CN112904814A - 基于nt6000平台的profibus设备在线通讯状态监测方法 - Google Patents

基于nt6000平台的profibus设备在线通讯状态监测方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，包括PROFIBUS冗余从站执行器通讯模块、逻辑组态配置模块、从站执行器设备I/O通讯模块监视位模块、StudioI/O组态、I/O模块、PROFIBUS总线设备通讯监视模块、DCS操作节点；通过设计配备冗余接口的总线通讯板并设计有终端电阻，将PROFIBUS‑DP总线通讯电缆分别接入到从站的主接口和从接口上，当主网部分设备发生局部故障时，从站设备自身可以自动由主接口切换到从接口上采集数据，保证从站设备通讯不中断，通过设置终端电阻，可以对网段内设备发生通讯故障的进行定位。通过设置输出使能开关拨码，可以实现设备故障通讯故障时的隔离。

Description

基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法
技术领域
本发明涉及总线设备监测技术领域，具体为基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法。
背景技术
众所周知，目前火力发电厂采用的现场总线分为PRFOIBUS-DP+PROFIBUS-PA和PRFOIBUS-DP+FF两种类型，DCS系统主要应用第一种，即将现有的DCS系统上单独配置PROFIBUS-DP主站、PROFIBUS-PA主站、FF主站来满足现场总线设备的数字化通讯。现场总线代替了过去采用的硬接线传输，其物理层连接由“点”对“点”转化为总线型，数据链路层由模拟信号转变为数字信号，从物理层结构上看：PROFIBUS-DP物理层采用线性拓扑结构，即在同一个网段内由现场总线通讯主站连接至一台设备，再串联另一台设备，直至网段最后一台设备后连接有源终端设备。为了避免网段通讯故障范围的扩大，多数现场总线物理层采用冗余通讯设计，并由总线执行器或者仪表配备冗余接口，即在火力发电厂部分重要系统上的执行器、马达保护器等设备上采用双通道冗余接口，同时在DCS系统中配备冗余通讯主站，通过系统冗余模式来实现双网互为备用。从技术角度看，这种方案是可行的，但是过去多数执行器厂家的接线端子均采用葵花盘接线或者端子接线，将电源接线、通讯接线集中，且在葵花盘上未配备终端电阻引线，该接线方式存在以下三个问题。
然而现有的现场总线设备还存在一定问题：
一、现有的在葵花盘上未配备终端电阻引线，且该接线方式存在缺少PROFIBUS-DP屏蔽线接地端，无法满足对于DP总线网段，电缆屏蔽层应连接每个设备的屏蔽地的操作，容易引起外部高低频信号的干扰，引起循环周期内通讯报文出现错误帧，通讯数据产生错误，且现有葵花盘接线无法满足通信电缆穿过接线孔连接至通信接口板相应接线端子上的操作，会使总线通讯信号容易受到动力电源信号干扰，并且无法实现网段内执行器出现在线故障诊断和检修。
二、部分PRFOBUS-DP冗余从站执行器循环数据I/O模块中缺少通道通讯正常位信息，该位信息无法从模块中提取，无法对冗余设备主接口和从接口的通讯状态进行监视，且部分从站设备逻辑组态并未配置有通讯接口监视的位数据模块，无法通过总线通讯采集并在DCS工作站CRT上显示。
三、从站设备分散，PROFIBUS线路设备较为集中，故障率提高，有可能会导致设备故障范围扩大，尤其是网段物理层发生断路、短路等故障时，容易引起整个网段通讯中断，为此，提出基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法。
(二)技术方案
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，包括PROFIBUS冗余从站执行器通讯模块、逻辑组态配置模块、从站执行器设备I/O通讯模块监视位模块、StudioI/O组态、I/O模块、PROFIBUS总线设备通讯监视模块、DCS操作节点，
所述PROFIBUS冗余从站执行器通讯模块包括执行器电动头外壳电缆孔、执行器通讯板、执行器电动头外壳、屏蔽压片、主/从接口接线端子、执行器后盖、终端电阻拨码和附属电路连接线；
所述执行器电动头外壳的内侧壁通过螺栓螺纹连接有执行器通讯板，所述屏蔽压片与所述执行器后盖相螺丝连接，所述屏蔽压片贯穿所述电动头外壳接地，所述执行器通讯板的上表面分别安装有两路终端电阻拨码开关和输出使能模块；
所述屏蔽压片为PROFIBUS-DP电缆屏蔽层接地点；
所述主/从接口接线端子为PROFIBUS-DP电缆内芯接入接出点；
所述两路终端电阻拨码开关和所述输出使能模块保证了网段末端阻抗连续和设备通讯隔离处理。
优选的，所述从站执行器设备I/O通讯模块监视位模块包括冗余执行器设备配置模块和非冗余执行器设备配置模块：
优选的，所述DCS操作节点CRT上开设有PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA设备网段通讯状态监视。
优选的，按照所述DPU节点号、网段号、从站设备中文描述、主接口工作状态、从接口工作状态，将所有网段内所有总线设备按照地址升序排列，并分别列出各个从站接口工作状态信息监视窗。
