如何进行基于现场总线的水电厂发电机组控制系统设计？

二级主站采用研华工控机，包括工程师站和操作员站，都通过CP-5613DP卡与总线相连，工程师站对整个系统进行组态和编程;操作员站对整个系统进行操作、运行和监控，但不能修改组态数据和系统程序，同时还兼作局域网的服务器使用。

触摸屏采用西门子TP170A,通过MPI与S7-300?PLC的MPI通讯口相连，安装于现场，实现对S7-300的简单操作与显示相关运行参数。

(2)从站

从站的形式多种多样，?ET200M从站IM-153带模拟量输入输出模块;?从站S7-200PLC?CPU224通过EM277?DP接口与总线相连，S7-200PLC可运行自身程序，连接I/O输入输出，又可与S7-300PLC交换信息;智能仪表、智能模块直接挂在总线上，它们的CPU与 PLC的CPU并行工作，占用主机的时间很少,有利于提高PLC的扫描速度和完成特殊功能。当然也可以连接其它的更多的从站。

(3)局域网

由操作员站作服务器通过网卡、交换机、其他计算机组成局域网，客户机可以实现监视运行状态、查看报表、打印等功能，但不能操作运行系统。

从整个组成部分来看，主站实现系统的监控，从站实现数据的采集和驱动相应执行机构完成控制动作，局域网则与操作员站一起实现了信息管理功能。因此，硬件组成与系统的功能结构是一致的。

3.2 软件方案

软件部分包括硬件组态、控制程序编制和组态监控系统。

(1)硬件组态

硬件连好之后，根据硬件参数首先进行硬件配置和网络配置也就是进行组态。硬件组态是系统实现的基础，所谓“硬件组态”，就是模拟真实的PLC硬件系统，将CPU、电源和信号模块的设备安装到相应的机架上，并对PLC硬件模块的参数进行设置和修改的过程。当用户需要修改模块的参数地址，需要设置网络通讯，需要将分布式外设连接到主站，或者从主站卸掉某个设备时的时候，都必须要做硬件组态。

本系统采用SIMATIC?S7-300的配套软件包STEP?7?V5.2完成硬件组态、参数设置、通讯测试、系统调试等。

(2)控制程序编制

编程软件包括S7-300?PLC的STEP7和S7-200PLC的MicroWIN32V3.1，使用方便，在线调试直观、便捷，有梯形图(LAD)、语句表(STL)和功能图(FBD)三种编程形式可随意切换和组合使用。首先设置变量、分配I/O地址、编辑符号表，然后根据机组控制顺序和要求绘制控制流程图，最后是编制梯形图控制程序。S7-300和S7-200编程方法上大同小异，它们之间是通过V区实现数据交换的。

(3)监控系统组态

监控软件采用西门子公司的工控组态软件SIMATIC?WinCC。WinCC包括图形设计器、报警记录、标记记录、报告设计器、全局脚本、控制中心、用户管理等功能，它集控制技术、人机界面技术、图形技术、数据库技术、网络技术于一身，含有实时数据报表、历史数据报表、实时曲线、历史曲线、报表查询等控件，为工程技术人员提供一很好的二次开发平台。WinCC与S7300?PLC之间的通讯也是基于Profibus-DP总线的物理连接。运用 WinCC我们可以很方便地组态出界面美观、操作方便、功能强大的机组控制系统人机监控画面。

采用西门子专用触摸屏组态工具ProtoolV6.0对TP170A组态，方法与WinCC类似，不过要简单得多，触摸屏一般安放于控制现场，实现简单控制与显示。

3.3 运行调试

系统设计的最后一步就是运行

调试，这里采用两种方法：

(1)软件仿真调试

STEP7软件本身自带仿真软件组件，WinCC也自带有变量模拟器，可模拟一些量的输入，及时观察程序执行情况或者监控画面的实时情况，这种调试方法简单易行，可随时进行。缺点是与硬件有关的问题不能发现。

(2)硬件调试

在实验室将各种传感器与系统接好，模拟实际现场情况，进行调试，基本能排除大部分问题，如要使其更加完善，最好能到现场进行实地调试。

4 结束语

本系统采用PROFIBUS-DP现场总线网络技术实现分布式控制，网络速度快、可靠性高、开放性好、抗干扰能力强，给安装、调试和设备维护带来方便，提高了生产效率和管理水平。这种网络体系具有较高的性能价格比，并能根据用户要求扩展至各种形式和规模，各水电厂逐步采用PROFIBUS-DP技术改造传统监控系统必将为我国的水电事业做出巨大贡献。

本文作者创新点：PROFIBUS-DP现场总线网络技术在工业当中已经应用很广泛，但在水电厂中的应用还处于尝试阶段，本文针对这一现状，设计出了基于Profibus-DP现场总线的水电厂机组控制系统。