李文杰
深圳市深能环保东部有限公司 广东深圳 518000
摘要：介绍Foxboro EVO DCS系统的Profibus DP协议通讯的应用，阐述该系统与Rotork电动执行机构的通讯
关键词：DCS；Profibus DP协议通讯；Foxboro EVO系统；FBM222
随着城市的不断发展，城市生活垃圾越来越多；处理垃圾的方式主要为以下三种：焚烧发电综合处理、填埋、堆肥，但通过近10年的发展，焚烧发电综合处理为当前主要模式，实现了垃圾无害化、资源化、减量化；垃圾焚烧发电经过近20年的发展，由传统的垃圾焚烧发电厂往智能化垃圾焚烧发电厂方向转变，智能化电厂建设中使用总线技术来实现现场仪表和执行机构的控制和信号采集，Profibus DP通讯技术用于DCS系统与第三方控制系统、电动执行机构、电机的马达保护器通讯，可以大大减少控制电缆和信号电缆的用量，且可以通过DP技术获取更多的信息；使用常规的硬接线进行控制和信号采集；需要大量的信号采集卡件和指令输出卡件，同时还需要考虑卡件通道的富裕量，会加大系统控制器的负荷，影响系统安全运行。深圳市深能环保东部项目建设6×850吨/天+3×60MW项目，DCS系统采用Foxboro EVO系统，部分电动执行机构使用双通道冗余Profibus通讯。
1、Profibus协议选择
Profibus通讯协议主要由Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS三种通讯组成，Profibus-DP主要用于数据高速传输且时间要求比较严格的控制，能够提供智能化设备需要的非周期性通信组态，诊断和报警，很多厂商生产的马达保护器、电动执行机构、分析仪表都能提供Profibus-DP通讯协议的接口。
2、硬件设计及选型
为了保证Profibus-DP通讯的稳定性和可靠性，Profibus-DP通讯网络采用冗余回路设计，分为主通道和辅助通道，每一条通讯链路上的电动执行机构数量一般不超过31台，选择支持冗余双通道通讯Rotork电动执行机构；DP通讯卡使用Foxboro FBM222卡件，电动执行机构通过DP电缆串接后接在FBM222卡件接线端子上；若第一个DP设备距离DCS机柜较远，可以使用光纤通讯，在就地配置一个光纤通讯柜，光纤通讯柜配备DP耦合器，从光纤通讯柜敷设DP电缆到第一个设备，减少整个链路DP通讯距离，保证通讯速率，为了更好的说明，提出设计一个网段，网段内新增一个电动执行机构。
3、电动门接线及配置
电动执行机构选择冗余双通道型电动执行机构，DP通道分为主通道和辅助通道，一般定义CH1（COM1）为主通道，CH2（COM2）为辅助通道，为了方便后期的维护，主通道DP电缆使用紫色电缆，辅助通道DP电缆使用绿色电缆，DP电缆为两芯专用电缆，分别为红色、绿色，红色电缆接A（+）、绿色电缆接B（-）。电动执行机构送上电后，利用遥控器按照预设的地址设置为11，电动执行机构配置有终端电阻，其主要作用是消除回路的干扰，保证通讯的稳定性，若整个通讯链路的第一个和最后一个设备是电动执行机构要启用终端电阻，中间设备不启用终端电阻；若通讯链路中DP通讯电缆使用9针DP插头接入DP通讯卡件端子后接入电动执行机构，最终回至DCS系统DP中继器时，则应将DP接头的中断电阻拨至“ON”位置，DP中继器终端电阻拨至“ON”位置。
目前Rotork电动执行机构终端电阻有三种类型：
（1）、有独立的通讯接口板，终端电阻标识为“output”，分为ON、OFF两种状态，若该电动门处于第一个或者最后一个位置时，终端电阻拨至“OFF”位置，若电动门处于中间位置，终端电阻拨至“ON”位置；
（2）、有独立的通讯接口板，终端电阻标识为“TERMINATION”，分为ON、OFF两种状态，若该电动门处于第一个或者最后一个位置时，终端电阻处于“ON”位置, 若电动门处于中间位置，终端电阻拨至“OFF”位置；
（3）、没有无独立的通讯接口板，直接接入葵花接线盘，通过遥控器进入通讯设置界面，若该电动门处于第一个或者最后一个位置时，终端电阻处于“OFF”位置, 若电动门处于中间位置，终端电阻拨至“ON”位置；
4、软件配置
（1）导入Rotork电动执行机构GSD文件，建立DCS与电动执行机构通讯的桥梁：打开“IDE”组态工具，Template ToolboxInfusion Hardware Infusion Device Profibus $Profibus，右键菜单选择New子菜单下的Derived Template，双击进入配置画面，进入“Associate GSD”选择厂家提供的GSD文件。
