experion pks與woodward 505調(diào)速器通訊的實(shí)現(xiàn)

1、<p>　　Experion PKS與WoodWard 505調(diào)速器通訊的實(shí)現(xiàn)</p><p>　　摘 要：本文以大慶煉化公司100萬噸/年ARGG裝置控制系統(tǒng)為例，從Experion PKS與WoodWard 505調(diào)速器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、硬件及軟件組成情況入手，介紹了基于Modbus協(xié)議Experion PKS與WoodWard 505調(diào)速器的實(shí)現(xiàn)過程。 </p><p>　　關(guān)鍵

2、詞：PKS 505 Modbus組態(tài) </p><p><b>　　一、裝置簡介 </b></p><p>　　大慶煉化公司100萬噸/年ARGG裝置氣壓機(jī)組是由沈陽鼓風(fēng)機(jī)廠制造的2MCL606兩段壓縮機(jī)和杭州汽輪機(jī)廠制造的NG40/32背壓式汽輪機(jī)組成，機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)系統(tǒng)由WoodWard 505調(diào)速器來完成。該機(jī)組在壓縮氣體的同時(shí)，擔(dān)負(fù)著控制反應(yīng)壓力的任務(wù)。正常時(shí)，

3、通過調(diào)節(jié)機(jī)組轉(zhuǎn)速，達(dá)到控制反應(yīng)壓力的目的。 </p><p>　　二、Woodward 505簡介 </p><p>　　Woodward 505是美國Woodward 公司生產(chǎn)的以微處理器為基礎(chǔ)的數(shù)字式調(diào)節(jié)器，根據(jù)每一臺(tái)汽輪機(jī)的特性和參數(shù)對505進(jìn)行組態(tài)。505接受轉(zhuǎn)速探頭送來的頻率信號(hào)，經(jīng)內(nèi)部頻率/電壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換后與設(shè)定值比較，產(chǎn)生相應(yīng)的4-20mA模擬信號(hào)，輸出至電液轉(zhuǎn)換器（I/H）

4、，I/H把模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的二次油壓1.5-4.5bar，二次油壓控制錯(cuò)油門，進(jìn)而控制調(diào)閥開度，控制蒸汽流量，調(diào)整汽機(jī)出力，使轉(zhuǎn)速穩(wěn)定在設(shè)定值。（圖1） </p><p>　　圖1 505系統(tǒng)控制圖 </p><p>　　三、Experion PKS系統(tǒng)與WoodWard 505系統(tǒng)的通訊 </p><p>　　PKS與505通訊時(shí)，PKS主要采用了Configr

5、uration Studio軟件包中的Quick Builder軟件進(jìn)行組態(tài)，它們之間通過MGate MB3480 Modbu（摩莎MOXA）設(shè)備來進(jìn)行通訊參數(shù)設(shè)定。 </p><p>　　通常Modbus地址由5位數(shù)字組成，包括起始的數(shù)據(jù)類型代號(hào)，以及后面的偏移地址。Modbus Master協(xié)議庫把標(biāo)準(zhǔn)的Modbus地址映射為所謂Modbus功能號(hào)，讀寫從站數(shù)據(jù)。詳見表一。 </p><p

6、>　　表一 Modbus協(xié)議地址 </p><p>　　00001 - 09999 數(shù)字量輸出 </p><p>　　10001 - 19999 數(shù)字量輸入 </p><p>　　30001 - 39999 輸入數(shù)字寄存器（通常為模擬量輸入） </p><p>　　40001 - 49999 數(shù)據(jù)保持寄存器 </p>&l

7、t;p>　　1.WoodWard 505系統(tǒng)參數(shù) </p><p>　　WoodWard 505系統(tǒng)已由廠家組態(tài)完成，通訊參數(shù)設(shè)置如下： </p><p>　　1.1Use communications 采用通訊 YES （采用 505 的 Modbus 通信功能）； </p><p>　　1.2Use modbus port 1 采用modbus 1 # 通

8、訊接口 YES （選擇1 #通訊口）； </p><p>　　1.3Mode： asc Ⅱ or rtu 方式：asc Ⅱ or rtu 2 （選擇2為RTU傳輸方式）； </p><p>　　1.4Modbus device number modbus 設(shè)備號(hào) 1 （設(shè)備地址為1）； </p><p>　　1.5Communication mode 通訊方式 3

9、（3 為 RS-485 通信方式）； </p><p>　　1.6Port 1 baud rate 1# 通訊接口波特率 8 （8為波特率9600）； </p><p>　　1.7Port 1 stop bits 1# 通訊接口終止位 1 （1 為 1 位終止位）； </p><p>　　1.8Port 1 parity 1#通訊接口奇偶校驗(yàn) 1 （1 為不校驗(yàn)）。