优选的，所述非冗余执行器设备配置模块包括内部模块，所述内部模块中添加通讯接口工作状态信息，并采集后送至所述StudioI/O组态中，所述逻辑组态配置模块中按照输入I/O模块提取对应字节信息和位信息，为画面监视状态翻转提供信号。
优选的，所述冗余执行器设备配置模块包括主接口和从接口，所述I/O模块的输入字节中添加所述主接口和所述从接口工作状态位信息，并采集后送至所述StudioI/O组态中，所述逻辑组态配置模块中按照输入所述I/O模块提取对应字节信息和位信息，为画面监视状态信号翻转提供条件。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，具备以下有益效果：
一、本发明设计了配备冗余接口的总线通讯板并设计有终端电阻，将PROFIBUS-DP总线通讯电缆分别接入到从站的主接口和从接口上，当主网部分设备发生局部故障时，从站设备自身可以自动由主接口切换到从接口上采集数据，保证从站设备通讯不中断，防止设备故障范围扩大。
二、通过设置终端电阻，可以对网段内设备发生通讯故障的进行定位，通过设置输出使能开关拨码，可以实现设备故障通讯故障时的隔离，可以能够在线检修，防止网段内通讯电缆断路导致故障连锁效应的发生。
三、本发明在设备不断电的情况下，主接口或者从接口其中一路处于正常工作状态即可保证设备通讯正常，避免了网段物理层发生断路、短路等故障时，引起的整个网段通讯的中断。
附图说明
图1为PROFIBUS-DP物理层线性拓扑结构示意图。
图2为PROFIBUS-PA物理层拓扑结构示意图。
图3为执行器总线通讯板设计示意图。
图4为执行器总线通讯板电阻拨码开关电路图。
图5为现场总线设备通讯状态模块信息逻辑组态示意图。
图6为执行器后盖总线电缆孔改造示意图。
图7为执行器后盖总线电缆孔改俯视图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例
请参阅图1-7，本发明提供一种技术方案：基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，包括PROFIBUS冗余从站执行器通讯模块、逻辑组态配置模块、从站执行器设备I/O通讯模块监视位模块、StudioI/O组态、I/O模块、PROFIBUS总线设备通讯监视模块、DCS操作节点，
PROFIBUS冗余从站执行器通讯模块包括执行器电动头外壳电缆孔、执行器通讯板、执行器电动头外壳、屏蔽压片、主/从接口接线端子、执行器后盖、终端电阻拨码和附属电路连接线；
执行器电动头外壳的内侧壁通过螺栓螺纹连接有执行器通讯板，屏蔽压片与执行器后盖相螺丝连接，屏蔽压片贯穿电动头外壳接地，执行器通讯板的上表面分别安装有两路终端电阻拨码开关和输出使能模块；
屏蔽压片为PROFIBUS-DP电缆屏蔽层接地点；
主/从接口接线端子为PROFIBUS-DP电缆内芯接入接出点；
两路终端电阻拨码开关和输出使能模块保证了网段末端阻抗连续和设备通讯隔离处理。
本实施例中，具体的：从站执行器设备I/O通讯模块监视位模块包括冗余执行器设备配置模块和非冗余执行器设备配置模块。
本实施例中，具体的：DCS操作节点CRT上开设有PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA设备网段通讯状态监视。
本实施例中，具体的：基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法：按照DPU节点号、网段号、从站设备中文描述、主接口工作状态、从接口工作状态，将所有网段内所有总线设备按照地址升序排列，并分别列出各个从站接口工作状态信息监视窗。
本实施例中，具体的：非冗余执行器设备配置模块包括内部模块，内部模块中添加通讯接口工作状态信息，并采集后送至StudioI/O组态中，逻辑组态配置模块中按照输入I/O模块提取对应字节信息和位信息，为画面监视状态翻转提供信号。
本实施例中，具体的：冗余执行器设备配置模块包括主接口和从接口，I/O模块的输入字节中添加主接口和从接口工作状态位信息，并采集后送至StudioI/O组态中，逻辑组态配置模块中按照输入I/O模块提取对应字节信息和位信息，为画面监视状态信号翻转提供条件。
综上所述，该基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法的工作原理和工作过程为，在使用时，首先，本发明分为在线监视和在线故障诊断两个部分；
在线监视系统包含Studio逻辑组态和CRT画面设计，逻辑组态按照从站设备通讯要求配置模块I/O，并将模块内具有主接口和从接口工作状态的信息位传输到CRT画面上，本发明的CRT画面分为DPU站、通讯机柜、槽位号、网段设备KKS、网段设备名称、总线类型、通讯地址、主接口、从接口等信息，其中主接口和从接口信息显示窗为动态实时显示宏，当逻辑组态中对应接口位信息为1时，信息监视窗主接口显示为绿色，表示该设备主接口通讯状态正常，当逻辑组态中对应接口信息位为0时，该设备从接口信息监视窗显示为红色，表示从接口处于故障通讯状态，本发明现场总线通讯模块位采集信息如图5所示，通过PROFIBUS主站采集到从站配置的对应字节打包信息，再由打包信息分别提取到开关量寄存器中，包括主接口工作状态信息和从接口工作状态信息，工作状态正常时为1，故障状态时为0，该位信息用于画面组态时引用，并为信息窗动态反转提供支持；
