profibus-dp冗余電動執(zhí)行機構通信系統(tǒng)
基于安全可靠，電力行業(yè)對現場總線有冗余的要求。針對此類要求，profibus組織提出了《specifi-cationslaveredundancyv1.2》從站冗余規(guī)范?，F場總線控制系統(tǒng)中，可以冗余方式，將故障單元或串行鏈路自動切換到備
基于安全可靠，電力行業(yè)對現場總線有冗余的要求。針對此類要求，profibus組織提出了《specifi-cationslaveredundancyv1.2》從站冗余規(guī)范?，F場總線控制系統(tǒng)中，可以冗余方式，將故障單元或串行鏈路自動切換到備用單元或者串行鏈路，實現系統(tǒng)不停機的無擾動切換。
電動執(zhí)行機構作為過程控制系統(tǒng)基本驅動裝置，通過驅動閥門、擋板等機械設備對介質流量、溫度、壓力等調節(jié)和控制，在火力發(fā)電過程中扮演著重要角色。因此研究和開發(fā)符合《slaveredundancyv1.2》的profibus-dp電動執(zhí)行機構，并應用于火力發(fā)電行業(yè)，提高profibus-dp電動執(zhí)行機構與控制系統(tǒng)之間通信的可靠性。
1 系統(tǒng)總體結構
profibus-dp冗余電動執(zhí)行機構通信系統(tǒng)分為主站和從站兩類，主站又分為一類主站和二類主站。
（1）主站冗余。
一類主站是指plc、pc或可做一類主站的控制器。一類主站與從站交換數據并控制整個dp通信網絡。一旦一類主站出現故障，則會使其控制的所有從站和整個dp通信網絡無法工作，因此對一類主站采用冗余配置方式。冗余配置的2個通信主站執(zhí)行同樣的應用程序。該項目采用西門子s7-414h冗余主站系統(tǒng)。
二類主站是指操作員工作站（如pc機加圖形監(jiān)控軟件）、編程器、操作員接口等，完成各類站點數據讀寫、系統(tǒng)配置、故障診斷等。該項目采用裝有西門子wincc組態(tài)軟件的pc機作為二類主站。
（2）從站冗余。
profibus組織在2004年底提出了《specifica-tionslaveredundancyv1.2》，該標準的制訂確立了profibus-dp的從站冗余規(guī)范。項目中以揚修2sa8冗余現場總線電動執(zhí)行機構作為從站。
profibus-dp冗余電動執(zhí)行機構通信系統(tǒng)總體結構圖如圖1所示。
圖1 系統(tǒng)總體結構圖
2 冗余從站
冗余從站是指帶有兩個profibus-dp通信接口的從站，而且兩個接口之間具有特殊的冗余通信通道實現二者信息交互，工作時其中一個作為主從站通信接口，另一個作為備用從站通信接口。因此，冗余從站必須具有：至少2個連接；2個獨立的通信接口；1個冗余通信信道（redcom）；獨立的線路冗余連接。
冗余從站具有2個獨立的profibus-dp協議通信棧，對應于2個profibus-dp總線接口。2個互為冗余的通信接口在系統(tǒng)組態(tài)和參數化過程中都需要被正確組態(tài)和參數化，需要給它們分配站點地址，2個接口的站點地址可以相同也可以不同，這依賴于冗余系統(tǒng)的構成方式。
冗余通道專門用來在冗余從站內部交換2個協議棧之間的組態(tài)信息、總線參數信息以及輸入輸出過程數據，同時完成冗余從站的主、備用通信接口的切換。冗余從站構架如圖2所示。
圖2 冗余從站構架圖
2.1 冗余從站的初始化
在主從站的通信中，從站一般只能被動地等待主站的請求，然后才能執(zhí)行數據交換，而進入此狀態(tài)之前，必須由主站對其賦參數、配置初始化并診斷。
從站在上電后，即處于診斷狀態(tài)，判斷主站發(fā)來的set_slave_add指令，以改變本身的默認地址，如不需要改變地址，從站將直接接受參數賦值指令。
2.2 冗余從站故障自動切換
當執(zhí)行機構使用了profibus總線接口之后，為了提高可靠性，可以采用雙通道（冗余型）的profibus總線通信板。2sa8電動執(zhí)行機構具有雙通道（冗余）的profibus總線通信板，由執(zhí)行機構決定哪個通道為工作通道（*通道），控制電動執(zhí)行機構運行操作。第二通道為被動通道（備用通道），只能將數據從電動執(zhí)行機構傳送到總線系統(tǒng)，因此，總線系統(tǒng)只能通過備用通道查看電動執(zhí)行機構運行狀態(tài)，而不能操作電動執(zhí)行機構。
當工作通道發(fā)生故障，且備用通道可以進行用戶數據通信，則自動切換到該備用通道。
報文和總線地址：2個通道可以被配置成使用不同的用戶數據報文，2個通道的站地址可以自由選擇。
切換準則：當不再能通過工作通道進行數據交換時，就必須切換到另一個通，如主站發(fā)生故障、dp連接發(fā)生中斷（電纜斷線）、asic損壞、redcom故障。
從站在通過profibus-dp通信網絡進行通信時，啟動看門狗定時器twd對通信過程進行監(jiān)視。twd溢出，表示主從站通信接口發(fā)生故障，將故障通信接口模塊輸出至失效安全模式下，同時啟動從站冗余切換操作。首先啟動toh，如果在toh溢出前收到主站的傳遞數據請求則停止toh，否則toh溢出從站進入失效安全模式。因此，在發(fā)生故障后，將故障發(fā)生前從站的zui后一次輸出值作為從站有效輸出的zui長時間（twd十toh）。