如何進(jìn)行基于現(xiàn)場(chǎng)總線的水電廠發(fā)電機(jī)組控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)？

二級(jí)主站采用研華工控機(jī)，包括工程師站和操作員站，都通過(guò)CP-5613DP卡與總線相連，工程師站對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行組態(tài)和編程;操作員站對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行操作、運(yùn)行和監(jiān)控，但不能修改組態(tài)數(shù)據(jù)和系統(tǒng)程序，同時(shí)還兼作局域網(wǎng)的服務(wù)器使用。

觸摸屏采用西門子TP170A,通過(guò)MPI與S7-300?PLC的MPI通訊口相連，安裝于現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)S7-300的簡(jiǎn)單操作與顯示相關(guān)運(yùn)行參數(shù)。

(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接口與總線相連，S7-200PLC可運(yùn)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上，它們的CPU與 PLC的CPU并行工作，占用主機(jī)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(dāng)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(jī)、其他計(jì)算機(jī)組成局域網(wǎng)，客戶機(jī)可以實(shí)現(xiàn)監(jiān)視運(yùn)行狀態(tài)、查看報(bào)表、打印等功能，但不能操作運(yùn)行系統(tǒng)。

從整個(gè)組成部分來(lái)看，主站實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的監(jiān)控，從站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的采集和驅(qū)動(dòng)相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)完成控制動(dòng)作，局域網(wǎng)則與操作員站一起實(shí)現(xiàn)了信息管理功能。因此，硬件組成與系統(tǒng)的功能結(jié)構(gòu)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(jiān)控系統(tǒng)。

(1)硬件組態(tài)

硬件連好之后，根據(jù)硬件參數(shù)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(tǒng)實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，所謂“硬件組態(tài)”，就是模擬真實(shí)的PLC硬件系統(tǒng)，將CPU、電源和信號(hào)模塊的設(shè)備安裝到相應(yīng)的機(jī)架上，并對(duì)PLC硬件模塊的參數(shù)進(jìn)行設(shè)置和修改的過(guò)程。當(dāng)用戶需要修改模塊的參數(shù)地址，需要設(shè)置網(wǎng)絡(luò)通訊，需要將分布式外設(shè)連接到主站，或者從主站卸掉某個(gè)設(shè)備時(shí)的時(shí)候，都必須要做硬件組態(tài)。

本系統(tǒng)采用SIMATIC?S7-300的配套軟件包STEP?7?V5.2完成硬件組態(tài)、參數(shù)設(shè)置、通訊測(cè)試、系統(tǒng)調(diào)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，在線調(diào)試直觀、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(shè)置變量、分配I/O地址、編輯符號(hào)表，然后根據(jù)機(jī)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(qū)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的。

(3)監(jiān)控系統(tǒng)組態(tài)

監(jiān)控軟件采用西門子公司的工控組態(tài)軟件SIMATIC?WinCC。WinCC包括圖形設(shè)計(jì)器、報(bào)警記錄、標(biāo)記記錄、報(bào)告設(shè)計(jì)器、全局腳本、控制中心、用戶管理等功能，它集控制技術(shù)、人機(jī)界面技術(shù)、圖形技術(shù)、數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)于一身，含有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)報(bào)表、歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、實(shí)時(shí)曲線、歷史曲線、報(bào)表查詢等控件，為工程技術(shù)人員提供一很好的二次開(kāi)發(fā)平臺(tái)。WinCC與S7300?PLC之間的通訊也是基于Profibus-DP總線的物理連接。運(yùn)用 WinCC我們可以很方便地組態(tài)出界面美觀、操作方便、功能強(qiáng)大的機(jī)組控制系統(tǒng)人機(jī)監(jiān)控畫面。

采用西門子專用觸摸屏組態(tài)工具ProtoolV6.0對(duì)TP170A組態(tài)，方法與WinCC類似，不過(guò)要簡(jiǎn)單得多，觸摸屏一般安放于控制現(xiàn)場(chǎng)，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單控制與顯示。

3.3 運(yùn)行調(diào)試

系統(tǒng)設(shè)計(jì)的最后一步就是運(yùn)行

調(diào)試，這里采用兩種方法：

(1)軟件仿真調(diào)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)觀察程序執(zhí)行情況或者監(jiān)控畫面的實(shí)時(shí)情況，這種調(diào)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(xiàn)。

(2)硬件調(diào)試

在實(shí)驗(yàn)室將各種傳感器與系統(tǒng)接好，模擬實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)情況，進(jìn)行調(diào)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(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)地調(diào)試。

4 結(jié)束語(yǔ)

本系統(tǒng)采用PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)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(qiáng)，給安裝、調(diào)試和設(shè)備維護(hù)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(jù)用戶要求擴(kuò)展至各種形式和規(guī)模，各水電廠逐步采用PROFIBUS-DP技術(shù)改造傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)必將為我國(guó)的水電事業(yè)做出巨大貢獻(xiàn)。

本文作者創(chuàng)新點(diǎn)：PROFIBUS-DP現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在工業(yè)當(dāng)中已經(jīng)應(yīng)用很廣泛，但在水電廠中的應(yīng)用還處于嘗試階段，本文針對(duì)這一現(xiàn)狀，設(shè)計(jì)出了基于Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線的水電廠機(jī)組控制系統(tǒng)。