PROFIBUS—DP系統(tǒng)開發(fā)及其在火電廠的應用

隨著PROFIBUS—DP系統(tǒng)應用領域的日益擴大，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)主站采用西門子的CP561 1卡，將其安裝在計算機的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計，主站和從站地址利用SIMATIC NCM組態(tài)軟件進行了設定，主站地址為01H，從站地址為03H； 通訊速率9．6Kbps，輸入輸出各2個字節(jié)。相關的從站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(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)單片機仿真器，用來讀取SPC3內(nèi)寄存器的值，了解從站的狀態(tài)機制，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微處理器構成，接線圖見圖1所示。采用 AT89S52微處理器無需擴展外部程序存儲器ROM和外部數(shù)據(jù) 存儲器RAM。該設計可以滿足PROF舊US—DP不同的通訊速率要求：從最低9.6Kbps至最高可達到12Mbps。

本文引用地址：http://www.2s4d.com/article/201612/331179.htm該設計中，P0 El作為數(shù)據(jù)地址復用端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)地址復用，AB8-ABl0接低電平，MCU經(jīng)過P1.7復位SPC3，SPC3由XINT引腳發(fā)送給MCU中斷信號。
該軟件由匯編語言編寫。主程序流程圖和中斷服務程序流 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?；痣姀S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，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(tǒng)和汽機及輔機設備控制系統(tǒng)，設備數(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)設備的分布我們可看出，電廠的設備布 置非常適合現(xiàn)場總線的使用，設備既是按各系統(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)字智能設備，這些設備都內(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，主要是輔機起停過程中相關設備 按照順序進行動作，設備間的保護、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(tǒng)和整個機 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)和對整個機組乃至整個火電廠經(jīng)濟運行進行優(yōu)化的 智能控制放到上層的服務器中。這樣既實現(xiàn)了控制功能徹底的 分散，又可以保證整個機組和電廠的安全、經(jīng)濟運行，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、全數(shù)字、雙向通信的新型控制系統(tǒng)。現(xiàn)場總線技術給自動化領域帶來了一場革命，代表了自動化的發(fā)展方向。數(shù)字通信是一種趨勢，也是技術發(fā)展的必然。雙向通信現(xiàn)場總線信號制技術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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