協議轉換橋在電力系統中的應用

1 引言

PROFIBUS是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準。廣泛適用于制造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通、電力等其他領域自動化。PROFIBUS由三個兼容部分組成，即PROFIBUS-DP（Decentralized Periphery）、PROFIBUS-PA（Process Automation）、PROFIBUS-FMS（Fieldbus Message Specification）。其中PROFIBUS-DP是一種高速低成本用于設備級控制系統與分散式I/O通信的一種總線。其傳輸介質為雙絞屏蔽線，波特率從9600bps到12Mbps。使用PROFIBUS-DP可取代24VDC或4-20mA信號傳輸。
Modbus目前是工業領域全球最流行的協議之一。此協議支持傳統的帶RS-232、RS-422、RS-485和以太網接口的設備。許多工業設備，包括PLC、DCS、智能儀表等都在使用Modbus協議作為它們之間的通訊標準。有了它，不同廠商生產的控制設備可以連成工業網絡，進行集中監控。
作者在設計某電力自動控制系統時，需要將許繼公司生產的繼電保護裝置的參數讀取到Siemens公司的S7-400 PLC中，并集成到SCADA（Supervisory Control And Data Acquisition）監控系統中，參與實際的連鎖控制。繼電保護裝置提供RS-485通訊接口，其通訊協議為Modbus RTU（Remote Terminal Unit）協議。為了實現Modbus RTU協議到PROFIBUS協議的轉換，本設計將西門子PLC S7-400作PROFIBUS主站，利用北京鼎實公司生產的Profibus-Modbus網橋（以下簡稱PB-M網橋）和Modbus從站通訊，然后通過PLC中的工業以太網模塊、現場總線模塊連接到企業SCADA系統中，使二者得到完美的結合。

表1 遙信信息點通訊的數據

2 繼電保護系統
　　本電力系統電站裝機容量為6MW。其主接線為一機一變兩回線，變壓器為電壓變比10/6.3kV的雙圈變壓器。電站10kV出線兩回至用戶站。
本繼電保護系統的主要監測對象包括:一臺發電機組、一臺主變壓器、兩回10kV出線、400V廠用變;保護對象包括電站的發電機、變壓器、10kV出線。該繼電保護系統提供一智能通訊服務器，其功能是將許繼設備的通訊規約轉換為MODBUS規約，預留RS-485通訊接口與CP340進行通訊。通訊的數據量包括遙信信息點（功能碼02，起始查詢地址0）:YX1～YX36，祥見表1。遙測信息點（功能碼03，起始查詢地址0）YC1～YC18，祥見表2。

表2 遙測信息點通訊的數據

3 通訊系統
3.1 通訊系統的構成
　　在本自動控制系統中，將西門子S7-400 PLC作PROFIBUS主站，ET 200M和PB-M網橋作PROFIBUS從站。另一方面，在Modbus總線中將PB-M網橋作Modbus主站，繼電保護裝置和直流屏設備作為Modbus的從站，雙方以9600bps的通訊速率進行通訊。具體的網絡結構如圖1所示：