XDPS系统与基于PLC的吹灰程控通讯的实现

一、 通讯功能要求
DCS系统和吹灰程控PLC之间为双向实时通讯，要求能在DCS操作员站画面上对吹灰系统进行监控，并完成以下功能：
● 对单只吹灰枪的监控功能，包括吹灰枪的进、退、屏蔽功能
● 吹灰电流的监视，报警监视
● 对吹灰蒸汽总门以及管道疏水门的监控
● 在DCS侧进行吹灰程序的启停，运行监视
二、 通讯原理
XDPS系统的DPU软件（或MMI站上运行的虚拟DPU软件）通过调用相关的通讯接口程序，将外部系统发送过来（或发送给外部系统）的数据映射为XDPS系统的虚拟I/O卡件，每一个数据对应虚拟卡件上的各个虚拟I/O通道。这样，对外部系统数据的处理就变得和XDPS系统通过I/O卡件采集的数据相同了。XDPS系统强大的算法库亦可适用于对通讯数据的处理，从而完成复杂的控制逻辑。

图1－XDPS系统与外系统通讯原理图

三、 通讯接口的实现
3.1. 通讯规约
通讯接口采用2线制RS485，通讯规约为MODBUS（RTU）。
3.2. 运行环境
通讯软件运行在XDPS系统的一个DPU内，也可运行在任意一台运行虚拟DPU软件的MMI站上。
硬件接口采用RS485-RS232转换器，接插在DPU的COM1口（或MMI站的COM口上）。
3.3. 接口软件
XDPS Modbus（RTU）主站驱动（modiplc.dll）
XDPS虚拟DPU软件vdpu.exe
3.4. 驱动配置文件（modiplc.ini）
驱动配置文件用于定义通讯接口参数以及外部数据与虚拟I/O通道的对应关系。

*XDPS通讯起始寄存器地址为寄存器编号-1。
3.5 DPU配置文件修改（vdpu.cfg）
DPU配置文件中定义需要使用的接口驱动以及虚拟I/O站配置。

四、具体监控功能的实现
图2为汉川电厂吹灰程控在DCS操作员站监控的画面。

图2－吹灰监控画面

系统包括长吹（IK）、短吹（IR）共78只吹灰枪，分左右侧布置。其中，左侧吹灰枪代号为单数，右侧吹灰枪代号为双数。此外，还有吹灰蒸汽总门及若干蒸汽管道疏水门。
4.1 吹灰程控状态设置
吹灰程控分自动、远控、模拟和现场4种状态，要求DCS一个时刻只能对其中的一种状态置位，即操作应互相闭锁。
如果用常规的开关量逻辑实现，所需逻辑较为复杂，故拟采用A/D转换的方法实现。

图3－程控状态设置

在DPU组态中，采用KBML模块（模拟量置数模块）结合操作画面组态软件（MAKE）进行置数（1、2、4、8，即2的指数次方），然后通过模/数转换（LToB16），取出置位状态，实现操作的互锁。
4.2 吹灰蒸汽总门及疏水阀门操作
每个设备采用两个开关量置位模块（D/MA）分别进行阀门的开、关操作。模块操作相互闭锁，即开门的时候不允许关操作，反之亦然。
4.3 单个吹灰器的操作
几个数据的定义：
● 吹灰器代码
左侧吹灰器：短吹代号为IR1、IR3、IR5…IR47，长吹代号为IK1、IK3、IK5…IK29；右侧吹灰器：短吹代号为IR2、IR4、IR6…IR48，长吹代号为IK2、IK4、IK6…IK30；
吹灰器代码定义：短吹代码即为吹灰器代号（1～48），长吹代码为100+吹灰器代号，即（101～130）。
● 吹灰器屏蔽代码
在PLC中以8个字（WORD）表示所有吹灰器的屏蔽状态，每个字的每个二进制位代表一个吹灰器。屏蔽的吹灰器以二进制0表示。
每个吹灰器可在DCS侧进行启动、屏蔽、恢复屏蔽操作。操作的步骤为先写需要操作的吹灰器代码（CODE_WRITE），然后进行启动、屏蔽、恢复屏蔽操作。
由于在DPU组态中，采用KBML模块结合操作画面组态（MAKE）进行吹灰器选择，然后利用KBML的指令执行开关量输出进行启动、屏蔽或恢复屏蔽操作。注意开关量操作指令延时写吹灰器代码（CODE_WRITE）1秒后执行，以确保是对所选的吹灰器进行操作。

图4－吹灰器操作

4.4 吹灰器状态显示
吹灰程控PLC通讯给DCS的吹灰器运行状态信号为：左侧推进、退出信号及左侧运行的吹灰器代码；右侧推进、退出信号及右侧运行的吹灰器代码。具体在画面显示时首先根据吹灰器的代码判断是哪个吹灰器在运行。然后在和左侧（右侧）推进、退出信号相与后，在画面显示。
吹灰器的判断可根据运行的吹灰器代码，采用模拟量比较的方法得出。但这样做过于繁琐，所用算法模块较多。因吹灰器分单、双布置，左侧吹灰器代码只代表左侧运行的吹灰器、右侧吹灰器代码只代表右侧运行的吹灰器，故考虑采用模/数转换的方法实现。
代码转换流程：
1） 将吹灰器代码转换为连续的自然数
奇数代码：
（IR代码-1）/2得到连续的自然数0～23；（IK代码-101）/2得到连续的自然数0～14。
偶数代码：
（IR代码-2）/2得到连续的自然数0～23；（IK代码-102）/2得到连续的自然数0～14。
2） 对上面的运行结果取2的指数次方。对于大于等于16的自然数，先减16，再进行指数计算。
3） 对2）运算得到的结果进行模/数转换（LToB16），取转换后的BIT位，最终得到运行的吹灰器指示（开关量）。

图5－吹灰器判断

在进行画面显示时，将每个吹灰器的三种状态（推进、退出、屏蔽）通过B16ToL算法和LToF（二进制不变）算法整合成打包点，以打包点的各个BIT位代表不同的状态。这样，每个吹灰器的状态只用一个点就可以表示，方便了画面组态。
吹灰器状态：

五、 结束语
经过电厂、新华及吹灰程控厂家各方的努力，目前，整个吹灰通讯运作良好。XDPS系统作为国内自主研发的分散控制系统，其开放式的结构、模块化的设计技术以及合理的软硬件功能配置非常适合与其他系统的接口。通过系统提供的丰富的算法库，更可以方便的实现各种复杂的控制要求。