如何進(jìn)行基于現場(chǎng)總線(xiàn)的水電廠(chǎng)發(fā)電機組控制系統設計？

二級主站采用研華工控機，包括工程師站和操作員站，都通過(guò)CP-5613DP卡與總線(xiàn)相連，工程師站對整個(gè)系統進(jìn)行組態(tài)和編程;操作員站對整個(gè)系統進(jìn)行操作、運行和監控，但不能修改組態(tài)數據和系統程序，同時(shí)還兼作局域網(wǎng)的服務(wù)器使用。

觸摸屏采用西門(mén)子TP170A,通過(guò)MPI與S7-300?PLC的MPI通訊口相連，安裝于現場(chǎng)，實(shí)現對S7-300的簡(jiǎn)單操作與顯示相關(guān)運行參數。

(2)從站

從站的形式多種多樣，?ET200M從站IM-153帶模擬量輸入輸出模塊;?從站S7-200PLC?CPU224通過(guò)EM277?DP接口與總線(xiàn)相連，S7-200PLC可運行自身程序，連接I/O輸入輸出，又可與S7-300PLC交換信息;智能儀表、智能模塊直接掛在總線(xiàn)上，它們的CPU與 PLC的CPU并行工作，占用主機的時(shí)間很少,有利于提高PLC的掃描速度和完成特殊功能。當然也可以連接其它的更多的從站。

(3)局域網(wǎng)

由操作員站作服務(wù)器通過(guò)網(wǎng)卡、交換機、其他計算機組成局域網(wǎng)，客戶(hù)機可以實(shí)現監視運行狀態(tài)、查看報表、打印等功能，但不能操作運行系統。

從整個(gè)組成部分來(lái)看，主站實(shí)現系統的監控，從站實(shí)現數據的采集和驅動(dòng)相應執行機構完成控制動(dòng)作，局域網(wǎng)則與操作員站一起實(shí)現了信息管理功能。因此，硬件組成與系統的功能結構是一致的。

3.2 軟件方案

軟件部分包括硬件組態(tài)、控制程序編制和組態(tài)監控系統。

(1)硬件組態(tài)

硬件連好之后，根據硬件參數首先進(jìn)行硬件配置和網(wǎng)絡(luò )配置也就是進(jìn)行組態(tài)。硬件組態(tài)是系統實(shí)現的基礎，所謂“硬件組態(tài)”，就是模擬真實(shí)的PLC硬件系統，將CPU、電源和信號模塊的設備安裝到相應的機架上，并對PLC硬件模塊的參數進(jìn)行設置和修改的過(guò)程。當用戶(hù)需要修改模塊的參數地址，需要設置網(wǎng)絡(luò )通訊，需要將分布式外設連接到主站，或者從主站卸掉某個(gè)設備時(shí)的時(shí)候，都必須要做硬件組態(tài)。

本系統采用SIMATIC?S7-300的配套軟件包STEP?7?V5.2完成硬件組態(tài)、參數設置、通訊測試、系統調試等。

(2)控制程序編制

編程軟件包括S7-300?PLC的STEP7和S7-200PLC的MicroWIN32V3.1，使用方便，在線(xiàn)調試直觀(guān)、便捷，有梯形圖(LAD)、語(yǔ)句表(STL)和功能圖(FBD)三種編程形式可隨意切換和組合使用。首先設置變量、分配I/O地址、編輯符號表，然后根據機組控制順序和要求繪制控制流程圖，最后是編制梯形圖控制程序。S7-300和S7-200編程方法上大同小異，它們之間是通過(guò)V區實(shí)現數據交換的。

(3)監控系統組態(tài)

監控軟件采用西門(mén)子公司的工控組態(tài)軟件SIMATIC?WinCC。WinCC包括圖形設計器、報警記錄、標記記錄、報告設計器、全局腳本、控制中心、用戶(hù)管理等功能，它集控制技術(shù)、人機界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數據庫技術(shù)、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)于一身，含有實(shí)時(shí)數據報表、歷史數據報表、實(shí)時(shí)曲線(xiàn)、歷史曲線(xiàn)、報表查詢(xún)等控件，為工程技術(shù)人員提供一很好的二次開(kāi)發(fā)平臺。WinCC與S7300?PLC之間的通訊也是基于Profibus-DP總線(xiàn)的物理連接。運用 WinCC我們可以很方便地組態(tài)出界面美觀(guān)、操作方便、功能強大的機組控制系統人機監控畫(huà)面。

采用西門(mén)子專(zhuān)用觸摸屏組態(tài)工具ProtoolV6.0對TP170A組態(tài)，方法與WinCC類(lèi)似，不過(guò)要簡(jiǎn)單得多，觸摸屏一般安放于控制現場(chǎng)，實(shí)現簡(jiǎn)單控制與顯示。

3.3 運行調試

系統設計的最后一步就是運行

調試，這里采用兩種方法：

(1)軟件仿真調試

STEP7軟件本身自帶仿真軟件組件，WinCC也自帶有變量模擬器，可模擬一些量的輸入，及時(shí)觀(guān)察程序執行情況或者監控畫(huà)面的實(shí)時(shí)情況，這種調試方法簡(jiǎn)單易行，可隨時(shí)進(jìn)行。缺點(diǎn)是與硬件有關(guān)的問(wèn)題不能發(fā)現。

(2)硬件調試

在實(shí)驗室將各種傳感器與系統接好，模擬實(shí)際現場(chǎng)情況，進(jìn)行調試，基本能排除大部分問(wèn)題，如要使其更加完善，最好能到現場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調試。

4 結束語(yǔ)

本系統采用PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)實(shí)現分布式控制，網(wǎng)絡(luò )速度快、可靠性高、開(kāi)放性好、抗干擾能力強，給安裝、調試和設備維護帶來(lái)方便，提高了生產(chǎn)效率和管理水平。這種網(wǎng)絡(luò )體系具有較高的性能價(jià)格比，并能根據用戶(hù)要求擴展至各種形式和規模，各水電廠(chǎng)逐步采用PROFIBUS-DP技術(shù)改造傳統監控系統必將為我國的水電事業(yè)做出巨大貢獻。

本文作者創(chuàng )新點(diǎn)：PROFIBUS-DP現場(chǎng)總線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )技術(shù)在工業(yè)當中已經(jīng)應用很廣泛，但在水電廠(chǎng)中的應用還處于嘗試階段，本文針對這一現狀，設計出了基于Profibus-DP現場(chǎng)總線(xiàn)的水電廠(chǎng)機組控制系統。