modbus现场总线技术在三门核电项目中的应用分析

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1、Modbus现场总线技术在三门核电项目中的应用分析　　　　摘要：文章介绍了Modbus现场总线技术在全球第一个AP1000核电机组―三门核电1号机组中的应用情况，重点分析了该技术应用在投资成本、工程进度和电厂安全经济运行方面的利弊影响，最后得出具备进一步推广应用价值的结论。下载论文网/3/　　关键词：AP1000；Modbus；现场总线　　中图分类号：TP273文献标识码：A文章编号：1009-2374（2014）20-0061-03　　Modbus现场总线协议是由Modicon（现为施耐德电气公司的一个品牌）于1979年发

2、明的，是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其他设备之间可以通信。Modbus可以支持多种电气接口，如RS-232、RS-485等，还可以在各种介质上传送，如双绞线、光纤、无线等。Modbus协议目前已经成为一通用工业标准，使用该协议，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。目前施耐德公司已将Modbus协议的所有权移交给IDA（InterfaceforDistributedAutomation，分布式自动化接口）组织，并成立了Modbus-IDA组织，为

3、Modbus今后的发展奠定了基础。在中国，Modbus已经成为国家标准GB/T19582-2008。据不完全统计：截止到2007年，Modbus的节点安装数量已经超过了1000万个，在工业界得到了较广泛的应用，但是在全球核电业界，Modbus协议目前还没有规模化应用。AP1000作为全球第三代核电机组，使用了全数字化仪控系统，Modbus现场总线技术也得到了较大规模的应用。　　1Modbus在AP1000中的应用情况　　目前全球首批共4个AP1000核电机组在浙江三门和山东海阳建设中，三门1号机组为全球首台AP1000机组。

4、AP1000应用了全数字化仪控系统，并采用艾默生过程控制公司的Ovation系统作为DCS系统，Modbus协议用于带控制器的第三方控制系统与DCS之间的通讯。　　Ovation系统支持两种硬件接口进行Modbus通讯：串行接口和以太网接口。通过以太网接口，可以连接至Ovation系统的DPU控制器、ELC模块（EthernetLinkController）或者数据链服务器（DatalinkServer）。传输介质可选光纤或铜绞线，但为了确保传输的距离和抗干扰性，实际传输介质一般采用光纤，　　主/从两端需配置光电转换器。传输

5、方式采用RTU，通讯协议为TCP/IP。单个从端设备可直接连接至DCS，也可多个从端设备经交换机汇总后，连接至DCS。　　Modbus协议在三门核电一期项目中的具体应用情况可以分为两类：　　与电气中压系统的SEL模块（美国SchweitzerEngineeringLaboratories公司的产品）间的通讯　　主要是用于电气中压开关柜的继电保护SEL模块与DCS之间的通讯。其典型的结构配置如下图1所示：　　图1电气中压系统与DCS间Modbus通讯接口典型配置　　单个或多个继电保护的SEL模块将信号送至SEL网关机模块，多个

6、网关机模块传输的信号经交换机汇总后，传输至一个数据链服务器，数据链服务器采用冗余配置。采用主/从结构，SEL模块为从，数据链服务器为主。传输介质为光纤，主/从两端需采用相同规格的光电转换器。对于控制中压电机的断路器，Modbus传输的信号主要为每相的电流、有功功率、无功功率、电机定子温度和电机轴承温度；对于中压母线进线和馈线断路器，Modbus传输的信号主要为每相电流、有功功率、无功功率、相间电压、频率、能量及继电器跳闸状态信号。该类型Modbus传输的信号总共近500点，都为输入信号（相对DCS），其中模拟量点约400点，

7、数字量点约100点。　　图2第三方控制系统与DCS间Modbus通讯典型配置　　与独立子控制系统间的通讯　　主要是就地PLC控制系统或其他带控制器的就地控制系统与DCS之间进行通讯。采用主/从结构，就地子控制系统为从，基本配置为多个从端设备连接至一个主端设备，通过交换机汇总后，接至OvationDPU控制器下的ELC模块，传输介质为光纤，主/从两端需采用相同规格的光电转换器。其典型的结构配置如图2所示。　　该类型Modbus传输的信号总共近1800点，都为输入信号（相对DCS），其中模拟量点约1500点，数字量点约300点，

8、信号分别传输至12对DPU下的15个ELC模块。因为所传输的信号都用于显示和记录，并不用于联锁保护，所以主/从两端都未采用冗余配置。　　2利弊分析　　优势　　相比于传统的硬接线信号传输，采用Modbus现场总线传输具有以下几点优势：　　（1）节省投资：包括以下几个方面。　　一是节省DCS卡