EGD方式在水電廠公用設備通訊與控制中的應用

李 力

國網(wǎng)新源河南天池抽水蓄能有限公司籌建處，河南 南陽 473000

1 公用設備與主機通訊與控制方式的選擇

黃龍灘水電廠機組公用設備包括：檢修、滲漏水泵、高壓機、低壓機。它們均有各自相對獨立的控制系統(tǒng)，同時監(jiān)控系統(tǒng)又需要同這些設備間建立通訊并且能夠對其進行遠方監(jiān)控和控制。如果采用傳統(tǒng)的方法有兩種方式：1）采用硬接線的方法將各個公用設備的開入量和開出量、模擬量接入監(jiān)控系統(tǒng)，通過硬接線來實現(xiàn)和公用設備之間的通訊與控制；2）采用串口通訊的方法，用RS232或者RS485的接口方式，根據(jù)兩端的規(guī)約編寫相應的通訊控制程序來實現(xiàn)通訊與控制。采用前一種方式需要布設大量的硬接線，不僅增加了施工難度，同時由于接線較多而且復雜，給正常的運行帶來很大的故障隱患，也不便于日常消缺和維護；后一種方式雖然簡化了接線，但是需要監(jiān)控系統(tǒng)廠家和公用設備廠家之間協(xié)調溝通，在設備兩端形成統(tǒng)一的通訊規(guī)約方可實現(xiàn)監(jiān)控與通訊。并且串口通訊受傳輸距離較近，易受外界信號、磁場干擾，傳輸速率有限等因素制約，使其只適合在較近距離內進行監(jiān)控與通訊。由此可見實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)對公用設備的監(jiān)控與通訊硬接線和串口通訊兩種方式均存在很大的弊端。黃龍灘水電廠在公用設備控制PLC的選型上考慮到方便日后運行、維護管理，均采用了與監(jiān)控系統(tǒng)主機PLC統(tǒng)一的GE系列PLC，這給我們提供了一種更加快捷和可靠的方法——EGD（Ethernet Global Data）通訊方式來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與公用設備間的監(jiān)控與通訊。

2 EGD通訊的網(wǎng)絡組成

圖1

EGD協(xié)議由：應用層 （EGD)、 主機到主機間的傳輸層（TCP）、網(wǎng)際層（IP）、 網(wǎng)絡介質訪問（IEEE 802.3）構成。黃龍灘水電廠監(jiān)控系統(tǒng)主機采用GE PAC SYSTEMS RX7I系列PLC，公用設備均采用GE Versamax IC200CPUE05系列PLC.GE公司這兩個系列PLC均支持EGD通訊方式。由于主機PLC與各公用設備PLC之間距離均較遠，超過100m，于是采用光纖連接，通過光纖收發(fā)器轉RJ45接口的方法建立起主機與公用設備之間的物理連接，其網(wǎng)絡構成如圖1所示。

3 PLC硬件組態(tài)及配置方法

監(jiān)控主機PLC采用GE PAC SYSTEMS RX7I系列PLC，CPU采用高性能的PentiumⅢ處理器（700HZ），內嵌10M/100M自適應高速以太網(wǎng)卡，采用標準的RJ45接口，方便連接。公用設備PLC采用GE Versamax IC200CPUE05系列PLC,同樣配備10M/100M自適應高速以太網(wǎng)卡，采用標準的RJ45接口.監(jiān)控主機與公用設備PLC的配置及組態(tài)主要包括以下幾個步驟：

1）配置臨時IP地址

為了建立筆記本電腦與PLC之間的初始通信，首先需要給PLC分配一個臨時IP地址。當連接建立以后，實際IP地址可以通過筆記本下載到PLC的CPU模塊中具體方法如下：在GE Cimplicity編程軟件中打開監(jiān)控主機PLC程序模塊，右鍵單擊target名稱，選擇offline commands，然后選擇Set Temporary IP Address。在Set Temporary IP Address對話框中，參照模塊上的標識正確的填寫MAC Address（此地址在CPU模塊的標記上有標明），并選擇適當?shù)呐R時IP地址。設置完畢后，單擊Set IP按鈕，大約2分鐘后，會彈出設置完成或錯誤的提示框。 在進行臨時IP地址設置時，請注意以下幾點：

