XDPS系統(tǒng)與基于PLC的吹灰程控通訊的實(shí)現(xiàn)

一、 通訊功能要求
DCS系統(tǒng)和吹灰程控PLC之間為雙向?qū)崟r(shí)通訊，要求能在DCS操作員站畫面上對(duì)吹灰系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控，并完成以下功能：
● 對(duì)單只吹灰槍的監(jiān)控功能，包括吹灰槍的進(jìn)、退、屏蔽功能
● 吹灰電流的監(jiān)視，報(bào)警監(jiān)視
● 對(duì)吹灰蒸汽總門以及管道疏水門的監(jiān)控
● 在DCS側(cè)進(jìn)行吹灰程序的啟停，運(yùn)行監(jiān)視
二、 通訊原理
XDPS系統(tǒng)的DPU軟件（或MMI站上運(yùn)行的虛擬DPU軟件）通過(guò)調(diào)用相關(guān)的通訊接口程序，將外部系統(tǒng)發(fā)送過(guò)來(lái)（或發(fā)送給外部系統(tǒng)）的數(shù)據(jù)映射為XDPS系統(tǒng)的虛擬I/O卡件，每一個(gè)數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)虛擬卡件上的各個(gè)虛擬I/O通道。這樣，對(duì)外部系統(tǒng)數(shù)據(jù)的處理就變得和XDPS系統(tǒng)通過(guò)I/O卡件采集的數(shù)據(jù)相同了。XDPS系統(tǒng)強(qiáng)大的算法庫(kù)亦可適用于對(duì)通訊數(shù)據(jù)的處理，從而完成復(fù)雜的控制邏輯。

圖1－XDPS系統(tǒng)與外系統(tǒng)通訊原理圖

三、 通訊接口的實(shí)現(xiàn)
3.1. 通訊規(guī)約
通訊接口采用2線制RS485，通訊規(guī)約為MODBUS（RTU）。
3.2. 運(yùn)行環(huán)境
通訊軟件運(yùn)行在XDPS系統(tǒng)的一個(gè)DPU內(nèi)，也可運(yùn)行在任意一臺(tái)運(yùn)行虛擬DPU軟件的MMI站上。
硬件接口采用RS485-RS232轉(zhuǎn)換器，接插在DPU的COM1口（或MMI站的COM口上）。
3.3. 接口軟件
XDPS Modbus（RTU）主站驅(qū)動(dòng)（modiplc.dll）
XDPS虛擬DPU軟件vdpu.exe
3.4. 驅(qū)動(dòng)配置文件（modiplc.ini）
驅(qū)動(dòng)配置文件用于定義通訊接口參數(shù)以及外部數(shù)據(jù)與虛擬I/O通道的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

*XDPS通訊起始寄存器地址為寄存器編號(hào)-1。
3.5 DPU配置文件修改（vdpu.cfg）
DPU配置文件中定義需要使用的接口驅(qū)動(dòng)以及虛擬I/O站配置。

四、具體監(jiān)控功能的實(shí)現(xiàn)
圖2為漢川電廠吹灰程控在DCS操作員站監(jiān)控的畫面。

圖2－吹灰監(jiān)控畫面

系統(tǒng)包括長(zhǎng)吹（IK）、短吹（IR）共78只吹灰槍，分左右側(cè)布置。其中，左側(cè)吹灰槍代號(hào)為單數(shù)，右側(cè)吹灰槍代號(hào)為雙數(shù)。此外，還有吹灰蒸汽總門及若干蒸汽管道疏水門。
4.1 吹灰程控狀態(tài)設(shè)置
吹灰程控分自動(dòng)、遠(yuǎn)控、模擬和現(xiàn)場(chǎng)4種狀態(tài)，要求DCS一個(gè)時(shí)刻只能對(duì)其中的一種狀態(tài)置位，即操作應(yīng)互相閉鎖。
如果用常規(guī)的開關(guān)量邏輯實(shí)現(xiàn)，所需邏輯較為復(fù)雜，故擬采用A/D轉(zhuǎn)換的方法實(shí)現(xiàn)。

