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第 3 4卷 第 5期 有 色 冶 金 设 计 与 研 究 2 0 1 3 年 1 月 基于 P r o fi b u s D P协议的 P L C与 D C S 通信设计 杨星根 江西瑞林电气 自动化有限公司， 江西南昌 3 3 0 0 3 1 [ 摘 要] 结合某 1 0 0 k t 铜 冶炼厂烟气制酸分布式控制 系统项 目， 介绍 了基于 P r o fi b u s DP协议 的现场总 线通 信设 计 ． 详 细 阐述 了如何 利 用 P r o fi b u s D P协 议 来 实现 西 门子 P L C和横 河 DCS相 互通信 [ 关键词] DC S； P L C； P r o fi b u s - DP ； 通信协议 ； 控制 系统 中图分类号 T P 2 7 3 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 4 4 3 4 5 2 0 1 3 0 5 0 0 3 4 0 2 De s i g n o f Co m mun i c a t i o n be t we e n PLC a nd DCS Ba s e d o n Pr o fib us -DP Pr o t o c ol YANG Xi n g g e n J i a n g x i N e r i n E l e c t r i c A u t o m a t i o n C o ． ， L t d ． ， N a n e h a n g ， J i a n g x i 3 3 0 0 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t C o mb i n e d wi t h a c i d ma k i n g d i s t r i b u t i o n c o n t r o l s y s t e m o f a 1 0 0 k t c o p p e r s me l t e r p l a n t ，t h e p a p e r i n t r o d u c e s t h e d e s i g n o f fi e l d b u s c o mmu n i c a t i o n b a s e d o n P r o fi b u s - D P p r o t o c o l ，a n d d e s c rib e s h o w t o u s e P r o fi b u s - DP p r o t o c o l t o r e a l i z e t h e mu t u a l c o mmu ni c a t i o n be t we e n S i e me n s P LC a nd Yo k o g a wa DCS ． Ke y wo r DC S ； P L C ； P r o fi b u s DP ； c o mmu n i c a t i o n p r o t o c o l ； c o n t r o l s y s t e m 随着现代工业技术的飞速发展 ， 自动化控制技术 及设备通 信技术也 不断得 到了创新 发展 。当前 ， P L C 、 D C S 、 智能仪表等已广泛应用到现场生产控制 系统中 ， 并发展到形成 了由上述设备相互协同、 共同 面向整个生产过程的分布式工业控制系统I 1 l 。 在此系 统中， 现场总线通信技术至关重要 。 本文以某 1 0 0 k t 铜冶炼厂烟气制酸分布式控制系统项 目为例 ， 介绍利 用 P r o fi b l l S -- D P协议实现横河 D C S与西 门子 P L C间 相互通信的应用。 1 系统组成 1 ． 