EGD方式在水電廠公用設備通訊與控制中的應用

李 力

國網新源河南天池抽水蓄能有限公司籌建處，河南 南陽 473000

1 公用設備與主機通訊與控制方式的選擇

黃龍灘水電廠機組公用設備包括：檢修、滲漏水泵、高壓機、低壓機。它們均有各自相對獨立的控制系統，同時監控系統又需要同這些設備間建立通訊并且能夠對其進行遠方監控和控制。如果采用傳統的方法有兩種方式：1）采用硬接線的方法將各個公用設備的開入量和開出量、模擬量接入監控系統，通過硬接線來實現和公用設備之間的通訊與控制；2）采用串口通訊的方法，用RS232或者RS485的接口方式，根據兩端的規約編寫相應的通訊控制程序來實現通訊與控制。采用前一種方式需要布設大量的硬接線，不僅增加了施工難度，同時由于接線較多而且復雜，給正常的運行帶來很大的故障隱患，也不便于日常消缺和維護；后一種方式雖然簡化了接線，但是需要監控系統廠家和公用設備廠家之間協調溝通，在設備兩端形成統一的通訊規約方可實現監控與通訊。并且串口通訊受傳輸距離較近，易受外界信號、磁場干擾，傳輸速率有限等因素制約，使其只適合在較近距離內進行監控與通訊。由此可見實現監控系統對公用設備的監控與通訊硬接線和串口通訊兩種方式均存在很大的弊端。黃龍灘水電廠在公用設備控制PLC的選型上考慮到方便日后運行、維護管理，均采用了與監控系統主機PLC統一的GE系列PLC，這給我們提供了一種更加快捷和可靠的方法——EGD（Ethernet Global Data）通訊方式來實現監控系統與公用設備間的監控與通訊。

2 EGD通訊的網絡組成

圖1

EGD協議由：應用層 （EGD)、 主機到主機間的傳輸層（TCP）、網際層（IP）、 網絡介質訪問（IEEE 802.3）構成。黃龍灘水電廠監控系統主機采用GE PAC SYSTEMS RX7I系列PLC，公用設備均采用GE Versamax IC200CPUE05系列PLC.GE公司這兩個系列PLC均支持EGD通訊方式。由于主機PLC與各公用設備PLC之間距離均較遠，超過100m，于是采用光纖連接，通過光纖收發器轉RJ45接口的方法建立起主機與公用設備之間的物理連接，其網絡構成如圖1所示。

3 PLC硬件組態及配置方法

監控主機PLC采用GE PAC SYSTEMS RX7I系列PLC，CPU采用高性能的PentiumⅢ處理器（700HZ），內嵌10M/100M自適應高速以太網卡，采用標準的RJ45接口，方便連接。公用設備PLC采用GE Versamax IC200CPUE05系列PLC,同樣配備10M/100M自適應高速以太網卡，采用標準的RJ45接口.監控主機與公用設備PLC的配置及組態主要包括以下幾個步驟：

1）配置臨時IP地址

為了建立筆記本電腦與PLC之間的初始通信，首先需要給PLC分配一個臨時IP地址。當連接建立以后，實際IP地址可以通過筆記本下載到PLC的CPU模塊中具體方法如下：在GE Cimplicity編程軟件中打開監控主機PLC程序模塊，右鍵單擊target名稱，選擇offline commands，然后選擇Set Temporary IP Address。在Set Temporary IP Address對話框中，參照模塊上的標識正確的填寫MAC Address（此地址在CPU模塊的標記上有標明），并選擇適當的臨時IP地址。設置完畢后，單擊Set IP按鈕，大約2分鐘后，會彈出設置完成或錯誤的提示框。 在進行臨時IP地址設置時，請注意以下幾點：

（1）在設置前，要保證ME和PLC的物理層連通，即雙方網口的link燈為綠色；

（2）臨時IP地址同PC的IP地址要有相同的網段，并且地址在該網段上唯一。 采用相同的步驟，對公用設備PLC 進行臨時地址配置。其IP地址與監控主機PLC配置的IP地址在同一地址段內。

2）配置以太網接口模塊

（1）單擊展開PACSystems Target的Hardware Configuration，以及main rack；

（2）右鍵單擊PLC以太網接口模塊所在的slot，并選擇Add Module；

（3）在彈出的框內選擇Communication選項，選擇與PLC以太網接口模塊相對應的型號。 雙擊該模塊型號，對其進行如下設置：IP Address配置為之前約定好的IP地址，必須保證互聯PLC的IP地址在同一地址段內且不能相同；Subnet Mask按默認設置為255.255.255.0；Gateway IP Address 按照默認設置為0.0.0.0；Status Address設置為%I00001。

3）配置EGD接受和發送

EGD數據是由一臺PLC周期性地發送給另一臺（組）PLC的。在該CPU的硬件組態中，選擇通訊模式為EGD，即以太網全局數據結構定義，在Ethernet Globe Date設置對話框內，“produced exchanged”中的“IP Address”設置為各公用設備PLC的IP地址，表示該PLC站后續“Add”中的“reference”地址的存儲器內容將發送到公用設備PLC中的對應存儲器去，同樣將主站PLC配置的“consumed exchange”中的“IP Address”也設置為公用設備PLC的IP地址，表示該PLC站后續“Add”中的“reference”地址的存儲器內容是從各公用設備PLC中對應存儲器傳送來而得到。對應于公用設備PLC中的配置，也應將“produced exchanged”和“consumed exchange”中的“IP Address”設置為主站PLC的IP地址，即主站PLC發送的數據是到公用設備各PLC分站的，而分站發送的數據是送給主站PLC的。為保證傳輸中兩邊定義的數據能一一對應，2個站采用同樣的存儲地址。2個通訊模塊中“produced exchanged”和“consumed exchange”中還需要各定義2個寄存器用于存放通訊狀態，需要時可讀取該狀態字了解主站PLC與公用VERSAMAX之間的通訊故障原因。

配置好后，在分站中產生的信號變化，在主站中立即可以看到，同樣，主站PLC控制各公用設備的輸出信號送到該PLC通訊的存儲區，在分站中立即可以看到輸出的變化，兩者形成一一對應的鏡像關系。

4 結論

黃龍灘水電廠采用EGD通訊方式取代原有的硬接線和串口方式來實現監控系統與公用設備之間的通訊與控制是一個新的嘗試，實際應用中取得了很好的效果。整個監控與通訊過程的實現從布線、組網到軟件的組態都較傳統方法更為快捷和便利，不僅縮短了工期而且增加的系統穩定性和可靠性。

[1]許正亞電力系統自動裝置[M].北京：水利電力出版社，1992.

[2]邱公偉可編程控制器網絡通信及應用[M].清華大學出版社，2001-03-01.

[3]GE PAC SystemsTM PLC技術說明.