通讯技术在新华Ican3.1DCS 系统中的应用

杜之正，杜建鹏

（1.华电电力科学研究院山东分院，山东 济南 250000；2.沈阳工程学院新能源学院，辽宁 沈阳 110136）

随着工控领域自动化水平和通讯技术的不断发展，通讯技术在电力生产中得到广泛应用，系统可靠通讯链路也成为电力生产的重要环节。利用合理的硬件配置和可靠的软件系统成功实现了该电厂公用系统与单元机组系统的通讯和外接第三方系统与DCS系统的通讯[1]。

1 公用系统与单元机组的通讯

1.1 硬件系统配置

该电厂公用系统配置10对控制器，包括空压机系统、脱硫公用系统、汽机循环水系统、热网系统、公用电气系统等，公用部分的I/O需要通讯到1号、2号单元机组，由单元系统操控公用设备。公用系统205号、206号工控机通讯到1号单元机组，207号、208号工控机通讯到2号单元机组。硬件通讯介绍以205号工控机为例，ABCDE 5根网线接入系统，其中A网、B网与1号单元Hirschmann交换机相连接，A网网络地址为222.222.221.205，B网网络地址为222.222.222.205，实现公用系统与单元机组的硬件通讯；C网与公用系统D-Link交换机相连接，地址为222.222.223.205，将公用部分工控机连接到一个环形网络，实现公用系统工控机间的通讯；D网、E网分别连接到公用系统Hirschmann交换机，与公用系统10对冗余控制器形成环形网络，D网网络地址为222.222.225.205，E网网络地址为222.222.226.205，公用系统网络配置如图1所示[2]。

1.2 Asdpu通讯软件配置

通讯软件采用新华公司研发的Asdpu，软件包括执行文件Asdpu.exe和配置文件Asdpu.cfg。以工控机205号配置Asdpu76号控制器为例，说明配 置文件包括如下内容：

图1 公用系统网络配置

[Node]

Node=76

[DefAutoModified]

BasePort=3316

[IPAddress]

Net1=222.222.221.205

Net2=222.222.222.205

Mask1=255.255.255.0

Mask2=255.255.255.0

[IODefinition]

DEBUG=1

Alarm=yes

SetTime=yes

Operation=yes

BEGIN_NETAO

#1.0,0,10,1,162

……

#10.0,1755,10,1,287

END_NETAO

BEGIN_NETDO

#1.0,0,10,1,542

……

#10.0,2998,10,1,759

END_NETDO

BEGIN_NETAI

#200,66.171,10,1,1

#210,16.72,10,1,1

END_NETAI

BEGIN_NETDI

#200,15.625,10,1,1

#201,61.303,10,1,1

END_NETDI

END

配置文件中节点配置Node与控制器配对规则一样，因DCS系统为Ican3.1版本，则节点号配置冗余节点为节点号加100，该工程配置文件中Node号为76和176；端口号BasePort应与外部系统端口号一致，BasePort=3316；按设计规则配置A网IP为222.222.221.205，B网IP为222.222.222.205，缺省值为255.255.255.0；Alarm=yes表示报警可传递，no或缺省不传递；SetTime=yes表示该Asdpu参加校时，no或缺省不校时；Operation=yes表示操作可传递，no或缺省不传递，需注意同一级Asdpu间的互操作P.B命令格式为：目的节点号为安装该Asdpu的MMI站号，P.B改为A.D.P.B，A为目的ASDPU号，D为目的Asdpu下被操作的DPU号，向下传递功能的P.B命令格式为：目的节点号为目的Asdpu号，P.B改为D.P.B，D为目的Asdpu下被操作的DPU号[3]。

上下网配置的段名必须严格按照以下格式和次序，每个定义有如下5项：

1）本地起始点名或ID号，ID号前加#号，如果本地是Ican系统，发送到外部的点的ID格式为xcu.id；

2）外部ID号，如果外部是Ican系统，接受到外部点的ID格式为xcu.id；

3）扫描周期（发送点）或超时时间（接收点）；

4）共享属性（1为共享，0为不共享）；

5）该项定义的点数n（从起始点开始的n个ID号连续的点）[4]。

BEGIN_NETAO为发送到外部的模拟点定义文件，BEGIN_NETDO为发送到外部的开关点定义文件，BEGIN_NETAI为从外部接收的模拟点定义文件，BEGIN_NETDI为从外部接收的开关点定义文件。Asdpu通讯软件配置完成后，需在单元机组Ican3.1系统配置中添加HMI测点，完成公用系统I/O测点的添加，保存公用点目录，在文件下装目录中将Hmi目录下HmiTagList.bin文件下装到单元机组工程师站和操作员站工控机完成单元机组工控机对公用系统设备的操控。

2 DCS系统与PLC系统通讯

该电厂锅炉磨煤机旋转清堵系统由三菱公司Fx3ga-PLC控制，由于旋转清堵系统只能在设备现场的电子屏幕实现操作和监控，无法在DCS系统上实现对设备的操控，给设备正常监控带来诸多不便，对磨煤机系统的经济性带来一定影响。

