現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)在1000MW機(jī)組輔控車間的應(yīng)用

　　FCS165具有DCS的功能和結(jié)構(gòu)，同事融入了現(xiàn)場總線技術(shù)。在分布式控制站(DPU)中，冗余控制器(FCP01)在常規(guī)I/O模件通過冗余的CAN總線進(jìn)行通信，通過背板并行總線與控制器交換數(shù)據(jù)。相鄰的FPB01組成冗余 Profibus-DP主網(wǎng)段，可直接連接具備標(biāo)準(zhǔn)Profibus協(xié)議的現(xiàn)場總線儀表、設(shè)備、通信組件等。FCS165的冗余主控以太網(wǎng)、圖形化組態(tài)界面、操作員站、歷史站等與DCS相同。
　　1.1 硬件參數(shù)
　　(l)系統(tǒng)電源PSM01 FCS165配置冗余電源，其采用可靠性較高的美國軍用集成電源模塊，環(huán)境溫度為-50～85℃，工作電壓為85～265VAC。
　　(2)主控制器FCP01 FCP01采用32位精簡指令集(RISC)嵌入式CPU, 200MIPS(每秒百萬個指令)運(yùn)算速度，32Mbit閃存，128Mbit內(nèi)存，100Mbit/s工業(yè)以太網(wǎng)控制器。該控制器超低功耗4.2W，最快運(yùn)算周期10ms,1∶1冗余熱備，支持帶電熱插拔模件。
　　(3)現(xiàn)場總線通訊卡FPBOI FPB01直接插入控制器機(jī)箱的槽位中，與控制器通過底板并行總線交換數(shù)據(jù)，1∶1冗余熱備。現(xiàn)場總線智能設(shè)備能夠直接掛在相應(yīng)的通信網(wǎng)段上，設(shè)備數(shù)據(jù)、狀態(tài)和診斷信息直接輸入FCP01實(shí)時數(shù)據(jù)庫，可與傳統(tǒng)I/O信號統(tǒng)一用于控制組態(tài)和運(yùn)算。
　　(4)常規(guī)I/O模件FCS165具有15種I/O模件，它們與FCP01之間通過冗余的CAN總線進(jìn)行通信，其中有4種為針對電站開發(fā)的專用模件：16通道事件順序記錄(SOE)模件，分辨率為0.4ms，具有軟件過濾抖動(4ms)功能;轉(zhuǎn)速測量及超速保護(hù)模件FSD01測量脈沖信號為0～10kHz，測量和保護(hù)周期≤5 ms;電液伺服閥控制模件FHS01可接受3路線性可變差動變壓器(LVDT, 3取中),2路冗余伺服閥驅(qū)動，具有自動校驗(yàn)、閉環(huán)控制、緊急手動跳閘功能;第三方通信模件FCM01具有2路Modbus串口(可互為冗余)和1路以太網(wǎng)接口。
　　1.2 軟件參數(shù)
　　(l)功能算法塊 9類92種功能算法塊可滿足1000MW機(jī)組控制的要求，較進(jìn)口DCS算法塊更易掌握。
　　(2)人機(jī)交互軟件工程師組態(tài)工具簡捷、安全、可靠，且易掌握，具有完善的系統(tǒng)診斷(從網(wǎng)絡(luò)、控制器、I/O模件到I/O通道)功能及趨勢功能，歷史趨勢最小分辨時間可達(dá)0.55;報表功能完善，可便捷地生成、查詢各種類型的報表。
　　1.3 Profibus控制系統(tǒng)
　　FPB01為智能模件，其含有微控制器及存儲器。FPB01獨(dú)立完成主站協(xié)議的通信調(diào)度，管理與各從站的通信進(jìn)程。FPB01與Profibus-DP從站之間的診斷請求、從站參數(shù)設(shè)置、從站組態(tài)、數(shù)據(jù)交換以及全局控制報文通過Profibus協(xié)議芯片進(jìn)行解析，F(xiàn)PB01模件訪問協(xié)議芯片地址寄存器并獲得數(shù)據(jù)后，通過并行總線與FCP01進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
　　相鄰槽位的FPB01互為冗余，在初始上電或下裝主站參數(shù)集后，主 FPB01自動向備用FPB01進(jìn)行組態(tài)參數(shù)集合的同步傳輸;在主FPB01與 Profibus-DP從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換過程中，主FPB01周期性向備用FPB01進(jìn)行數(shù)據(jù)同步傳輸，當(dāng)主FPB01故障時可自動無擾切換到備用FPB01繼續(xù)完成通信任務(wù)。
　　FCS165的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)2層(圖l)?？刂凭W(wǎng)為控制站(DPU)與人機(jī)界面站(操作員站、工程師站等)連接的100Mbit冗余以太網(wǎng)，設(shè)備網(wǎng)為冗余Proftbus通信主站FPB01與現(xiàn)場總線設(shè)備從站組成的 Profibus-DP、Profibus-PA網(wǎng)絡(luò)。為了保證遠(yuǎn)程通信可靠性，采用冗余光電轉(zhuǎn)換裝置和光纖形成冗余光纖環(huán)網(wǎng)，通過二合一措施使Profibus-DP 電纜連接就地的單Profibus-DP接口從站，或者通過Profibus-DP/PA Coupler藕合器形成Profibus-PA網(wǎng)段，連接Profibus-PA從站。如果為雙ProfibuS-DP接口從站，冗余光電轉(zhuǎn)換裝置可直接連接冗余Profibus-DP總線。

　　FCS165的全中文界面FPBConfig組態(tài)工具提供了對主站、從站及網(wǎng)絡(luò)通信組態(tài)的手段，可以完全解析具有DPV0和DPV1功能的從站GSD文件，并將該GSD文件導(dǎo)入FCS165的Profibus組態(tài)軟件中。組態(tài)工具界面如圖2所示。畫面左側(cè)為樹形結(jié)構(gòu)，主要用于組態(tài)背板BCF02、控制器FCP01、通信主站FPB01和從站，畫面右側(cè)為參數(shù)區(qū)域，包括主站參數(shù)和從站參數(shù)。