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　　一、FCS165
　　FCS165具有DCS的功能和結(jié)構(gòu)，同事融入了現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)。在分布式控制站(DPU)中，冗余控制器(FCP01)在常規(guī)I/O模件通過冗余的CAN總線進(jìn)行通信，通過背板并行總線與控制器交換數(shù)據(jù)。相鄰的FPB01組成冗余 Profibus-DP主網(wǎng)段，可直接連接具備標(biāo)準(zhǔn)Profibus協(xié)議的現(xiàn)場(chǎng)總線儀表、設(shè)備、通信組件等。FCS165的冗余主控以太網(wǎng)、圖形化組態(tài)界面、操作員站、歷史站等與DCS相同。
　　1.1 硬件參數(shù)
　　(l)系統(tǒng)電源PSM01 FCS165配置冗余電源，其采用可靠性較高的美國(guó)軍用集成電源模塊，環(huán)境溫度為-50～85℃，工作電壓為85～265VAC。
　　(2)主控制器FCP01 FCP01采用32位精簡(jiǎn)指令集(RISC)嵌入式CPU, 200MIPS(每秒百萬個(gè)指令)運(yùn)算速度，32Mbit閃存，128Mbit內(nèi)存，100Mbit/s工業(yè)以太網(wǎng)控制器。該控制器超低功耗4.2W，最快運(yùn)算周期10ms,1∶1冗余熱備，支持帶電熱插拔模件。
　　(3)現(xiàn)場(chǎng)總線通訊卡FPBOI FPB01直接插入控制器機(jī)箱的槽位中，與控制器通過底板并行總線交換數(shù)據(jù)，1∶1冗余熱備?，F(xiàn)場(chǎng)總線智能設(shè)備能夠直接掛在相應(yīng)的通信網(wǎng)段上，設(shè)備數(shù)據(jù)、狀態(tài)和診斷信息直接輸入FCP01實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)，可與傳統(tǒng)I/O信號(hào)統(tǒng)一用于控制組態(tài)和運(yùn)算。
　　(4)常規(guī)I/O模件FCS165具有15種I/O模件，它們與FCP01之間通過冗余的CAN總線進(jìn)行通信，其中有4種為針對(duì)電站開發(fā)的專用模件：16通道事件順序記錄(SOE)模件，分辨率為0.4ms，具有軟件過濾抖動(dòng)(4ms)功能;轉(zhuǎn)速測(cè)量及超速保護(hù)模件FSD01測(cè)量脈沖信號(hào)為0～10kHz，測(cè)量和保護(hù)周期≤5 ms;電液伺服閥控制模件FHS01可接受3路線性可變差動(dòng)變壓器(LVDT, 3取中),2路冗余伺服閥驅(qū)動(dòng)，具有自動(dòng)校驗(yàn)、閉環(huán)控制、緊急手動(dòng)跳閘功能;第三方通信模件FCM01具有2路Modbus串口(可互為冗余)和1路以太網(wǎng)接口。
　　1.2 軟件參數(shù)
　　(l)功能算法塊 9類92種功能算法塊可滿足1000MW機(jī)組控制的要求，較進(jìn)口DCS算法塊更易掌握。
　　(2)人機(jī)交互軟件工程師組態(tài)工具簡(jiǎn)捷、安全、可靠，且易掌握，具有完善的系統(tǒng)診斷(從網(wǎng)絡(luò)、控制器、I/O模件到I/O通道)功能及趨勢(shì)功能，歷史趨勢(shì)最小分辨時(shí)間可達(dá)0.55;報(bào)表功能完善，可便捷地生成、查詢各種類型的報(bào)表。
　　1.3 Profibus控制系統(tǒng)
　　FPB01為智能模件，其含有微控制器及存儲(chǔ)器。FPB01獨(dú)立完成主站協(xié)議的通信調(diào)度，管理與各從站的通信進(jìn)程。FPB01與Profibus-DP從站之間的診斷請(qǐng)求、從站參數(shù)設(shè)置、從站組態(tài)、數(shù)據(jù)交換以及全局控制報(bào)文通過Profibus協(xié)議芯片進(jìn)行解析，F(xiàn)PB01模件訪問協(xié)議芯片地址寄存器并獲得數(shù)據(jù)后，通過并行總線與FCP01進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
　　相鄰槽位的FPB01互為冗余，在初始上電或下裝主站參數(shù)集后，主 FPB01自動(dòng)向備用FPB01進(jìn)行組態(tài)參數(shù)集合的同步傳輸;在主FPB01與 Profibus-DP從站進(jìn)行數(shù)據(jù)交換過程中，主FPB01周期性向備用FPB01進(jìn)行數(shù)據(jù)同步傳輸，當(dāng)主FPB01故障時(shí)可自動(dòng)無擾切換到備用FPB01繼續(xù)完成通信任務(wù)。