（2）新增冗余卡件并进行配置：Network为硬件组态界面，在CP0B02控制器下新增2块DP卡件，右键选择New子菜单的FBM,添加2块FBM222卡件并重新命名，分别为0B2A08（主卡）、0B2A18（冗余卡），选择0B2A08卡件，双击进入卡件设置界面，选择BUS Setting界面，主要是对“Baud Rate”波特率进行设置，若整个链路DP电缆（不含光纤通讯部分）长度超过400m，波特率设置为187.5KBaud，若整个链路DP电缆长度不超过400m默认设置为500KBaud，其他设置无需改动，配置完成后，校验并保存；同理OB2A18卡件相同步骤进行组态和配置。
（3）DP卡件 硬件信息下载至控制器：Deployment选择CP0B02控制器ECB下载0B2A08卡件硬件信息，提示下载成功。进入System Manager管理器对 0B2A08卡件进行Download,然后进行Go Online上线，激活Port1接口；双击0B2A08 通讯卡件进入FBM Manager菜单，查看“Port1 Live List”和“Por2 Live List”列表的设备数量，若Port1网段内接入1个设备，看到的信息如表1，其中地址为1的是主站设备，FBM222卡件为主站设备，地址11的是现场设备，表中信息说明电动执行机构接线和现场配置正确，与DCS系统连接成功，但DCS系统未组态。
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（4）在卡件Port口添加DP设备并配置：每一块FBM222卡件有2个Port口，可以接两路DP通讯链路，在Port口新增DP设备，选择Port1右键菜单“New Profibus Device”选择Rotork GSD文件，对新增的设备进行重命名为0B2A08_11双击设备进入设置界面General界面设置地址为11（Address），软件组态地址必须与就地设备设置地址保持一致 Bus Setting 启用监视和DPV1功能Modules 配置与电动执行机构通讯数据的类型和长度，根据Rotork电动执行机构DP调试说明书选择14个字节的输入和6个字节的输出，配置完成后，校验并保存。
（5）将硬件组态信息下载至控制器：Deployment选择CP0B02控制器ECBDeploy，下载新增DP设备0B2A08_11硬件信息。
（6）判断DP设备与DCS通讯是否建立：进入Fox View System Manager管理器对 0B2A08卡件Port1口的0B2A08_11设备进行Enable Communications，建立DCS系统与DP设备的通讯返回IDE组态管理器中，进入“Port1 Live List”界面查看地址11的设备状态，State状态由“Not Configure”变为“Active”，说明0B2A08_11 设备与DCS系统通讯建立且正常。
5、状态和指令信号组态：
电动执行机构若作为开关型阀门使用时使用16位ACTCON输出寄存器，详细信息见表2：
ACTCON寄存器
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Foxboro EVO系统添加通讯点与常规开关量输入、开关量输出信号不一样，开关量输入可以使用打包点。 Profibus-DP通讯使用冗余双通道模式，DI和DO需使用冗余模块，分别对应PAKINR、BOUTR。
从DP通讯获取DI信号：关限位、开限位、已选择远控、温度跳断（综合故障），使用16位寄存器0，通过PAKINR模块读取反馈信息，进行如下设置：
Inputs界面
Primary ECB Identifier CP0B02_ECB:0B2A08_1_11
Secondary ECB Identifier CP0B02_ECB:0B2A18_1_11
Primary Address 0U2
Secondary Address 0U2
使用两个解析模块进行转换，每个模块解析8位。
DCS系统的DO输出指令信号设置： 使用BOUTR模块，其中“打开”、“关闭”、“停止”通道号分别为“1C3”、“1C2”、“1C1”。
按照以上特点，若还需要读取其他信号或发送不同指令信号，建立一个标准的通讯信号。
结束语
Profibus-DP通讯作为当前主流的通讯协议，实现了DCS系统与PLC系统的通讯，同时也可以完成对仪表、执行机构、电机的监视和控制，减少了施工工作量，同时可以在线获取更多的信息，便于设备维护。现场总线在垃圾焚烧发电厂的利用逐步推广，也是垃圾发电厂由传统的发电厂向智能化电厂转变的重要标志。