experion pks與woodward 505調速器通訊的實現

1、<p>　　Experion PKS與WoodWard 505調速器通訊的實現</p><p>　　摘 要：本文以大慶煉化公司100萬噸/年ARGG裝置控制系統為例，從Experion PKS與WoodWard 505調速器的系統結構、硬件及軟件組成情況入手，介紹了基于Modbus協議Experion PKS與WoodWard 505調速器的實現過程。 </p><p>　　關鍵

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裝置氣壓機組是由沈陽鼓風機廠制造的2MCL606兩段壓縮機和杭州汽輪機廠制造的NG40/32背壓式汽輪機組成，機組轉速調節(jié)系統由WoodWard 505調速器來完成。該機組在壓縮氣體的同時，擔負著控制反應壓力的任務。正常時，

3、通過調節(jié)機組轉速，達到控制反應壓力的目的。 </p><p>　　二、Woodward 505簡介 </p><p>　　Woodward 505是美國Woodward 公司生產的以微處理器為基礎的數字式調節(jié)器，根據每一臺汽輪機的特性和參數對505進行組態(tài)。505接受轉速探頭送來的頻率信號，經內部頻率/電壓轉換器轉換后與設定值比較，產生相應的4-20mA模擬信號，輸出至電液轉換器（I/H）

4、，I/H把模擬信號轉換成相應的二次油壓1.5-4.5bar，二次油壓控制錯油門，進而控制調閥開度，控制蒸汽流量，調整汽機出力，使轉速穩(wěn)定在設定值。（圖1） </p><p>　　圖1 505系統控制圖 </p><p>　　三、Experion PKS系統與WoodWard 505系統的通訊 </p><p>　　PKS與505通訊時，PKS主要采用了Configr

5、uration Studio軟件包中的Quick Builder軟件進行組態(tài)，它們之間通過MGate MB3480 Modbu（摩莎MOXA）設備來進行通訊參數設定。 </p><p>　　通常Modbus地址由5位數字組成，包括起始的數據類型代號，以及后面的偏移地址。Modbus Master協議庫把標準的Modbus地址映射為所謂Modbus功能號，讀寫從站數據。詳見表一。 </p><p

6、>　　表一 Modbus協議地址 </p><p>　　00001 - 09999 數字量輸出 </p><p>　　10001 - 19999 數字量輸入 </p><p>　　30001 - 39999 輸入數字寄存器（通常為模擬量輸入） </p><p>　　40001 - 49999 數據保持寄存器 </p>&l

7、t;p>　　1.WoodWard 505系統參數 </p><p>　　WoodWard 505系統已由廠家組態(tài)完成，通訊參數設置如下： </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 設備號 1 （設備地址為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 1 （1 為不校驗）。

10、 </p><p>　　根據PKS操作要求，需要通過ModBus通訊的過程數據地址為： </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 1：0020 報警―超速報警 </p><p>　　0：0005 系統復位 1：0041 跳閘―外

11、部跳閘 </p><p>　　0：0006 起動/運行 1：0043 跳閘―超速跳閘 </p><p>　　0：0009 降轉速給定值 1：0067暖機/額定―變化至暖機轉速 </p><p>　　0：0010 升轉速給定值 1：0069 暖機/額定―變化至額定轉速 </p><p>　　0：0011 至額定轉速 暖機/額定 1：0079 允

12、許超速試驗 </p><p>　　0：0012 至暖機轉速 暖機/額定 模擬量讀 </p><p>　　0：0015 投入遠程轉速給定值控制 地址 說明 </p><p>　　0：0016 退出遠程轉速給定值控制 3：0004 汽輪機實際轉速（rpm） </p><p>　　0：0039 選擇遠程控制 遠程/就地 3：0007 轉速給定值（r

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

14、/p><p>　　根據以上WoodWard 505通訊參數設置和Modbus地址對應的數據，是我們在PKS系統操作中需要的監(jiān)控數據，在PKS中要完成其通訊點的組態(tài)。 </p><p>　　2.MGate MB3480 Modbu（摩莎MOXA）的設置 </p><p>　　MB3480是標準的Modbus網關，它可以完成Modbus TCP和Modbus RTU/ASC