　　FCS165的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)分為控制網(wǎng)和設(shè)備網(wǎng)2層(圖l)?？刂凭W(wǎng)為控制站(DPU)與人機(jī)界面站(操作員站、工程師站等)連接的100Mbit冗余以太網(wǎng)，設(shè)備網(wǎng)為冗余Proftbus通信主站FPB01與現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)備從站組成的 Profibus-DP、Profibus-PA網(wǎng)絡(luò)。為了保證遠(yuǎn)程通信可靠性，采用冗余光電轉(zhuǎn)換裝置和光纖形成冗余光纖環(huán)網(wǎng)，通過二合一措施使Profibus-DP 電纜連接就地的單Profibus-DP接口從站，或者通過Profibus-DP/PA Coupler藕合器形成Profibus-PA網(wǎng)段，連接Profibus-PA從站。如果為雙ProfibuS-DP接口從站，冗余光電轉(zhuǎn)換裝置可直接連接冗余Profibus-DP總線。

　　FCS165的全中文界面FPBConfig組態(tài)工具提供了對(duì)主站、從站及網(wǎng)絡(luò)通信組態(tài)的手段，可以完全解析具有DPV0和DPV1功能的從站GSD文件，并將該GSD文件導(dǎo)入FCS165的Profibus組態(tài)軟件中。組態(tài)工具界面如圖2所示。畫面左側(cè)為樹形結(jié)構(gòu)，主要用于組態(tài)背板BCF02、控制器FCP01、通信主站FPB01和從站，畫面右側(cè)為參數(shù)區(qū)域，包括主站參數(shù)和從站參數(shù)。

　　可對(duì)主站參數(shù)(Profibus一DP總線通信波特率、主站地址、看門狗時(shí)間、最小從站間隔時(shí)間等)進(jìn)行組態(tài)，也可對(duì)從站設(shè)備(地址、選擇相應(yīng)GSD文件中的模塊等)進(jìn)行組態(tài)。通過映射控制器及通信主站，選擇 Profibus通信數(shù)據(jù)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)點(diǎn)組態(tài)到FCS165數(shù)據(jù)庫(kù)中。
　　可對(duì)主站參數(shù)(Profibus-DP總線通信波特率、主站地址、看門狗時(shí)間、最小從站間隔時(shí)間等)進(jìn)行組態(tài)，也可對(duì)從站設(shè)備(地址、選擇相應(yīng) GSD文件中的模塊等)進(jìn)行組態(tài)。通過映射控制器及通信主站，選擇 Profibus通信數(shù)據(jù)點(diǎn)，將數(shù)據(jù)點(diǎn)組態(tài)到FCS165數(shù)據(jù)庫(kù)中。
　　1.4 狀態(tài)及診斷信息
　　(l) Profibus數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)FPB01采用Profibus-DP標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議與從站進(jìn)行循環(huán)數(shù)據(jù)通信，F(xiàn)PB01向系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫(kù)提供主站卡狀態(tài)信息、從站診斷信息以及從站I/O數(shù)據(jù)。
　　(2) Profibus主站狀態(tài)信息FPB01提供的主站卡狀態(tài)信息有16個(gè)字節(jié)，其中字節(jié)1為主站卡工作方式(0為離線，1為停止，2為清除，3為運(yùn)行)，字節(jié)8為主站卡地址，字節(jié)10為備用卡地址，字節(jié)9為主站卡工作狀態(tài)，字節(jié)11為備用卡工作狀態(tài)等。
　　(3) Profibus從站診斷信.息FPB01提供符合Proftbus標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議的從站診斷信息，共有6個(gè)字節(jié)。了第，字節(jié)中，bit0=1表示該從站不存在;bit1=1表示該從站未準(zhǔn)備數(shù)據(jù)的周期性交換;bit2=1 表示組態(tài)配置初始化出錯(cuò);bit3=1表示有擴(kuò)展診斷信息等。根據(jù)實(shí)際需求可以將擴(kuò)展診斷信息納入FCS165數(shù)據(jù)庫(kù)中，以便迅速定位從站故障。
