PROFIBUS—DP系統開(kāi)發(fā)及其在火電廠(chǎng)的應用

隨著(zhù)PROFIBUS—DP系統應用領(lǐng)域的日益擴大，用戶(hù)及研究部門(mén)都有自主研發(fā)或特殊調試的需求。文中給出了一個(gè)DP 純主從系統的實(shí)現方法并針對調試過(guò)程，進(jìn)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(mén)子的CP561 1卡，將其安裝在計算機的PCI 插槽中，同時(shí)需安裝的軟件有SlMATIC NCM(用于組態(tài)DP系統)， OPC SERVER(用于測試調試過(guò)程)等，作為一類(lèi)組站來(lái)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(tài)軟件進(jìn)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(gè)字節。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(lái)隨時(shí)讀取 總線(xiàn)傳送報文；
3)單片機仿真器，用來(lái)讀取SPC3內寄存器的值，了解從站的狀態(tài)機制，調試時(shí)采用Wave仿真器，運行時(shí)可將程序燒錄到 AT89S52中；
4)PROFIBUS—DP專(zhuān)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(mén)子的專(zhuān)用協(xié)議芯片SPC3和AT89S52微處理器構成，接線(xiàn)圖見(jiàn)圖1所示。采用 AT89S52微處理器無(wú)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(mǎn)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://dyxdggzs.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(guò)P2口與SPC3的AB0- AB7連接，其中P2.4引腳經(jīng)非門(mén)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(jīng)過(guò)P1.7復位SPC3，SPC3由XINT引腳發(fā)送給MCU中斷信號。
該軟件由匯編語(yǔ)言編寫(xiě)。主程序流程圖和中斷服務(wù)程序流 程圖見(jiàn)圖3和圖4所示。

主程序中，從站開(kāi)始上線(xiàn)工作之前，需要用戶(hù)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(xiàn)工作之后，需要不斷地重新給定時(shí)器置數，對于診斷處理，采用非實(shí)時(shí)中斷方式，循環(huán)詢(xún)問(wèn)。
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(lái)。
3 PROFIBUS—DP系統在火電廠(chǎng)的應用
火電廠(chǎng)控制系統的I／O測點(diǎn)多，現場(chǎng)裝置多且密集，設備立體布置，廠(chǎng)域高度集中，可靠性要求很高?；痣姀S(chǎng)控制系統采用PROFIBUS總線(xiàn)的優(yōu)越性主要體現在以下幾個(gè)方面：
其一，PROFIBUS總線(xiàn)的分散和分布式特性非常符合電廠(chǎng)控制分散的要求?；痣姀S(chǎng)的數據采集系統DAS主要實(shí)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(chǎng)控制層，電氣控制系統和輔助車(chē)間控制系統相距較遠，測點(diǎn)分散，獨立性強，PROFIBUS-DP總線(xiàn)所具有的 節省費用、降低成本和遠程診斷的優(yōu)勢可以得到充分發(fā)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(diǎn)集中，現場(chǎng)環(huán)境惡劣，干 擾因素多，PROFIBUS—DP總線(xiàn)的優(yōu)越性數據傳輸的可靠性、實(shí)現設備狀態(tài)檢修、系統的開(kāi)放性和互操作性可以得到充分發(fā)揮。
其二，從電廠(chǎng)各系統設備的分布我們可看出，電廠(chǎng)的設備布 置非常適合現場(chǎng)總線(xiàn)的使用，設備既是按各系統分布在幾個(gè)區 域，又較為集中在本身系統的周邊。在PROFIBUS—DP總線(xiàn)中， 每個(gè)節點(diǎn)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(guò)組態(tài)軟件，完成功能塊的連 接，就能方便的實(shí)現各種常規控制方案，將各種控制功能下放到 現場(chǎng)，實(shí)現真正的分散控制。這體現了現場(chǎng)總線(xiàn)的信息處理現場(chǎng) 化和數字智能裝置的特點(diǎn)。
其三，PROFIBUS總線(xiàn)非常符合電廠(chǎng)生產(chǎn)工藝過(guò)程的要求?；痣姀S(chǎng)有大量的邏輯量控制，主要是輔機起停過(guò)程中相關(guān)設備 按照順序進(jìn)行動(dòng)作，設備間的保護、聯(lián)鎖和順控等。在現場(chǎng)總線(xiàn) 中，PLC作為～個(gè)站掛在高速總線(xiàn)上，充分發(fā)揮PLC在處理開(kāi) 關(guān)量方面的優(yōu)勢。在電廠(chǎng)的實(shí)際控制中，模擬量控制和邏輯量控 制不是截然分開(kāi)的，各個(gè)設備是否投入和在運行當中都要受到 其他設備狀態(tài)和工況的影響和制約，受控于所在系統和整個(gè)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(chǎng)智能設備和PLC組成的現場(chǎng)控制層，而把協(xié)調控制系統和對整個(gè)機組乃至整個(gè)火電廠(chǎng)經(jīng)濟運行進(jìn)行優(yōu)化的 智能控制放到上層的服務(wù)器中。這樣既實(shí)現了控制功能徹底的 分散，又可以保證整個(gè)機組和電廠(chǎng)的安全、經(jīng)濟運行，實(shí)現整個(gè) 電廠(chǎng)集中管理和分散控制的高度統一。
4結束語(yǔ)
現場(chǎng)總線(xiàn)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(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)給自動(dòng)化領(lǐng)域帶來(lái)了一場(chǎng)革命，代表了自動(dòng)化的發(fā)展方向。數字通信是一種趨勢，也是技術(shù)發(fā)展的必然。雙向通信現場(chǎng)總線(xiàn)信號制技術(shù)必將會(huì )給電廠(chǎng)安全運行以及提高管理水平帶來(lái)實(shí)實(shí)在在的 效益，這是過(guò)去電廠(chǎng)中任何控制系統無(wú)法與之相比的。
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