15、II協議之間的轉換。它是為快速整合Modbus TCP和RTU/ASCII 網絡而設計的。Modbus串口slave設備可以無縫地整合到現有的Modbus TCP網絡中，具有靈活的特點，兼容性強。 </p><p>　　通訊方式設置：根據WoodWard 505的設置采用RTU Slave Mode傳輸方式。 </p><p>　　Network網絡設置：名稱、網絡配置、IP地址、子網掩碼

16、、網關配置。 　　Serial串口配置如下： </p><p>　　Baudrate波特率和WoodWard 505的設置一樣為9600； </p><p>　　Parity奇偶校驗為不校驗； </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地址與站號尋得與之通訊的RTU（Modbus Slave），然后根據Ad-Dress采集與讀取數據。 </

18、p><p>　　1、Channels（通道）組態(tài)：如圖2 </p><p>　　一個通道對應一種通訊協議或一種 PLC，最多支持 99 個通道。 </p><p><b>　　在這里定義： </b></p><p>　　通道名稱：ARGG505。 </p><p>　　Marginal Alarm L

19、imit（通訊邊際報警限）：設為默認值25，若PKS與此通道的通訊失敗率達到25%則產生高優(yōu)先級報警。 </p><p>　　Fail Alarm Limit（通訊失敗報警限）：設為默認50，推薦設成 Marginal Alarm Limit的兩倍。若PKS與此通道的通訊失敗率達到50%，則產生緊急報警。 </p><p>　　Diagnostic Scan Rate（診斷掃描速率）；默認

20、值 60S，保持默認即可。 </p><p>　　Port Type（端口類型）：用以太網通訊則選擇LANVendor。 </p><p>　　Network Type（網絡類型）：以太網通訊選擇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Controllers 與 Modbus 通訊設備地址和數據類型對應關系，共有四種地址類型，根據四種數據類型，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

22、的通道，為ARGG505. </p><p>　　Marginal Alarm Limit： 通訊邊際報警限，設為25。 </p><p>　　Fail Alarm Limit：通訊失敗報警限，設為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，其它項定義和AI相同。 </p><p>　　505DI控制器： </p><p>　　Data Table：定義為數字量輸入：Digital Input，只讀型，其它項定義和AI相同。 </p><p>　　505DO控制器： </p><p>　　Data Table：定義為數字量輸出：Digital Ou

25、tput，可讀可寫型，其它項定義和AI相同。 </p><p>　　3、建立 Points（數據點） </p><p>　　Points 通過地址與 WoodWard 505 中的數據點一一對應，根據需要定義的通訊點名稱為： </p><p>　　505AI Points：以505AI_30004為例，如圖4。 </p><p>　　圖4 5

26、05AI、505AO點組態(tài)界面 圖5 505DI、505DO點組態(tài)界面 </p><p>　　PV Source Address：填寫地址為00004，對應WoodWard 505的30004地址，為汽輪機實際轉速，數據類型選擇C16，與源數據相同。 </p><p>　　PV Scan Period：掃描周期設置為2秒。 </p><p>　　0%～100% Ra

27、nge Value：設置為實際轉速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WoodWard 505的40001地址， </p><p>　　為Modbus 輸入的轉速給定值，數據類型選擇C16，與源數據相同。

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WoodWard 505的10020地址， </p><p>　　為汽輪機超速報警。 </p><p>　　PV Scan Period：掃描周期設置為2秒。 </p><p>　　Number of States：數字量，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WoodWard 505的00001地址， </p><p>　　為汽輪機緊急停機，布爾值寫， 掃描周期選擇 2秒。 </p><p>　　在Control中Output（OP）對應的 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。 </p><p><b>　　四、結束語 </b></p><p>　　通過Experion PKS與WoodWard 505調速器的通訊，實現了汽輪機調速系統的就地、WoodWard 505面板和PKS流程圖畫面的操作，操作員在主控室可進行對汽輪機系統的運行、暖機、額定、升速

32、、降速、轉速給定控制，緊急停機等操作，增加了事件記錄，歷史數據記錄功能，可進行歷史數據查詢，操作曲線查詢，對生產過程的數據進行分析。 </p><p><b>　　參考文獻： </b></p><p>　　[1]Honeywell Experion PKS R400系統培訓資料 </p><p>　　[2]WoodWard 505系統手冊 &l