在线故障诊断系统包含执行器通讯板冗余接口设计和电动头后盖电缆孔改造两个部分，设计总线通讯板为圆形双面，配置葵花盘接线端口、屏蔽压片1-2、主从接口输入端口、终端电阻S1-S6，葵花盘接线端口与电动头控制板上的总线接线端子连接；屏蔽压片1、2通过固定螺钉背面与电动头后盖机壳金属面接触，实现PROFIBUS-DP屏蔽线的接地，主接口端口3为主接口输入和输出端子，主接口输入端子B接PROFIBUS-DP红色芯线，主接口输入端子A接PROFIBUS-DP红色芯线绿色芯线，主接口输出端子B接PROFIBUS-DP红色芯线，端子A接PROFIBUS-DP绿色芯线，从接口端口4为从接口输入和输出端子，从接口输入端子B接PROFIBUS-DP红色芯线，从接口输入端子A接PROFIBUS-DP红色芯线绿色芯线，从接口输出端子B接PROFIBUS-DP红色芯线，端子A接PROFIBUS-DP红色芯线绿色芯线，S1-S6为拨码开关，具体功能如下所述：S1：两位拨码开关，用于通道1，标注输出使能，ON-通道1输出和输入接通，OFF-通道1输出和输入关闭，默认ON，S2：两位拨码开关，用于通道2，标注输出使能，ON-通道2输出和输入接通，OFF-通道2输出和输入关闭，默认ON，S3：四位拨码开关，用于本机和输入通道的接通和关闭，1、2控制通道1，3，4控制通道2，ON-接通本机，OFF-关闭本机，默认ON，S4：两位拨码开关，用于通道1，标注终端电阻，ON-使能终端电阻，OFF关闭终端电阻，默认OFF，S5：两位拨码开关，用于通道2，标注终端电阻，ON-使能终端电阻，OFF关闭终端电阻，默认OFF；
执行机电动头后盖改造是为了将动力电缆和控制电缆隔离及屏蔽接地而设计的，将普通后盖加厚加长后开凿两个电缆孔，单孔分别接入各个接口的输入和输出电缆，如图6、图7所示，图7中，1和2为屏蔽压片接地点，通过固定螺丝与该点接触，达到和金属后盖导通接地的目的，3为主接口PROFIFBUS通讯电缆输入和输出电缆孔；4为从接口输入输出电缆孔，主接口和从接口输入输出电缆均从同侧进出，便于检修。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，包括PROFIBUS冗余从站执行器通讯模块、逻辑组态配置模块、从站执行器设备I/O通讯模块监视位模块、StudioI/O组态、I/O模块、PROFIBUS总线设备通讯监视模块、DCS操作节点，其特征在于：
所述PROFIBUS冗余从站执行器通讯模块包括执行器电动头外壳电缆孔、执行器通讯板、执行器电动头外壳、屏蔽压片、主/从接口接线端子、执行器后盖、终端电阻拨码和附属电路连接线；
所述执行器电动头外壳的内侧壁通过螺栓螺纹连接有执行器通讯板，所述屏蔽压片与所述执行器后盖相螺丝连接，所述屏蔽压片贯穿所述电动头外壳接地，所述执行器通讯板的上表面分别安装有两路终端电阻拨码开关和输出使能模块；
所述屏蔽压片为PROFIBUS-DP电缆屏蔽层接地点；
所述主/从接口接线端子为PROFIBUS-DP电缆内芯接入接出点；
所述两路终端电阻拨码开关和所述输出使能模块保证了网段末端阻抗连续和设备通讯隔离处理。
2.根据权利要求1所述的基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，其特征在于：所述从站执行器设备I/O通讯模块监视位模块包括冗余执行器设备配置模块和非冗余执行器设备配置模块。
3.根据权利要求1所述的基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，其特征在于：所述DCS操作节点CRT上开设有PROFIBUS-DP和PROFIBUS-PA设备网段通讯状态监视。
4.根据权利要求3所述的基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，其特征在于：按照所述DPU节点号、网段号、从站设备中文描述、主接口工作状态、从接口工作状态，将所有网段内所有总线设备按照地址升序排列，并分别列出各个从站接口工作状态信息监视窗。
5.根据权利要求2所述的基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，其特征在于：所述非冗余执行器设备配置模块包括内部模块，所述内部模块中添加通讯接口工作状态信息，并采集后送至所述StudioI/O组态中，所述逻辑组态配置模块中按照输入I/O模块提取对应字节信息和位信息，为画面监视状态翻转提供信号。
6.根据权利要求2所述的基于NT6000平台的PROFIBUS设备在线通讯状态监测方法，其特征在于：所述冗余执行器设备配置模块包括主接口和从接口，所述I/O模块的输入字节中添加所述主接口和所述从接口工作状态位信息，并采集后送至所述StudioI/O组态中，所述逻辑组态配置模块中按照输入所述I/O模块提取对应字节信息和位信息，为画面监视状态信号翻转提供条件。
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