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基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

電子設計 ? 2020-03-17 08:10 ? 次閱讀

設計者在設計某多晶硅還原爐10KV電控系統時,需要將施耐德公司生產的繼電保護裝置的參數讀取到Siemens公司的S7-400 PLC和橫河DCS中,并集成到SCADA(Supervisory Control And Data AcquisitiON)監控系統中,參與實際的連控制。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,該設計利用北京鼎實公司生產的Profibus-Modbus網橋(PB-B-MODBUS)實現PROFIBUS主站與Modbus設備通訊,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。

一、系統概述

多晶硅還原爐電氣系統的主要設備是大功率調壓器。調壓器所帶負載是多晶硅棒串聯而成的純電阻負載。調壓器的作用實際上是對負載電阻進行電加熱,并且保持硅棒表面溫度恒定(一般1080℃)。硅棒串聯而成的電阻是一個變化的電阻:第一,硅棒溫度從常溫上升到1000℃,Φ8直徑硅芯電阻從幾百kΩ下降到幾十Ω;第二,保持硅棒表面溫度1080℃,硅棒直徑從Φ8增加到Φ150,硅棒電阻從幾十Ω下降到幾十mΩ??梢姽璋綦娮璐蠓秶儎右鹫{壓器輸出電壓和電流的調節范圍大是這種調壓器的設計特點。按照實際工作的性質,調壓器分為硅棒溫度從常溫加熱到1000℃的預熱調壓器和硅棒直徑從Φ8增加到最終直徑并且始終保持硅棒表面溫度1080℃的還原調壓器。

多晶硅還原爐電氣系統主要功能是:

1. 對管轄的所有還原爐電氣設備(調壓器、變壓器、開關柜)進行數字通信。

2. 對管轄的所有還原爐電氣設備的電氣數據進行畫面顯示和曲線記錄,并且對所有還原爐電氣設備的故障進行畫面提示和記錄。

PB-B-MODBUS總線橋主要應用在還原爐開關柜與PROFIBUS主控系統的通訊。該系統采用雙冗余PROFIBUS和光纖通信,可靠性高、抗干擾能力強。

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

二、系統網絡結構

在該多晶硅(控制10KV多晶硅還原爐)生產線分為兩期進行建設,兩期生產線都采用PROFIBUS DP作為主控網絡。第一期采用西門子S7 400H冗余PLC,配置軟件使用STEP 7。

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

第二期工程主控系統采用橫河DCS,配置軟件為SYCON。

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

三、PB-B-MODBUS總線橋讀取施耐德MODBUS綜保儀點表

表1 PB-B-MODBUS與綜保儀數據對應表

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

四、PB-B-MODBUS總線橋的配置方法

鑒于鼎實科技PB-B-MODBUS的產品手冊已經詳細說明了基于西門子STEP 7配置方法,本文不再贅述。本文將著重介紹基于恒河DCS的配置軟件SYCON的配置方法。

1、導入GSD文件后,添加從站,盡量使用V33版本的(V33是V32的改進版,新增了一些功能)

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

2、右鍵菜單中選擇Slave configuration

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

3、前面兩個模塊“status”和“control”一定要配置進去,其他根據自己需要填加,現在以讀MODBUS地址為2的從站,根據表1讀取施耐德綜保儀數據,。下拉Module菜單,選擇read 3 Words(4xxxx)模塊和read 1 Words(4xxxx)。

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

4、點擊右上角第三個“Parameter Data”

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

5、點擊“Common”,設置通訊接口,必須和下面MODBUS設備通訊接口一至。

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

雙擊“Value”菜單下面的值即可做相應的修改,下圖為修改波特率

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

6、點擊“Module”即可修改所配置模塊的MODBUS的從站地址和寄存器的起始地址(根據表1進行設置)。

基于PROFIBUS總線技術和光纖通信實現多晶硅還原爐電氣系統設計

五、結束語

自本通訊系統運行以來,PLC與Modbus RTU間的通訊一直正常,從未出現過任何軟、硬件故障以及其它干擾現象,有效地保證了自動控制系統的正常運行??梢?,PLC通過PB-B-MODBUS總線橋與Modbus RTU通訊是一種行之有效的方法。由此看來,利用PB-B-MODBUS網橋來解決PROFIBUS主站(SIEMENSE S7300/400,ABB AC800,橫河DCS,AB PLC)與第三方智能控制儀表之間的通訊是一個值得推廣的方式,在多晶硅的電氣控制系統中,一定會取得更加成功的應用。

責任編輯:gt


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