　　(4)從站I/O數(shù)據(jù)根據(jù)不同從站的技術(shù)文檔組態(tài)Profibus-DP從站的 I/O數(shù)據(jù)，開關(guān)量可組態(tài)1位，模擬量可組態(tài)1個(gè)或若干個(gè)字節(jié); Profibus-PA從站的I/O數(shù)據(jù)比較固定，通常1個(gè)數(shù)據(jù)單元為4個(gè)字節(jié)，浮點(diǎn)數(shù)加1個(gè)字節(jié)狀態(tài)信息。
　　二、FCS165應(yīng)用
　　根據(jù)重要設(shè)備分散布局的設(shè)計(jì)原則，采用FCS165構(gòu)建了華能金陵電廠 2×10OOMW機(jī)組凈水站和廢水處理現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)，將Profibus-DP設(shè)備分散設(shè)計(jì)在不同的總線網(wǎng)段上。凈水站設(shè)置2個(gè)冗余控制站(11號(hào)和15號(hào)站)，每個(gè)控制站設(shè)計(jì)3對(duì)冗余Profi-bus總線通信主站FPB01。將11號(hào)控制站中的1號(hào)總線、2號(hào)總線設(shè)計(jì)為Profibus-DP網(wǎng)段，3號(hào)總線設(shè)計(jì)為 Profibus-PA網(wǎng)段;15號(hào)控制站中的1號(hào)總線設(shè)計(jì)為Profibus-PA網(wǎng)段，2號(hào)總線、3號(hào)總線設(shè)計(jì)為Profibus-DP網(wǎng)段。Profibus-DP網(wǎng)段設(shè)計(jì)速率為500kbit/s，配置Profibus-DP設(shè)備21臺(tái)(包括電機(jī)控制、電動(dòng)門、變頻器、電磁閥島等)、Profibus-PA設(shè)備17臺(tái)(包括pH計(jì)、電磁流量計(jì)、壓力/差壓變送器、超聲波液位變送器等)。
　　為了適應(yīng)遠(yuǎn)距離控制，在控制室程控柜與就地通信柜之間增加光電轉(zhuǎn)換裝置(NSK)構(gòu)成冗余光纖環(huán)網(wǎng)。程控柜中冗余通信主站FPB01與1對(duì)主 NSK連接，再通過愷裝光纖與就地通信箱中的1對(duì)從NSK連接，l對(duì)從NSK共同管理l條Profibus-DP網(wǎng)段，該電纜直接與Profibus-DP從站連接，或者通過DP/PA Coupler藕合器連接Profibus-PA從站。
　　凈水站現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)除配置Profibus通信主站外，還配置了常規(guī)I/O模件，共計(jì)5種類型(16通道DI模件、16通道DO模件、8通道AI模件、8通道AO模件和12通道RTD模件)，總I/O點(diǎn)數(shù)為356點(diǎn)?？刂七壿嫛嬅娴慕M態(tài)全部使用FCS165集成的軟件工具。控制邏輯采用符合IEC61131-3標(biāo)準(zhǔn)的功能塊 (FBD)圖形方式組態(tài)，每對(duì)FCP01可容納512頁(yè)功能塊組態(tài)圖，每頁(yè)圖可容納256個(gè)功能塊。
　　廢水處理現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)原則與凈水系統(tǒng)相同。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了3對(duì)冗余控制站，配置8對(duì)冗余FPB01，連接Profibus-DP設(shè)備46 臺(tái)，PA設(shè)備16臺(tái)，常規(guī)I/O總點(diǎn)數(shù)為328點(diǎn)。
　　三、結(jié)語
　　華能金陵電廠2×l000MW機(jī)組凈水站和廢水處理現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)與進(jìn)口PLC、國(guó)外監(jiān)控軟件iFix實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)通信和系統(tǒng)間的互連互操，凈水站和廢水處理現(xiàn)場(chǎng)總線控制系統(tǒng)投運(yùn)后，經(jīng)歷了夏季40℃高溫和冬季0℃以下低溫的考驗(yàn)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，滿足凈水站和廢水處理系統(tǒng)的控制要求。