XDPS系統與基于PLC的吹灰程控通訊的實現

一、 通訊功能要求
DCS系統和吹灰程控PLC之間為雙向實時通訊，要求能在DCS操作員站畫面上對吹灰系統進行監控，并完成以下功能：
● 對單只吹灰槍的監控功能，包括吹灰槍的進、退、屏蔽功能
● 吹灰電流的監視，報警監視
● 對吹灰蒸汽總門以及管道疏水門的監控
● 在DCS側進行吹灰程序的啟停，運行監視
二、 通訊原理
XDPS系統的DPU軟件（或MMI站上運行的虛擬DPU軟件）通過調用相關的通訊接口程序，將外部系統發送過來（或發送給外部系統）的數據映射為XDPS系統的虛擬I/O卡件，每一個數據對應虛擬卡件上的各個虛擬I/O通道。這樣，對外部系統數據的處理就變得和XDPS系統通過I/O卡件采集的數據相同了。XDPS系統強大的算法庫亦可適用于對通訊數據的處理，從而完成復雜的控制邏輯。

圖1－XDPS系統與外系統通訊原理圖

三、 通訊接口的實現
3.1. 通訊規約
通訊接口采用2線制RS485，通訊規約為MODBUS（RTU）。
3.2. 運行環境
通訊軟件運行在XDPS系統的一個DPU內，也可運行在任意一臺運行虛擬DPU軟件的MMI站上。
硬件接口采用RS485-RS232轉換器，接插在DPU的COM1口（或MMI站的COM口上）。
3.3. 接口軟件
XDPS Modbus（RTU）主站驅動（modiplc.dll）
XDPS虛擬DPU軟件vdpu.exe
3.4. 驅動配置文件（modiplc.ini）
驅動配置文件用于定義通訊接口參數以及外部數據與虛擬I/O通道的對應關系。

*XDPS通訊起始寄存器地址為寄存器編號-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動以及虛擬I/O站配置。

四、具體監控功能的實現
圖2為漢川電廠吹灰程控在DCS操作員站監控的畫面。

圖2－吹灰監控畫面

系統包括長吹（IK）、短吹（IR）共78只吹灰槍，分左右側布置。其中，左側吹灰槍代號為單數，右側吹灰槍代號為雙數。此外，還有吹灰蒸汽總門及若干蒸汽管道疏水門。
4.1 吹灰程控狀態設置
吹灰程控分自動、遠控、模擬和現場4種狀態，要求DCS一個時刻只能對其中的一種狀態置位，即操作應互相閉鎖。
如果用常規的開關量邏輯實現，所需邏輯較為復雜，故擬采用A/D轉換的方法實現。

圖3－程控狀態設置

在DPU組態中，采用KBML模塊（模擬量置數模塊）結合操作畫面組態軟件（MAKE）進行置數（1、2、4、8，即2的指數次方），然后通過模/數轉換（LToB16），取出置位狀態，實現操作的互鎖。
4.2 吹灰蒸汽總門及疏水閥門操作
每個設備采用兩個開關量置位模塊（D/MA）分別進行閥門的開、關操作。模塊操作相互閉鎖，即開門的時候不允許關操作，反之亦然。
4.3 單個吹灰器的操作
幾個數據的定義：
● 吹灰器代碼
左側吹灰器：短吹代號為IR1、IR3、IR5…IR47，長吹代號為IK1、IK3、IK5…IK29；右側吹灰器：短吹代號為IR2、IR4、IR6…IR48，長吹代號為IK2、IK4、IK6…IK30；
吹灰器代碼定義：短吹代碼即為吹灰器代號（1～48），長吹代碼為100+吹灰器代號，即（101～130）。
● 吹灰器屏蔽代碼
在PLC中以8個字（WORD）表示所有吹灰器的屏蔽狀態，每個字的每個二進制位代表一個吹灰器。屏蔽的吹灰器以二進制0表示。
每個吹灰器可在DCS側進行啟動、屏蔽、恢復屏蔽操作。操作的步驟為先寫需要操作的吹灰器代碼（CODE_WRITE），然后進行啟動、屏蔽、恢復屏蔽操作。
由于在DPU組態中，采用KBML模塊結合操作畫面組態（MAKE）進行吹灰器選擇，然后利用KBML的指令執行開關量輸出進行啟動、屏蔽或恢復屏蔽操作。注意開關量操作指令延時寫吹灰器代碼（CODE_WRITE）1秒后執行，以確保是對所選的吹灰器進行操作。

圖4－吹灰器操作

4.4 吹灰器狀態顯示
吹灰程控PLC通訊給DCS的吹灰器運行狀態信號為：左側推進、退出信號及左側運行的吹灰器代碼；右側推進、退出信號及右側運行的吹灰器代碼。具體在畫面顯示時首先根據吹灰器的代碼判斷是哪個吹灰器在運行。然后在和左側（右側）推進、退出信號相與后，在畫面顯示。
吹灰器的判斷可根據運行的吹灰器代碼，采用模擬量比較的方法得出。但這樣做過于繁瑣，所用算法模塊較多。因吹灰器分單、雙布置，左側吹灰器代碼只代表左側運行的吹灰器、右側吹灰器代碼只代表右側運行的吹灰器，故考慮采用模/數轉換的方法實現。
代碼轉換流程：
1） 將吹灰器代碼轉換為連續的自然數
奇數代碼：
（IR代碼-1）/2得到連續的自然數0～23；（IK代碼-101）/2得到連續的自然數0～14。
偶數代碼：
（IR代碼-2）/2得到連續的自然數0～23；（IK代碼-102）/2得到連續的自然數0～14。
2） 對上面的運行結果取2的指數次方。對于大于等于16的自然數，先減16，再進行指數計算。
3） 對2）運算得到的結果進行模/數轉換（LToB16），取轉換后的BIT位，最終得到運行的吹灰器指示（開關量）。

圖5－吹灰器判斷

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

五、 結束語
經過電廠、新華及吹灰程控廠家各方的努力，目前，整個吹灰通訊運作良好。XDPS系統作為國內自主研發的分散控制系統，其開放式的結構、模塊化的設計技術以及合理的軟硬件功能配置非常適合與其他系統的接口。通過系統提供的豐富的算法庫，更可以方便的實現各種復雜的控制要求。