1 系统结构 本系统结构配置如图 1 ， 系统 中 D P主站采用横 河 C E N T U M v P型 D C S集散控制系统 ， 对整个烟气 制酸系统进行集中监控 ； D P 从站采用的是西门子 s 7 2 0 0 、 3 0 0系列 P L C， 分别实现对循环水 系统和电 除雾系统的操作和监视 ， 为了实现横河 D C S与西门 子 P L C间的 D P通信 ， D C S侧必须配置横河专用 的 D P通信卡 A L P 1 1 1 。D C S系统内部采用的是横河专 用 的冗余以太网通信方式。 收稿 日期 2 0 1 3 0 4 2 6 作者简介 杨星根f l 9 8 2 一 ， 男 ， 主要从事仪表 自动化设计与研究工作 。 图 1系统 结 构 目 置 1 ． 2 P r o f i b u s协议 P r o fi b u s 是 目前 国际上通用 的现场 总线标准之 一 ，具有其独特 的技术特点 、 严格的认证规范 、 开放 的标准、 众多厂商的支持和不断发展的应用行规 。 其 开发性允许多家厂商各 自开发符合 P r o fi b u s 协议的 5删 于 P r o I 、 i b u s D P协议的 P L C’ 0 D C 通信 没 f 3 5 产 这些产r 均 f l J 连接 到同一个 P r 0 f j I ， u s 网络上 ， 而 P r o f i ] 小 成为最重要的和应用最广泛 的现场 总线标准 按照 川领域不同， P r o fi b u s 协 议大致可 分为 类， 如 丧 l 所列。 表 1 P r o f i b u s协议分类 J 』 1] t Ji J J ， 、’ l 1 化 般 力 化 I 动化 』 Z，i J J 连接 乃J R S 4 8 5 l l 模 R S 4 8 5接 u模块 猫 合 冗 俐 一D P ／ 块近披到 I 1 刚络 连接j 、 Ij I P I刎络 P A L k连 接 剑 I P网络 ‘ 输 介质 R S 4 8 5 I } 览 R S 4 8 5 l 缆， 丸缆 1 E C 6 1 1 5 8 - 2 l 乜 缆 于电气特性 ， P r o f i b 一 P A 本质安全1 应用在防 爆领域 ； F MS较 为复杂， 多应用 丁西门子 s 5系 IJ P L C 干 f l 笫 t力 控制 器』 品进 行通 信； D P以其传输速 度 快 、 数据 大以及 良女 ， 的可扩展性等特点 ， 成为 口前 广大J H J ’ 普遍 采川的通信方式 I P的通信速率最i 奇n r 达到 1 2 M s ， 可以连接 远 程 I ／ 0、 执行 机构 、 智 能 马达 控制 器 、 人机 界 面 H MI 、 阀定f 器 、 变频器等智能设备 ， 一条 D P总线 可以最多 町连接 1 2 7个 设备 ， D P地址可为 0 ～ l 2 6 。 DP的拓扑结 构 I 叮以是总线型 、 星型和树型 ， 通讯介 质 r 以是J 井蔽 双绞线 、 光纤 ， 也 支持红外传输 。 采用 舣绞线f l 寸 ， 不加r f 1 继器最远通讯距离可达 1 ． 2 k m， 最 多可以采川 9个巾继器 ， 最远通讯距离可达 9 k in ； 采 ，L f J 光纤时 ， 最远通 距离可达 1 0 0 k m以上 。 其中采 州 多膜光纤 时， 两点问最远距离可达 3 k in, 采用单膜 光纤时 ， 两点问最远 离可达 2 0 k i n 。 2 D P通 信环境 设置 横河 1 C S系统 实现 I r o n l 一 D P通讯 使用 的 型卡件 为 A I P l 1 1 ， R I O型卡件为 A C P 7 1 。 该项 目巾的 D C S系统现场控制器 F C S的类型为 F I O型 ， 敝小 史仅仪 以 A I 1 1 l 1为例 ， 阐述 了 D P通信环境 的 没置过程。 在这个设 过 中， 需要利用到第 方现场 总线 系统组态软件德阳赫优讯 s v c n软件f 横河版1 。 