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MODBUS协议实现脱硝系统PLC与DCS通讯

MODBUS协议实现脱硝系统PLC与DCS通讯MODBUS协议实现脱硝系统PLC与DCS通讯摘要:本文介绍了电厂脱硝改造工程中PLC与DCS的通讯协议、配置方案,以及DCS侧的组态和操作画面设计方案。关键词:DCS PLC 组态操作画面方案 1.引言氮氧化物气体是危害最大,最难处理的大气污染物之一。据统计,我国大气污染物中NOX60%来自于煤的燃烧,其中,火电厂发电用煤又占了全国燃煤的70%。2000年我国火电厂氮氧化物排放量控制在500万吨左右,按照目前排放控制水平,到2020年,氮氧化物排放量将达到1000万吨以上[1]。面对严峻的环保形势...

MODBUS协议实现脱硝系统PLC与DCS通讯摘要:本文介绍了电厂脱硝改造工程中PLC与DCS的通讯协议、配置方案 ,以及DCS侧的组态和操作画面设计方案。关键词:DCS PLC 组态操作画面方案 1.引言氮氧化物气体是危害最大,最难处理的大气污染物之一。据统计,我国大气污染物中NOX60%来自于煤的燃烧,其中,火电厂发电用煤又占了全国燃煤的70%。2000年我国火电厂氮氧化物排放量控制在500万吨左右,按照目前排放控制水平,到2020年,氮氧化物排放量将达到1000万吨以上[1]。面对严峻的环保形势,为响应国家号召,我们可以在发电机组改造过程中增设脱硝控制设备,有效降低燃煤造成的大气污染。 2.MODBUS协议 MODBUS协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络和其他设备之间可以通信。已经成为通用工业标准。有了它,不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络,进行集中监控。MODBUS 的帧格式简单、紧凑,并支持多种电气接口,如RS-232、RS-485 等,还可以在各种介质上传送,如双绞线、光纤、无线等。电厂脱硝系统主逻辑由PLC控制,相关联锁、计算及调节逻辑均由PLC执行;为了运行人员操作方便,实现一体化控制,脱硝画面监视和操作功能由DCS实现。PLC代替DCS对脱硝系统进行数据采集与控制,但信息要与DCS共享,并由DCS操作站实现对PLC的监控。该PLC系统支持MODBUS RTU 协议,故决定采用MODBUS协议通讯的数字通讯方式,实现两系统的互联。目前改造后系统运行效果良好。 3.硬件连接和地址设置 MODBUS通讯协议适用于RS-232和RS-485标准接口,在实际运用中可根据现场情况选定用哪一种。RS-232只能实现一对一的连接,传输速率局限于20Kbps,并且存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问题,一般传输距离只有20KM左右;RS-485最多可驱动32台设备,传输距离在100Kbps时可达1200m。但是RS-232也有其优点:能做到收发同时进行,效率比RS485高,且与PC机和其他通讯端口兼容性好[2]-[3]。由于该改造项目PLC与DCS需要长距离传输信号,因此采用RS-485,双向传输,在DCS端使用MOXA转换器将RS-485转换成RS-232信号。RS-485接口处采用两线制,对方DATA+接至MOXA的DATA+,即对方DATA-接至MOXA的DATA-号。图2为MOXA转换器的接线示意图。图1 MOXA交换器接线图然后通过通讯电缆将RS232上的9针串口转换NTMP端子板上的25针串口,再由一根KTU电缆连接至MFP12主模件。NTMP端子板跳线如下图2。图2 NTPM01端子板布置图使用该端子板下方单侧接口通讯。即P6口接RS232电缆25针串口,P1口接KTU电缆连接至主模件。J1跳线见下图3。图3 NTPM01端子板J1跳线图 J3、J8、J9、J10跳线见下图4。图4 NTPM01端子板J3、J9、J8、J10跳线图 J11为空,无需跳线。J14、J15、J18跳线如下图5: 图5 NTPM01端子板J14、J15、J18跳线图当然,如果PLC设备与DCS设备之间距离不超过20m,就不需要采用RS485连接。因为经过RS485/RS232转换器,会占用一定的转换时间。有些时候,还会造成或多或少的通讯冲突,甚至通讯中断。 4.MODBU通讯一般要求 PLC组态编写完成后,应整理用于通讯的设备信息及地址,通讯信息分配点表。 PLC侧设备信息包括:(1)串行口设置(DCE或者DTE 设置)。(2)通讯波特率。(3)数据位数和停止位数。(4)接口的针脚。(5)奇偶校验。(6)握手信号设置等。每个通讯的信息点均要设置其在PLC和DCS的存储位置及其他相关参数,即通讯信息分配点表,点表中应包括以下内容:(1)信号类型,包括Analog/Digital/SpecialAnalog。(2)信号名称。3、信号的英文描述。(4)信号传输的方向,DCS →PLC或者PLC→DCS。(5)存储地址。(6)信号传输的缩放比例。(7)信号的偏置设定。(8)扫描时间。我们使用KWIKEDIT 软件写入点表,再通过DOS命令下装至MFP主模件中。注意:通讯信息点表中地址参数应该与实际地址一致,在下装前应先进行检查核对,否则会造成通讯错位甚至中断。(通讯信息整理见附件) 5.建立通讯中应注意的问题 (1)不要带电插拔串口,否则串口易损坏。 (2)调试时使用测试软件进行调试,如MODSCAN软件,可不经过NTMP端子板和模件,直接扫描RS232串口数据是否正常,达到事半功倍的效果。 (3)在下装组态通讯及点表之前,必须先下装NBS文件,为通讯模件进行编码。否则在组态下装之后,主模件会出现C程序故障报警。 (4)DCS组态中有一页专用设置通讯配置参数,即标准参数页,其功能码的块号一般使用3000至3999。其余主逻辑中的功能码不能使用这个区间的块号,否则会造成通讯异常。 6.OIS操作画面画面是供运行人员监视及操作的媒介,应做到符合现场实际,合理布置。我们将脱硝系统分为两个画面显示:系统和操作画面,数据显示画面。系统操作画面――3SCR,包含脱硝系统主要设备的运行状态、重要数据显示、故障报警,以及每个蒸汽吹灰器和声波吹灰器的显示和操作。(如图6) 图6 SCR主操作画面数据显示画面――3SCRDATA,主要包含A/B反应器内每层的参数,反应效率。蒸汽吹灰和声波吹灰的参数和状态。(如图7) 图7 SCR数据监视画面当然,所有画面显示和操作都必须在PLC与DCS通讯正常时才有效。为了脱硝设备安全可靠运行,可以在机组EWS 安置一台PLC上位机,其画面与OIS画面类似,以便通讯故障时运行人员应急使用。 7.结语火力发电厂实施脱硝工程能有效减少NOX的排放,改善大气环境。目前机组脱硝设备正常运行,脱硝控制器通讯状况良好,运行人员操作界面清晰方便,为今后PLC与DCS通讯,集中控制远方可编程控制器提供有效的借鉴意义。参考文献: [1]杜雅丽.选择性催化还原法脱硝控制系统论述.山西电力,2009.4. [2]史运涛.基于Modbus协议的通讯集成技术研究.化工自动化及仪表,2010.4. [3]陈小宾.基于Modbus协议的PLC与DCS系统集成的研究和实现,科技信息,2008.7.

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