（1）在設置前，要保證ME和PLC的物理層連通，即雙方網(wǎng)口的link燈為綠色；

（2）臨時IP地址同PC的IP地址要有相同的網(wǎng)段，并且地址在該網(wǎng)段上唯一。 采用相同的步驟，對公用設備PLC 進行臨時地址配置。其IP地址與監(jiān)控主機PLC配置的IP地址在同一地址段內。

2）配置以太網(wǎng)接口模塊

（1）單擊展開PACSystems Target的Hardware Configuration，以及main rack；

（2）右鍵單擊PLC以太網(wǎng)接口模塊所在的slot，并選擇Add Module；

（3）在彈出的框內選擇Communication選項，選擇與PLC以太網(wǎng)接口模塊相對應的型號。 雙擊該模塊型號，對其進行如下設置：IP Address配置為之前約定好的IP地址，必須保證互聯(lián)PLC的IP地址在同一地址段內且不能相同；Subnet Mask按默認設置為255.255.255.0；Gateway IP Address 按照默認設置為0.0.0.0；Status Address設置為%I00001。

3）配置EGD接受和發(fā)送

EGD數(shù)據(jù)是由一臺PLC周期性地發(fā)送給另一臺（組）PLC的。在該CPU的硬件組態(tài)中，選擇通訊模式為EGD，即以太網(wǎng)全局數(shù)據(jù)結構定義，在Ethernet Globe Date設置對話框內，“produced exchanged”中的“IP Address”設置為各公用設備PLC的IP地址，表示該PLC站后續(xù)“Add”中的“reference”地址的存儲器內容將發(fā)送到公用設備PLC中的對應存儲器去，同樣將主站PLC配置的“consumed exchange”中的“IP Address”也設置為公用設備PLC的IP地址，表示該PLC站后續(xù)“Add”中的“reference”地址的存儲器內容是從各公用設備PLC中對應存儲器傳送來而得到。對應于公用設備PLC中的配置，也應將“produced exchanged”和“consumed exchange”中的“IP Address”設置為主站PLC的IP地址，即主站PLC發(fā)送的數(shù)據(jù)是到公用設備各PLC分站的，而分站發(fā)送的數(shù)據(jù)是送給主站PLC的。為保證傳輸中兩邊定義的數(shù)據(jù)能一一對應，2個站采用同樣的存儲地址。2個通訊模塊中“produced exchanged”和“consumed exchange”中還需要各定義2個寄存器用于存放通訊狀態(tài)，需要時可讀取該狀態(tài)字了解主站PLC與公用VERSAMAX之間的通訊故障原因。

配置好后，在分站中產生的信號變化，在主站中立即可以看到，同樣，主站PLC控制各公用設備的輸出信號送到該PLC通訊的存儲區(qū)，在分站中立即可以看到輸出的變化，兩者形成一一對應的鏡像關系。

4 結論

黃龍灘水電廠采用EGD通訊方式取代原有的硬接線和串口方式來實現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與公用設備之間的通訊與控制是一個新的嘗試，實際應用中取得了很好的效果。整個監(jiān)控與通訊過程的實現(xiàn)從布線、組網(wǎng)到軟件的組態(tài)都較傳統(tǒng)方法更為快捷和便利，不僅縮短了工期而且增加的系統(tǒng)穩(wěn)定性和可靠性。

[1]許正亞電力系統(tǒng)自動裝置[M].北京：水利電力出版社，1992.

[2]邱公偉可編程控制器網(wǎng)絡通信及應用[M].清華大學出版社，2001-03-01.

[3]GE PAC SystemsTM PLC技術說明.