)和工況的影響和制約，受控于所在系統(tǒng)和整個機(jī) 組的運行情況。根據(jù)上面的分析，把大部分的模擬量控制和數(shù)字量控制放到由現(xiàn)場智能設(shè)備和PLC組成的現(xiàn)場控制層，而把協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)和對整個機(jī)組乃至整個火電廠經(jīng)濟(jì)運行進(jìn)行優(yōu)化的 智能控制放到上層的服務(wù)器中。這樣既實現(xiàn)了控制功能徹底的 分散，又可以保證整個機(jī)組和電廠的安全、經(jīng)濟(jì)運行，實現(xiàn)整個 電廠集中管理和分散控制的高度統(tǒng)一。
4結(jié)束語
現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為目前最新型的控制系統(tǒng)，它是一種 全計算機(jī)、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線技術(shù)給自動化領(lǐng)域帶來了一場革命，代表了自動化的發(fā)展方向。數(shù)字通信是一種趨勢，也是技術(shù)發(fā)展的必然。雙向通信現(xiàn)場總線信號制技術(shù)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(tǒng)無法與之相比的。
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