Profibus在水电站状况监测中的使用

　　水力机组的状况监测便是依据对表征机组作业状况特性的参量盯梢监测值是否超出正常作业规模来判别作业设备的状况是正常、反常或毛病，防止和削减更严峻的机组损坏和无计划的停产检修。状况监测的首要意图是使机器良性作业的时刻到达最大化，将停机时刻降为最低，为设备的状况检修、完结”无人值勤”（少人值守）供给牢靠的依据。是国内外近几年来亟待解决的技能问题解决这一问题的有效途径在于及时了解设备的作业状况，有针对性地保护设备，削减设备的突发性毛病和进步设备利用率，并逐渐完结由定时修理体系向状况检修体系的改变。因而，水力机组的状况监测与确诊是完结”无人值勤”（少人值守）的重要确保。

　　现在常用的1对1形式一般是把传感器或执行机构1对1的接入PLC或其他数据收集模块，因而，一个设备就要有一组电源、一组信号，需求巨大的电源与信号电缆然后使体系复杂化。并且许多水力机组状况监测体系的兼容性、容错性、灵活性等方面还存在许多局限性。使得体系功用扩大、晋级比较困难，短少可移植性和通用性；监测体系的开发周期长，本钱高，牢靠性不够好。此外，总线技能与智能设备合作运用，能够使远端设备独立作业，在网络毛病时能独立作业。本文作者开发了一套依据PROFIBUS现场总线技能的、性能价格比较高、适用于中小型水电厂、运用和保护便利的监测剖析体系。

　　Profibus现场总线技能

　　概述

　　PROFIBUS,是一种国际化。开放式。不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在 9.6kbaud~12Mbaud规模内挑选且当总线体系启动时，一切衔接到总线上的设备应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业主动化、流程工业主动化和楼宇、交通电力等其他范畴主动化。PROFIBUS是一种用于工厂主动化车间级监控和现场设备层数据通讯与操控的现场总线技能。可完结现场设备层到车间级监控的涣散式数字操控和现场通讯网络，然后为完结工厂归纳主动化和现场设备智能化供给了可行的解决方案。

　　PROFIBUS–DP:是一种高速低本钱通讯，用于设备级操控体系与涣散式I/O的通讯。运用PROFIBUS-DP可替代理24VDC或4-20mA信号传输。专为现场级涣散IO节点规划；PORFIBUS-PA:专为进程主动化规划，适合于实质安全的场合，可使传感器和执行机构联在一根总线上，并有本征安全标准。PROFIBUS-FMS:用于车间级监控网络，是一个令牌结构。实时多主网络。为车间级通讯使命供给了很多的通讯服务。PROFIBUS是一种用于工厂主动化车间级监控和现场设备层数据通讯与操控的现场总线技能。可完结现场设备层到车间级监控的涣散式数字操控和现场通讯网络，然后为完结工厂归纳主动化和现场设备智能化供给了可行的解决方案。

　　本文运用的Profibus- DP是一种经过优化的高速、廉价通讯衔接，专为主动操控体系和设备级涣散I/0设备之间通讯规划，运用Profibus- DP模块能够替代价格昂贵的24V或0-20mA并行信号线，用于分布式操控体系的高速数据传输，其传输速率可达12Mbit/s,一般构成单主站体系；

　　通讯协议

　　通讯协议（communications protocol）是指两边实体完结通讯或服务一切必要遵从的规矩和约好。协议界说了数据单元运用的格局，信息单元应该包含的信息与意义，衔接方法，信息发送和接纳的时序，然后确保网络中数据顺畅地传送到确认的当地。

　　Profibus通讯协议经过ISO/OSI参阅模型第2层完结，在Profibus中第2层被称为现场总线数据链路FDL（fieldbusdatatink），Profibus总线上的设备包含主站和从站。因而Profibus通讯协议包含主站之间的令牌传递协议和主、从站之间的主从协议。令牌传递协议确保每个主站有满意的时刻实行它的通讯使命，主从协议确保主站在令牌持有时刻内与从站的通讯。