第三方PLC系统的实时数据可通过Ican3.1DCS系统I/O驱动映射为虚拟XCU的I/O地址，可通过Ican3.1DCS系统对旋转清堵系统I/O点实现逻辑组态。虚拟XCU的I/O驱动方式可直接以主站方式驱动标准的Modbus设备，实现DCS系统与第三方系统的通讯，此项技术应用在Ican3.1DCS系统对磨煤机旋转清堵PLC系统的监视和控制中，取得了良好的效果[5-6]。

2.1 Modbus通讯协议介绍

Modbus协议作为一种通用的工业标准，可将不同厂商的控制器设备连接在一个工业网络中，实现控制器的集中监控和管理。Modbus协议实现了一个控制器访问其他控制器，回应来自外在控制器的数据请求，并能够判断和记录错误信息。它制定了内容的公共格式和消息域格局[7]。

在同一Modbus网络上通讯，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，按地址发来的消息识别。在其它网络上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构[8]。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。此协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和以太网设备。PLC、DCS、智能仪表等工控设备都在使用Modbus协议作为他们之间的通信标准。

2.2 通讯链路和串口服务器设置

运行中Ican3.1系统中的VXCU（虚拟控制器）通过调用通讯接口程序，将磨煤机旋转清堵系统PLC发送来（或发送到PLC）的数据经过MOXANPort5630-8串口服务器转换映射为Ican3.1系统虚拟的I/O模件。与PLC系统通讯的数据对应虚拟模件上的I/O通道，通过Ican3.1系统的算法库实现对通讯数据的处理，完成对就地设备的控制逻辑，从而实现DCS系统与PLC系统的通讯[9]。Ican3.1系统与Fx3ga-PLC系统通讯原理如图2所示。

图2 Ican3.1DCS与Fx3ga-PLC通讯链路

该系统通讯硬件采用MOXA-NPort5630-8串口服务器充当串行接口到以太网的通信网关，从而实现以太网接口和串口的数据传输，完成网络IP数据包和串行数据的数据转换。通过串口服务器以太网接口连接至Ican3.1系统A网和B网交换机处，实现网络数据共享，从而实现了DCS以太网与多个第三方系统的数据交换。在串口服务器投运之前，需对串口服务器参数进行设置，主要包括工作模式、串行口的波特率、奇偶校验、数据位、停止位、流量控制及网络口的IP地址、端口号等[11]。该清堵系统接入串口服务器第五端口Port5，相应参数定位为

IP address：222.222.221.221

Net mask：255.255.255.0

Band rate：19200

Data bits：8

Stop bits：1

Parity：None

Flow Control：RTS/CTS

Interface：RS-485 2-wire

2.3 配置文件

该系统在工控机Eng202号和Eng203号分别开启VXCU70（70号虚拟控制器）和VXCU170，实现虚拟控制器相互冗余。通讯软件系统配置由动态链接文件modiplc.dll和配置文modiplc.ini组成。配置文件定义了通讯接口参数以及外部数据与虚拟模件IO通道的对应关系[12]。系统的配置文件为

［CONFIG］

communication_port1=TCP,222.222.221.221,4001,31

communication_port1_Paterner=TCP,222.222.222.221,4001

......

communication_port5=TCP,222.222.221.221,4005,5

communication_port5_Paterner=TCP,222.222.222.221,4005

［Port5_PLC1］

Slave_No=1

Station_No=5

PlateNum=2

Plate1_No=1

Plate2_No=2

Plate1_DI=1,0,8,20

Plate2_DO_oper1=8,8

……

［Port5_PLC5］

Slave_No=5

Station_No=5

PlateNum=2

Plate1_No=9

Plate2_No=10

Plate1_DI=1,0,8,20

Plate2_DO_oper1=8,8

配置文件中［CONFIG］采用Modbus ASCII协议通讯，则配置为ASCII、端口号、波特率、数据位、有无校验、停止位、PLC数量、是否需要报文监视窗口[13]。通讯口的第一个PLC通讯数据配置为该PLC的Modbus从站地址，对应的虚拟I/O站数，该PLC对应的虚拟模件数量，编号为i的模件地址，“Plate1_No=模件地址”与“Platei模件类型相对应，前者指明模件地址，后者指定模件类型。因旋转清堵系统属于基建后增加设备，VXCU70控制器配置文件中DRIVER1=modiplc,1,4,16并未考虑有5个Port口加入控制器配置文件，现需修改为DRIVER1=modiplc,1,5,16表示串口服务器有5个外接系统配置在虚拟控制器文件中[13]。

3 结 语

通过热控人员和设备厂家的调试，系统投运以来，公用系统和单元机组通讯正常，单元侧DCS系统成功实现了对公用设备的操控。磨煤机旋转清堵系统与Ican3.1系统间通讯良好，DCS系统实现了对磨煤机旋转清堵系统的操控。可见通讯技术在电力生产中的应用，在一定程度上节约了设备和运行的经济成本。