1．引言

隨著計算機技術在工業控制領域應用范圍的日益拓展，以及分布式控制產品標準化的要求和趨勢，使近幾年現場總線技術得以迅速發展。它較完整地實現了控制技術，計算機技術與通信技術的集成，其特點是可靠性高，性能穩定，抗干擾能力強，維護及系統擴充成本低。本文介紹了西門子Profibus—bp現場總線技術在電廠閘壩監控系統改造中的應用及特點。

2．Profibus—bD的功能特點

目前現場總線產品有多種，其中Profibus是由西門子公司提出并極力倡導， 已經先后成為德國國家標準DIN19245和歐洲標準EU50170．是一種開放而獨立的現場總線標準，其協議結構是以ISO7498國際標準開放系統互聯OSI（Open System Intereonnection）參考模型為基礎．在機械制造、工業過程控制、智能建筑中充當通信網絡。Profibus由Profibus—PA、Profibus—DP和Profibus—FMS三個系列組成。

Profibus—DP（Distributed Peripherals）使用了第一層、第二層和用戶接口．第三層到第七層未加定義，這種流體型結構確保了數據傳輸的快速而有效地進行．直接數據鏈路映象（Direct Data Link Mapper-DDLM）使用戶接口易于進入第二層。用戶接口規定了用戶及系統以及不同設備可調甩的系統功能，并詳細說明了各種不同Profibus—DP設備的設備行為，還提供了傳輸可選用的RS-485傳輸技術或光纖傳輸技術。

Profibus—DP是一種高速而廉價的通信連接，可實現高速數據傳輸，適用于自動控制系統和在設備級分散的I／O之間的通信。介質存取控制的基本方式為主站之間的令牌方式和主站與從站之間的主從方式，以及綜合這兩種方式的混合方式。不帶中繼器時每個分段最多32個站．帶中繼器時最多127個站。

3．基于profibus—dD的閘壩監控系統改造

3．1原系統概述

趙山渡電廠的閘壩監控系統是在2000年建立的，淺灘區采用一套MODICON COMPACT E984—265 PLC站控制1攤～9#閘門．主槽區采用一套MODICON COMPACT E984—265 PLC站控制10#～16#閘門，兩套PLC以MB+方式連網．由一臺工控機監控。系統經5年多的運行，發現原系統存在一些問題：系統過于風險集中，閘門現地操作不方便，可靠性差等問題，已影響到了電廠的防汛和安全生產。

3．2新系統的結構與組成

針對原系統存在的問題，根據防汛要求及閘壩的實際情況，決定在新的閘壩監控系統中采用基于profibus—dp網絡和西門子S7—20OPLC、s7—3～PLC實現分散控制、集中管理的智能集成控制系統。新的閘壩監控系統分三級控制．即上層監控管理級、集中控制級以及現地控制級。其拓撲結構如圖所示。

現場控制級分為17個獨立控制單元，其中16個控制單元分別控制16個閘門的液壓閥組．第17個控制單元對閘壩配電參數進行檢測。每個控制單元主要由一臺西門子S7—200PLC及一臺觸摸屏組成。其主要功能為：提供操作界面、并負責處理、存儲、管理從本地控制系統傳送來的實時數據，通過PROFIBUS網絡為集中控制級PLC提供數據．同時控制液壓閥組提升／下降閘門，執行故障狀態保護及報警。集中控制級有兩個控制單元．分別控制淺灘區、主槽區的液壓站及各自的現場控制單元。每個控制單元主要由一臺西門子S7—300PLC及一臺觸摸屏組成。其主要功能為：提供操作界面、并負責處理、存儲、管理從現場控制級控制單元傳送來的實時數據，通過網絡為上層監控管理級的服務器提供數據．同時控制本系統中的液壓設備，也可對本系統中的閘門進行集中調度．執行故障狀態保護。

上層監控管理級的主要任務是對整個閘門運行進行調度．數據采集、存儲，報表打印等一系列任務。

3．3 新系統的網絡通訊

改造后監控系統中．集中控制級與上層監控管理級采用10／100bps快速交換式以太網來進行通訊。集中控制級與現場控制級網絡通訊采用1．5mbps profibus總線形式。集中控制級的S7—300PLC控制器CPU 用CPU315—2DP．配置一個通信處理器CP342—5作為Profibus—DP系統的主站，現場控制級的S7—200PLC控）制器中，配備一個EM277模塊作為PROFIBUS—DP協議下的從站．實現集中控制級與現場控制級通信功能。

4．系統特點

自新的閘壩監控系統調試投運至今已一年多，Profibus—DP網絡無故障，系統運行正常。新系統具有以下幾個方面的特點：

1）具有良好的擴展性。由于現場總線的開放性，可隨意增設工位；

2）安裝簡單、快捷。采用PROFIBUS現場總線技術省去了大量的柜間互聯線，縮短了控制系統的生產、安裝周期；

3）調試、維修方便。從站的劃分以及PROFIBUS強大的故障診斷能力使調試和維護更方便：

4）成本降低。使用PROFIBUS技術，節省了大量的電纜、橋架以及培訓和維護費用。

5）風險分散，提高了系統的整體可靠性。總線上某個設備出現故障，不會導致整個系統的癱瘓，仍可維持其余設備的正常運行，檢修時只需斷開故障設備即可。

5．結束語

Profibus-bp現場總線技術將會在電力自動化、過程自動化等方面獲得更加廣泛的應用。

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