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Modbus TCP/IP 通讯协议在汽机自动转速赋值中的使用
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2021(第九届)电力企业信息安全研讨会 -92- Modbus TCP/IP 通讯协议 在汽机自动转速赋值中的使用 阳江核电有限公司,蓝永辉、薛胜峰、徐长河 摘 要:本文首先从某核电调试期间的一次汽机冲转操作自动转速赋值失败导致跳机事件,介绍汽机控制系统 TCS 与 DCS 控制系统之间转速赋值逻辑,及 DCS 与 TCS 之间的通讯协议进行详细的剖析,最后针对本次自动转速赋值失败导 致跳机事件,对自动赋值逻辑和 DCS 与 TCS 之间的通讯采取的措施进行详细分析。 关键词:Modbus TCP/IP;DCS 与 TCS 之间的通讯协议;工业通讯协议 引发的事情:某核电站 3 号机在调试阶段,执 行汽轮机冲转操作, 汽轮机由 390 转暖机转速往 1515 同期转速升转速的过程中,由于 1515 转速在 DCS 侧 通讯赋值失败,导致汽轮机转速在升至 470 转时, 触发临界区内升转速速率过低,从而导致冲转失败, 引发跳机信号; 1、 DCS 与 TCS 系统通讯原理介绍 (Modbus TCP/IP 通讯协议) 核电的 DCS 采用的是广利核公司的 MAC_S6 控制 系统。 汽轮机发电机保护和控制系统 TCS (简称 TGC) 采用的是西门子公司的 SPPA-T2000 控制系统。根据 核电厂先进控制室的设计理念,在单元机组的中央 控制室中,只放置 DCS 的操作员站,而不单独放置 其他系统等专用系统的操作员站。汽轮机发电机的 正常操作与监视在 DCS 的操作员站上集中进行。这 就需要在 DCS 与 TCS 之间进行可靠快速的信号交换。 而且,在 TCS 中产生的所有通讯信号的历史数据, 需要在 DCS 的操作员上方便的查询。要实现在 DCS 中查询 TCS 系统的历史数据,DCS 每次在接收到 TCS 送来数据时,除了在操作员站上显示,同时也将这 些数据提交给 DCS 本身的存档系统进行存档,操作 员查询这部分信号的历史趋势时,数据统一由 DCS 的存档系统提供。因此在 DCS 系统里随时可以查看 TCS 系统所有的历史报表和趋势, 而且当查找大量数 据时不会对 DCS 与 TCS 之间的通讯控制等产生任何 影响。图一为 DCS 与 TCS 之间的通讯结构图。 目前电 力行 业使用 的几 种通用 通讯 协仪: Modbus RTU、Modbus TCP/IP、IEC60870、TCP/IP。 核电 DCS 与 TCS 之间的使用了两种通信方式:一、 在 LEVEL1 使用的是 Modbus TCP/IP 通讯协议;二、 在 LEVEL2 使用的是 TCP/IP 的通讯协议。同一个信 号通过 LEVEL1,主要用于控制和画面显示作用;通 过 LEVEL2 主要用于进入 DCS 报表日志和趋势使用。 核电中,TCS 与 DCS 之间的通讯分为两层通讯, LEVE1 和 LEVEL2,LEVEL1 的信号主要用于汽机的控 制和 DCS 画面的显示,由于是用的 Modbus TCP/IP 通讯协议,因此它的时间标签并不是实时的,只是 各自网关的时间;LEVEL2 是基于 TCP/IP 协议,用于 传输部分 TCS 的实时的信号标签,用于 DCS 日志和 趋势显示。 在该通讯中,使用的 Modbus TCP/IP 类型码见 表 1。其中,第 1 种类型的信号为 TCS 端采集或计算 产生的各种模拟量信号,在 DCS 端,除了需要在操 作员站上实时的指示汽机系统的值,而且还需要把

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