　　PrOf1bus-DP的传输技能

　　此网关PROFIBUS-DP部分选用协议芯片VPC3+C,其内部含有4KB RAM,用户可依据需求对其进行设置；有两种微处理器接口，数据/地址总线复用或独自操作。由于ARM核对外部RAM操作的速度较快，时序不能满意VPC3+C的操作时序，因而这儿不选用数据/地址总线复用的方法，而是用ARM的GPIO口来模仿VPC3+C的操作时序。

　　Profibus供给了三种数据传输类型！：用于DP和FMS的RS485传输、用于PA的IECll58-2传输和光纤传输技能。RS485传输是Profibus最常用的一种传输技能，这种技能一般称之为H2,选用的电缆是屏蔽双绞铜线，RS485传输技能基本特征如下：（1）网络拓扑：线性总线，两头有有源的总线终端电阻；（2）传输速率：9.6k12Mbit/s:（3）介质：双绞屏蔽电缆，也可取消屏蔽，取决于环境条件（EMc）：（4）站点数：不带中继器每分段32个站，带中继器可多达127个站；（5）插头衔接：运用9针D型插头；

　　Profi bus-DP的设备类型

　　Profibus-DP#tA,~:构成单主站或多主站体系，体系装备的描绘包含站数、站地址、输入/输出地址、输人数， Profilms-DP体系可包含以下三种不同类型设备。

　　（1）一级DP主站（DPM1）。一级DP主站是中心操控器，它在预订的信息周期内与涣散的站（如DP从站）交流信息，典型的DPM1如PLC或PC.

　　（2）二级DP主站（DPM2）。二级DP主站是编程器、组态设备或操作面板，在DP体系组态操作时运用，完结体系操作和监督意图。

　　（3）DP从站。DP从站是进行输入和输出信息收集和发送的外围设备。

　　Profi bus-DP体系行为

　　体系行为首要取决于DMPl的操作状况，这些状况由本地或总线的装备设备所操控，首要有以下三种状况。作业：输入和输出数据的循环传送，DPM l由DP从站读取输入信息并向DP从站写入输出信息。DMPl读取DP从站的输入信息并使输出信息坚持为毛病或安全状况。中止：只能进行主一主数据传送，DMP1和DP从站之间没有数据传送。

　　PROFIBUS现场总线技能在水力机组状况监测中的运用

　　监控体系硬件组成

　　本监控体系首要由上位机、Profibus-DP主站、Profibus-DP从站及其现场设备组成。

　　如图l所示。监控体系中三组PLC和工控机（服务器）之间经过Profibus-DP总线进行通讯。如图1所示。

　　一级主站：两组PLC作为DP一级主站，CPU坐落操控中心，本体系的PLC选用Siemens公司的S7-300,处理器均为CPU3l5-2DP,它具有强壮的处理才能，并集成了Profibus-DP现场总线接口设备，直接挂接于Profibus-DP网络。PLC程序在上位机的编程东西STEP7中编译完结后下载到CPU3 1 5,并存储在CPU315中，CPU315可主动作业该程序，依据程序内容读取一切I/O模块的状况字，操控硬件设备。

　　二级主站：上位机是DP类型二类主站。本体系选用研华工控机作为上位机，经过现场总线接口卡CP56 1 3使工控机接入DP网络。为了确保体系的稳定性，体系运用双机冗余，两台工控机经过相同的现场总线接口卡CP5613与现场总线相连，假如其间一台工控机产生毛病，另一台可进行相应的监控，确保体系正常作业。

　　监控体系软件规划

　　本体系软件规划首要包含三大部分，其一为上位机监控程序的规划，首要包含体系作业需求的水力机组状况监控主界面、报表生成和数据查询界面等人机界面的设 其二为PLC操控程序的规划，其间包含体系Profibus-DP网络组态、体系硬件组态、操控程序规划等；其三为通讯程序规划，通讯程序首要包含上位机和PLC之间的通讯，PLC对被控目标的操控程序，上位机和长途调试的通讯三个方面。