s v c m是通川的现场总线通信配置T具 ， 可以用 ] 二 配 置 A S I n t e r l a C A N o p e n 、 D e v i c e N e t 、 I n t e r B u s 、 P r t ， t i b u 等现 场总线通信 『 x x J 络 ， 并具有统 一的用户 界面 通过 导人从站设 备制造 商所提供 的设备描述 文件或 电子数据 文档 E D S文件憷} ,Kt ； 11 应的网络环 境 配置 ， 这 义件 中定义 J ， 基于现场总线的通信设 备的相关特性和参数。 总线结构是通过 图形编辑器 组态 ， 包含了各种现场总线设备 双击节点图形 ， 可 以 T 7 1 t t l 应的配 窗 L J 。 显示的表格 中， 可以创建 当前节点配置的所有可能模块或数据。 过程映像中的 数据地址 叮以通过配置] 一 具进行手动或 自动生成。 节 点 的参数是通过各 现场总线系统的选择或输入值 实脱的 最后一步是总线参数的定义 ， 它仅定 义传输 速率 ， 而所有其它参数都是依槲各设 备描述义件 的 基本数据填写 。 安装好 S v c 眦t 软件后 ， 打丌并新建一个项 F I ， 导 入所有从站 的 G S D文件 ， 然后存 形编车 i } 器 的总 线结构中添加所需要的节点 本系统巾， 没汁人员 选择横河 D C S系统作为主站， J 子 P L C系统作为从 站 l和从站 2 。住添加主站时 ， 选择横河的 A 1 1 ， 1 1 1 ， 单击添加并修改D P 功E 确定即可， 这 义A L P 1 l 1 的 D P通信地址为 1 ． 然后冉添加两个从站 ， 同样单 击添加并修改 D P地址后确定 _几 『 ， 其巾从站 1 足两 子 3 0 0系列的 C P U 3 l 3 2 2 ， D P通信地址 为 2 ， 从 站 2是西门子 2 0 0系列 的 E M2 7 7 ， D P通信地址为3 。 添加完主站和所自‘ 的从站 以后 ， 整个 I P网络 扑示 意图如 2 。 - 人 站 点， 弹⋯从站参数设置窗 门， 如图 3 。依据需要通信数据的类型和地址 ， 狂参数设 置窗口罩添加映射数据， 选择相应的数据类， 干 l I 地址。 设置完所有从站的通信参数映射地址以后 ，保存项 目并导 D B M数据文件 。 i i i 侧3 1 2 c E H 2 7 7 P 肼I lJ S D P 图 3从站参数设置 3 D C S 通信组态 在 D C S组态软件里 ， 添加横河 D C S系统专用的 D P通信卡 A L P 1 1 1 ， 打歼它的属性窗 r l ， 存详细设置 选 项 的 P r fi b u s c o n f i g u r a t i 0 n d a t a n J e一栏 导 人 D P通信环境设置 D B M数据文件 ， 然后双击 A L Pl 1 1 打开通信组态界面，在列表栏里组态需要通信的数据 ， 并使其数据类型卡 I J 通信地址与D B M文件所定义的数 ～ ～ 霹 国 1 ● ● 广 一 L 第 5期 单介质机械过滤器在污水处理中的应用 5 3 拦水板上反射在封头上 ， 再从封头上滴下 ， 从 而达到 分流 目的。新型布水装置可采用布水筛管， 布水筛管 上端与进水管j 水口固定安装， 布水筛管的下端密封， 布水筛管的直径大于进水管的直径， 可以做到均匀布 水 ， 且不会使滤料冲出。 4 1 内部滤料粒径合理分布， 严格装填。针对污水 处理站的水质情况， 合理选择石英砂的规格 ， 按粒径 合理分布， 使粒径分布达到最优化， 并装填规整。 5 1 严格控制好运行过程。 运行 时 ， 控制好 流量 、 压力， 不用时不要将过滤器内水放尽， 维持一定高的 水垫层。 5 结论 过滤器在污水处理中起到至关重要 的作用 ， 针 对丹霞冶炼厂的实际情况 ， 该厂污水处理站选用 了单 介质机械过滤器 。 虽然该设备在运行过程中仍存在一 定的问题 ， 但是它具有设备造价低廉， 运行成本费用 低 ， 占地面积小， 管理简便， 滤料寿命长， 过滤效果 好， 且经过反洗可多次使用等优点， 从而在一定程度 上提高 了经济效益和处理量 ， 是处理工业废水的理 想过滤设备。 