10、 </p><p>　　根據(jù)PKS操作要求，需要通過ModBus通訊的過程數(shù)據(jù)地址為： </p><p>　　布爾值寫 布爾值讀 </p><p>　　地址 說明 地址 說明 </p><p>　　0：0001 緊急停機(jī) 1：0020 報(bào)警―超速報(bào)警 </p><p>　　0：0005 系統(tǒng)復(fù)位 1：0041 跳閘―外

11、部跳閘 </p><p>　　0：0006 起動(dòng)/運(yùn)行 1：0043 跳閘―超速跳閘 </p><p>　　0：0009 降轉(zhuǎn)速給定值 1：0067暖機(jī)/額定―變化至暖機(jī)轉(zhuǎn)速 </p><p>　　0：0010 升轉(zhuǎn)速給定值 1：0069 暖機(jī)/額定―變化至額定轉(zhuǎn)速 </p><p>　　0：0011 至額定轉(zhuǎn)速 暖機(jī)/額定 1：0079 允

12、許超速試驗(yàn) </p><p>　　0：0012 至暖機(jī)轉(zhuǎn)速 暖機(jī)/額定 模擬量讀 </p><p>　　0：0015 投入遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定值控制 地址 說明 </p><p>　　0：0016 退出遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定值控制 3：0004 汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速（rpm） </p><p>　　0：0039 選擇遠(yuǎn)程控制 遠(yuǎn)程/就地 3：0007 轉(zhuǎn)速給定值（r

13、pm） </p><p>　　0：0040 選擇就地控制 遠(yuǎn)程/就地 3：0040 遠(yuǎn)程轉(zhuǎn)速給定值輸入（rpm） </p><p>　　模擬量寫 3：0084 1#執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出（mA） </p><p><b>　　地址 說明 </b></p><p>　　4：0001 Modbus 輸入的轉(zhuǎn)速給定值（rpm） <

14、/p><p>　　根據(jù)以上WoodWard 505通訊參數(shù)設(shè)置和Modbus地址對應(yīng)的數(shù)據(jù)，是我們在PKS系統(tǒng)操作中需要的監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)，在PKS中要完成其通訊點(diǎn)的組態(tài)。 </p><p>　　2.MGate MB3480 Modbu（摩莎MOXA）的設(shè)置 </p><p>　　MB3480是標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)關(guān)，它可以完成Modbus TCP和Modbus RTU/ASC

15、II協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。它是為快速整合Modbus TCP和RTU/ASCII 網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的。Modbus串口slave設(shè)備可以無縫地整合到現(xiàn)有的Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)中，具有靈活的特點(diǎn)，兼容性強(qiáng)。 </p><p>　　通訊方式設(shè)置：根據(jù)WoodWard 505的設(shè)置采用RTU Slave Mode傳輸方式。 </p><p>　　Network網(wǎng)絡(luò)設(shè)置：名稱、網(wǎng)絡(luò)配置、IP地址、子網(wǎng)掩碼

16、、網(wǎng)關(guān)配置。 　　Serial串口配置如下： </p><p>　　Baudrate波特率和WoodWard 505的設(shè)置一樣為9600； </p><p>　　Parity奇偶校驗(yàn)為不校驗(yàn)； </p><p>　　Stop bit停止位為1； </p><p>　　Flow Control流量控制為不控制； </p><

17、;p>　　FIFO先入先出為允許； </p><p>　　Interface接口為RS485，2W。 </p><p>　　3.Experion PKS組態(tài) </p><p>　　在Experion PKS的Quick Builder中，首先通過IP地址與站號(hào)尋得與之通訊的RTU（Modbus Slave），然后根據(jù)Ad-Dress采集與讀取數(shù)據(jù)。 </

18、p><p>　　1、Channels（通道）組態(tài)：如圖2 </p><p>　　一個(gè)通道對應(yīng)一種通訊協(xié)議或一種 PLC，最多支持 99 個(gè)通道。 </p><p><b>　　在這里定義： </b></p><p>　　通道名稱：ARGG505。 </p><p>　　Marginal Alarm L

19、imit（通訊邊際報(bào)警限）：設(shè)為默認(rèn)值25，若PKS與此通道的通訊失敗率達(dá)到25%則產(chǎn)生高優(yōu)先級(jí)報(bào)警。 </p><p>　　Fail Alarm Limit（通訊失敗報(bào)警限）：設(shè)為默認(rèn)50，推薦設(shè)成 Marginal Alarm Limit的兩倍。若PKS與此通道的通訊失敗率達(dá)到50%，則產(chǎn)生緊急報(bào)警。 </p><p>　　Diagnostic Scan Rate（診斷掃描速率）；默認(rèn)

20、值 60S，保持默認(rèn)即可。 </p><p>　　Port Type（端口類型）：用以太網(wǎng)通訊則選擇LANVendor。 </p><p>　　Network Type（網(wǎng)絡(luò)類型）：以太網(wǎng)通訊選擇LANVendor，則選用Modbus TCP </p><p>　　圖2 Channels配置 圖3 505AI控制器配置 </p><p>　　