圖3－程控狀態(tài)設(shè)置

在DPU組態(tài)中，采用KBML模塊（模擬量置數(shù)模塊）結(jié)合操作畫面組態(tài)軟件（MAKE）進(jìn)行置數(shù)（1、2、4、8，即2的指數(shù)次方），然后通過(guò)模/數(shù)轉(zhuǎn)換（LToB16），取出置位狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)操作的互鎖。
4.2 吹灰蒸汽總門及疏水閥門操作
每個(gè)設(shè)備采用兩個(gè)開關(guān)量置位模塊（D/MA）分別進(jìn)行閥門的開、關(guān)操作。模塊操作相互閉鎖，即開門的時(shí)候不允許關(guān)操作，反之亦然。
4.3 單個(gè)吹灰器的操作
幾個(gè)數(shù)據(jù)的定義：
● 吹灰器代碼
左側(cè)吹灰器：短吹代號(hào)為IR1、IR3、IR5…IR47，長(zhǎng)吹代號(hào)為IK1、IK3、IK5…IK29；右側(cè)吹灰器：短吹代號(hào)為IR2、IR4、IR6…IR48，長(zhǎng)吹代號(hào)為IK2、IK4、IK6…IK30；
吹灰器代碼定義：短吹代碼即為吹灰器代號(hào)（1～48），長(zhǎng)吹代碼為100+吹灰器代號(hào)，即（101～130）。
● 吹灰器屏蔽代碼
在PLC中以8個(gè)字（WORD）表示所有吹灰器的屏蔽狀態(tài)，每個(gè)字的每個(gè)二進(jìn)制位代表一個(gè)吹灰器。屏蔽的吹灰器以二進(jìn)制0表示。
每個(gè)吹灰器可在DCS側(cè)進(jìn)行啟動(dòng)、屏蔽、恢復(fù)屏蔽操作。操作的步驟為先寫需要操作的吹灰器代碼（CODE_WRITE），然后進(jìn)行啟動(dòng)、屏蔽、恢復(fù)屏蔽操作。
由于在DPU組態(tài)中，采用KBML模塊結(jié)合操作畫面組態(tài)（MAKE）進(jìn)行吹灰器選擇，然后利用KBML的指令執(zhí)行開關(guān)量輸出進(jìn)行啟動(dòng)、屏蔽或恢復(fù)屏蔽操作。注意開關(guān)量操作指令延時(shí)寫吹灰器代碼（CODE_WRITE）1秒后執(zhí)行，以確保是對(duì)所選的吹灰器進(jìn)行操作。

圖4－吹灰器操作

4.4 吹灰器狀態(tài)顯示
吹灰程控PLC通訊給DCS的吹灰器運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)為：左側(cè)推進(jìn)、退出信號(hào)及左側(cè)運(yùn)行的吹灰器代碼；右側(cè)推進(jìn)、退出信號(hào)及右側(cè)運(yùn)行的吹灰器代碼。具體在畫面顯示時(shí)首先根據(jù)吹灰器的代碼判斷是哪個(gè)吹灰器在運(yùn)行。然后在和左側(cè)（右側(cè)）推進(jìn)、退出信號(hào)相與后，在畫面顯示。
吹灰器的判斷可根據(jù)運(yùn)行的吹灰器代碼，采用模擬量比較的方法得出。但這樣做過(guò)于繁瑣，所用算法模塊較多。因吹灰器分單、雙布置，左側(cè)吹灰器代碼只代表左側(cè)運(yùn)行的吹灰器、右側(cè)吹灰器代碼只代表右側(cè)運(yùn)行的吹灰器，故考慮采用模/數(shù)轉(zhuǎn)換的方法實(shí)現(xiàn)。
代碼轉(zhuǎn)換流程：
1） 將吹灰器代碼轉(zhuǎn)換為連續(xù)的自然數(shù)
奇數(shù)代碼：
（IR代碼-1）/2得到連續(xù)的自然數(shù)0～23；（IK代碼-101）/2得到連續(xù)的自然數(shù)0～14。
偶數(shù)代碼：
（IR代碼-2）/2得到連續(xù)的自然數(shù)0～23；（IK代碼-102）/2得到連續(xù)的自然數(shù)0～14。
2） 對(duì)上面的運(yùn)行結(jié)果取2的指數(shù)次方。對(duì)于大于等于16的自然數(shù)，先減16，再進(jìn)行指數(shù)計(jì)算。
3） 對(duì)2）運(yùn)算得到的結(jié)果進(jìn)行模/數(shù)轉(zhuǎn)換（LToB16），取轉(zhuǎn)換后的BIT位，最終得到運(yùn)行的吹灰器指示（開關(guān)量）。

圖5－吹灰器判斷

在進(jìn)行畫面顯示時(shí)，將每個(gè)吹灰器的三種狀態(tài)（推進(jìn)、退出、屏蔽）通過(guò)B16ToL算法和LToF（二進(jìn)制不變）算法整合成打包點(diǎn)，以打包點(diǎn)的各個(gè)BIT位代表不同的狀態(tài)。這樣，每個(gè)吹灰器的狀態(tài)只用一個(gè)點(diǎn)就可以表示，方便了畫面組態(tài)。
吹灰器狀態(tài)：

五、 結(jié)束語(yǔ)
經(jīng)過(guò)電廠、新華及吹灰程控廠家各方的努力，目前，整個(gè)吹灰通訊運(yùn)作良好。XDPS系統(tǒng)作為國(guó)內(nèi)自主研發(fā)的分散控制系統(tǒng)，其開放式的結(jié)構(gòu)、模塊化的設(shè)計(jì)技術(shù)以及合理的軟硬件功能配置非常適合與其他系統(tǒng)的接口。通過(guò)系統(tǒng)提供的豐富的算法庫(kù)，更可以方便的實(shí)現(xiàn)各種復(fù)雜的控制要求。