参考文献 [ 1 ]1 周本省． 工业水处 理技术[ M] ． 2版． 北京化学工业 出版社 ， 2 0 0 2 ． 【 2 】茹至刚．废水治理工程技术[ M] ． 北京 中国环境科学出版社， 1 9 8 9 ． [ 3 ]唐受印， 戴友芝 ， 汪大晕． 废水处理工程[ M 】 ． 北京 化学工业出版 社 ， 2 0 1 ． 9 0 9 5 ， 1 0 8 ． 【 4 】武汉水利电力学院．热力发电力厂水处理【 M 】 ．2 版．j E 京北京水利 出版社 。 1 9 8 4 ． 上接第 3 5页 据相对应。完成 D C S组态后 ， 连通 D P网络 ， 就可以 在 D C S上监视 P L C的数据了。 计分析等方面体现出明显的优势， 已成为当今自动化 应用领域的发展方向。 该厂烟气制酸系统生产运行 一 年多来， P L C与 D C S 之间的通信性能稳定、数据 准确且技术可靠。 4 结语 参考文献 在某 1 0 0 k t 铜冶炼厂烟气制酸系统中， 通过 D P 【 1 ] 闰 泽民 ．P m fi b u s 在P L C 与 横 河D C S 网 络 通 讯中 的 应 用 [J 】 _科 技传 。翟 宴 ’ Iq - s7一 。 。 儿 c 京 北 京 航 空 航 天 大 学 ， 煮 季 0 孥 考 挛 换 鍪 据 的 山 扎 扎 肌 叽 八 子 式 ，大大节约了控制系统的成本 ， 充分体现了 D C S 系 ‘ 统集中监视 、 分散控制的优越性 ， 同时在生产数据统 - 上接第 3 7 页 3 中性点接地方式的选择 本文对 目前常用 的四种 中性点接地方式进行 了 分析 比较 ， 并不是要否定哪一种接地方式 。 在 电力系 统的实际设计 中， 应综合多方面因素来选择电力系统 中性点运行方式 。 3 ． 1 1 1 0 k V以上的电力系统 因为高压电气设备特别是超高压电气设备 ， 其 绝缘问题是影响其设计和制造的关键因数， 且绝缘设 备费用往往在总价格 中占有较大比重 ， 因此采用中性 点直接接地方式能降低电气设备绝缘水平， 直接降低 了电气设备的价格， 显著提高经济效益。 3 _ 2 1 0～6 0 k V的电力系统 1 0 6 0 k V的电力系统供电线路长度一般不长， 电压等级也不算高， 过电压及电气设备绝缘水平对电 网建设投资的影响较小， 通常采用小电流接地方式， 例如消弧线圈接地或不接地方式， 以提高供电可靠j生 。 3 ． 3 31 0 k V的电力系统 3 l 0 k v的电力系统应主要考虑供电系统可靠 性与故障后果， 可视单相接地故障电流的大小， 按上 文提及的规程规定， 分别采用中性点不接地、 经消弧 线圈接地 、 电阻接地等方式[ 6 1 。 3 ． 4 1 0 0 0 V以下电网 1 0 0 0 V 以下 电网对电气设备的水平要求较低 ， 接地故障影响的范围较小 ， 因此选择 中性点接地或 不接地方式均可 。 参考 文献 【 1 】陈 亚 ， 高贯峰． 浅谈我国中压电网中性点接地方式叨． 科技资讯， 2 0 1 0 6 1 2 3 ． [ 2 】郭艳芬． 配电网单相接地故障检测方法的研究【 D 】 ． 石家庄 华北 电力 大学， 2 0 0 5 ． [ 3 ]杨茂坤． 全电缆贯通线合理接地方式与继电保护配置研究【 D 】 ． 成 都 西南交通大学， 2 0 1 0 ． 【 4 】 钢铁企业电力设计手册 编委会． 钢铁企业电力设计手册『 M 1 ． 北 京 冶金工业出版社 ， 1 9 9 6 ． 【 5 】刘介才． 工厂供电【 M 】 ． 北京 机械工业出版社， 2 0 0 0 ． [ 6 ]6 唐蕾蕾． 中压系统一种新中性点接地方式的应用f J 1 ．有色冶金设计 与研究 。 2 0 0 8 ． 2 9 1 1 6 1 8 ．
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