21、2、Controllers（控制器）組態(tài) </p><p>　　根據(jù)Controllers 與 Modbus 通訊設(shè)備地址和數(shù)據(jù)類型對應(yīng)關(guān)系，共有四種地址類型，根據(jù)四種數(shù)據(jù)類型，建立了四種類型的控制器，即：505AI、505AO、505DI、505DO。 </p><p>　　505AI控制器：如圖3 </p><p>　　Channel Name：選擇與控制器對應(yīng)

22、的通道，為ARGG505. </p><p>　　Marginal Alarm Limit： 通訊邊際報(bào)警限，設(shè)為25。 </p><p>　　Fail Alarm Limit：通訊失敗報(bào)警限，設(shè)為Marginal Alarm Limit的2倍，為50。 </p><p>　　IP Address 1：同（摩莎MOXA）定義的地址為192.168.55.213。 &

23、lt;/p><p>　　PLC Station ID：同WoodWard 505定義的地址，為1。 </p><p>　　Data Table：定義為輸入寄存器：Input Register （即AI），只讀型。 </p><p>　　505AO控制器： </p><p>　　Data Table：定義為保持寄存器：Hoding Register

24、，可讀可寫型（即AO），只讀型，其它項(xiàng)定義和AI相同。 </p><p>　　505DI控制器： </p><p>　　Data Table：定義為數(shù)字量輸入：Digital Input，只讀型，其它項(xiàng)定義和AI相同。 </p><p>　　505DO控制器： </p><p>　　Data Table：定義為數(shù)字量輸出：Digital Ou

25、tput，可讀可寫型，其它項(xiàng)定義和AI相同。 </p><p>　　3、建立 Points（數(shù)據(jù)點(diǎn)） </p><p>　　Points 通過地址與 WoodWard 505 中的數(shù)據(jù)點(diǎn)一一對應(yīng)，根據(jù)需要定義的通訊點(diǎn)名稱為： </p><p>　　505AI Points：以505AI_30004為例，如圖4。 </p><p>　　圖4 5

26、05AI、505AO點(diǎn)組態(tài)界面 圖5 505DI、505DO點(diǎn)組態(tài)界面 </p><p>　　PV Source Address：填寫地址為00004，對應(yīng)WoodWard 505的30004地址，為汽輪機(jī)實(shí)際轉(zhuǎn)速，數(shù)據(jù)類型選擇C16，與源數(shù)據(jù)相同。 </p><p>　　PV Scan Period：掃描周期設(shè)置為2秒。 </p><p>　　0%～100% Ra

27、nge Value：設(shè)置為實(shí)際轉(zhuǎn)速0～15000rpm 。 </p><p>　　505AO Points：以505AO_40001為例，如圖4。 </p><p>　　PV Source Address：填寫地址為00001，對應(yīng)WoodWard 505的40001地址， </p><p>　　為Modbus 輸入的轉(zhuǎn)速給定值，數(shù)據(jù)類型選擇C16，與源數(shù)據(jù)相同。

28、</p><p>　　在Control中Output（OP）：其中Source Address、Dest Address和PV Source </p><p>　　Address地址保持一致。 </p><p>　　505DI Points：以505DI_10020為例，如圖5。 </p><p>　　PV Source Address：填寫

29、地址為00020，對應(yīng)WoodWard 505的10020地址， </p><p>　　為汽輪機(jī)超速報(bào)警。 </p><p>　　PV Scan Period：掃描周期設(shè)置為2秒。 </p><p>　　Number of States：數(shù)字量，為 2 種狀態(tài)。 </p><p>　　505DO Points：以505D0_00001為例，如

30、圖6。 </p><p>　　PV Source Address：填寫地址為00001，對應(yīng)WoodWard 505的00001地址， </p><p>　　為汽輪機(jī)緊急停機(jī)，布爾值寫， 掃描周期選擇 2秒。 </p><p>　　在Control中Output（OP）對應(yīng)的 Source Address 和 Dest Address 中 </p>&

31、lt;p>　　填入與 PV Source Address 相同的地址，其他保持默認(rèn)。 </p><p><b>　　四、結(jié)束語 </b></p><p>　　通過Experion PKS與WoodWard 505調(diào)速器的通訊，實(shí)現(xiàn)了汽輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)的就地、WoodWard 505面板和PKS流程圖畫面的操作，操作員在主控室可進(jìn)行對汽輪機(jī)系統(tǒng)的運(yùn)行、暖機(jī)、額定、升速

32、、降速、轉(zhuǎn)速給定控制，緊急停機(jī)等操作，增加了事件記錄，歷史數(shù)據(jù)記錄功能，可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)查詢，操作曲線查詢，對生產(chǎn)過程的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。 </p><p><b>　　參考文獻(xiàn)： </b></p><p>　　[1]Honeywell Experion PKS R400系統(tǒng)培訓(xùn)資料 </p><p>　　[2]WoodWard 505系統(tǒng)手冊 &l