Profibus在水电站状态监测中的应用

输、用于PA的IECll58-2传输和光纤传输技术。RS485传输是Profibus最常用的一种传输技术，这种技术通常称之为H2,采用的电缆是屏蔽双绞铜线，RS485传输技术基本特征如下：（1）网络拓扑：线性总线，两端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）插头连接：使用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系统，系统配置的描述包括站数、站地址、输入/输出地址、输人数， Profilms-DP系统可包括以下三种不同类型设备。

（1）一级DP主站（DPM1）。一级DP主站是中央控制器，它在预定的信息周期内与分散的站（如DP从站）交换信息，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系统组态操作时使用，完成系统操作和监视目的。

（3）DP从站。DP从站是进行输入和输出信息采集和发送的外围设备。

Profi bus-DP系统行为

系统行为主要取决于DMPl的操作状态，这些状态由本地或总线的配置设备所控制，主要有以下三种状态。运行：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保持为故障或安全状态。停止：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现场总线技术在水力机组状态监测中的应用

监控系统硬件组成

本监控系统主要由上位机、Profibus-DP主站、Profibus-DP从站及其现场设备组成。

如图l所示。监控系统中三组PLC和工控机（服务器）之间通过Profibus-DP总线进行通信。如图1所示。

一级主站：两组PLC作为DP一级主站，CPU位于控制中心，本系统的PLC采用Siemens公司的S7-300,处理器均为CPU3l5-2DP,它具有强大的处理能力，并集成了Profibus-DP现场总线接口装置，直接挂接于Profibus-DP网络。PLC程序在上位机的编程工具STEP7中编译完成后下载到CPU3 1 5,并存储在CPU315中，CPU315可自动运行该程序，根据程序内容读取所有I/O模块的状态字，控制硬件设备。

二级主站：上位机是DP类型二类主站。本系统采用研华工控机作为上位机，通过现场总线接口卡CP56 1 3使工控机接入DP网络。为了保证系统的稳定性，系统运用双机冗余，两台工控机通过同样的现场总线接口卡CP5613与现场总线相连，如果其中一台工控机发生故障，另一台可进行相应的监控，保证系统正常运行。

监控系统软件设计

本系统软件设计主要包括三大部分，其一为上位机监控程序的设计，主要包括系统运行需要的水力机组状态监控主界面、报表生成和数据查询界面等人机界面的设 其二为PLC控制程序的设计，其中包括系统Profibus-DP网络组态、系统硬件组态、控制程序设计等；其三为通信程序设计，通信程序主要包括上位机和PLC之间的通信，PLC对被控对象的控制程序，上位机和远程调试的通信三个方面。

　 上位机监控程序设计

上位机是指人可以直接发出操控命令的计算机，一般是PC,屏幕上显示各种信号变化（液压，水位，温度等）。下位机是直接控制设备获取设备状况的计算机，一般是PLC/单片机之类的。上位机发出的命令首先给下位机，下位机再根据此命令解释成相应时序信号直接控制相应设备。下位机不时读取设备状态数据（一般为模拟量），转换成数字信号反馈给上位机。简言之如此，实际情况千差万别，但万变不离其宗：上下位机都需要编程，都有专门的开发系统。

本文利用监控组态软件开发上位机监控程序，监控组态软件是面向监控和数据采集的软件平台工具，本系统选用西门子公司的WINCC组态软件来完成监控画面的组态，数据库的建立以及生产报表的形成，系统用户管理等。

（1）监控界面开发

本系统开发的人机界面主要有以下几部分。l、水电厂实际运行主界面：根据运行现场的实际，动态显示水电厂实际运行隋况。2、监控界面：根据生产要求，组态监控界面，包括运行方式、温度和压力的越限报警、导叶开度、阀门开度、有功、无功、水头等。3、报表生成以及数据查询界面：根据要求，自动生成生产报表，包括值班报表、日报表、月报表，输出查询主要设置按时间随机查询任何一个时间段内的运行数据。

（2）数据库的建立和用户管理

实时数据库是本系统的核心，也是应用系统的数据处理中心，系统各部分均以实时数据库为数据公用区，进行数据交换、数据处理和实现数据的可视化处理。数据库的建立主要包括数据对象的建立和数据对象属性设置两