1 引言
　　由沈陽工業(yè)大學承擔的“863”計劃“MW級變速恒頻風力發(fā)電機組的研制”是變速恒頻機組，該機組將控制系統(tǒng)、變頻器等都放在機艙內。在機組運行過程中，變頻器會產生強烈電磁干擾諧波；在機組并網瞬間，發(fā)電機會產生強大干擾沖擊電流。在這種強干擾環(huán)境中，為了使機組能穩(wěn)定運行，必須對機組控制系統(tǒng)進行抗干擾設計。
　　現場總線控制系統(tǒng)（FCS）是信息數字化、控制分散化的新一代工業(yè)自動化控制系統(tǒng)，是信息化、智能化、數字化、網絡化向現場的發(fā)展。FCS具有可開發(fā)性、互操作性、互換性和可集成性。FCS的可靠性高、易維護和管理。它克服了傳統(tǒng)工業(yè)過程控制系統(tǒng)的投資高，傳輸精度和抗干擾性能低，系統(tǒng)不開放、可集成性差，不易安裝、維護和管理的缺點。
2 Profibus現場總線
　　現場總線是FCS的關鍵設備之一。目前最具代表性的現場總線是Profibus（Process Fieldbus）和FF（foundation FiddbIls）。由于Profibus已制訂了標準，并對外公布，所以應用得比較多。Pr0Ji．bus現場總線是一種國際化、開放式、不依賴于設備生產商的現場總線標準。Profibus由三個兼容部分組成，即Profibus一PA（PIocess Automation）、Profibus—FMS（Fieldbus Message striaetion）、Profibus—DP（Decentralized Periphery）。其中Profibus—PA是專為過程自動化設計的，它可使傳感器和執(zhí)行機構聯在一根總線上；Profibus—FMS用于車間級監(jiān)控網絡；Profibus—DP是一種高速低成本通信，用于設備級控制系統(tǒng)與分散式I／O的通信，使用Profibus—DP可取代24VDC或4—20mA信號傳輸[1-2]。目前80％以上的Profibus應用是基于Profibus—DP的。根據風力發(fā)電機組控制系統(tǒng)應有極高抗干擾能力的要求及Profibus—DP的特點，在研制開發(fā)Mw級風力發(fā)電機組的控制系統(tǒng)中，采用了主控制器與變頻器和液壓系統(tǒng)之間通過Profibus—DP構成現場總線控制系統(tǒng)的控制方案。
3 MW 級風電機組Profibus—DP控制系統(tǒng)
3．1 Profibus—DP控制系統(tǒng)構成
　　MW級風力發(fā)電機組屬于變速恒頻機組，變速恒頻控制裝置采用的是ABB公司的變頻器。該變頻器共有三種可選控制方式：I／O端口控制、Profibus—DP通訊控制和Ethernet通訊控制。為了構成現場總線控制系統(tǒng)，選用了通過Profibus—DP通訊的方式對變頻器進行控制。
　　MW級風力發(fā)電機組偏航閘和高速閘都是由液壓力驅動的，特別是機組的變距機構也是由液壓力驅動的，因此使得該液壓系統(tǒng)構成復雜，需要控制的元器件多，特別是比例閥的給定控制信號和采集的系統(tǒng)壓力信號要有很高的精度，因此必須采用抗干擾能力很強的數據傳輸方式在主控制器和液壓系統(tǒng)各部件之間進行信號傳輸。本機組采用把與液壓部件有關的控制I／O模塊直接放在液壓系統(tǒng)的轉接箱內，利用Profibus—DP總線與主控制器進行通訊，構成現場總線控制系統(tǒng)的控制方案。該方案不但減少了控制線路，而且把系統(tǒng)的抗干擾能力極大提高了。在該Profibus—DP網絡中，主站CPU采用西門子可編程序控制器S7—300系列中的CPU 315—2DP，由于CPU 315—2DP模塊本身具有Profibus—DP接口_]J，所以無需另外的通訊及轉換接口單元，從而降低了工程造價。變頻器從站采用其本身帶有的Profibus—DP通訊模塊構成Profibus—DP從站。液壓系統(tǒng)從站采用西門子公司的EI‘200M系列，配備一個通訊模塊，兩個模擬模塊和兩個數字模塊。Profibus—DP控制系統(tǒng)網絡結構如圖1所示。

3．2 網絡連接
　　Profibus—DP采用的是RS485傳輸技術。RS485接口采用的是9針D型插座，其各位定義如表1。由于RS485采用平衡驅動和差分接收方式進行通訊，因此在實際網絡連接中，把RXD／TXD—P和RXD／TXD—N針一一對應接上即可。

3．3 網絡組態(tài)及參數設置
　　網絡組態(tài)及參數設置是在西門子公司STEF7編輯環(huán)境中進行的。首先在SIEP7中導入ABB公司提供的GSD文件，然后在STEP7中把對應的ABB變頻器模塊直接拖拽到Profibus—DP網絡上就可以了。接下來要對變頻器進行參數設置。對變頻器參數的設置是在ABB公司的DriveWindow2環(huán)境中進行的，該環(huán)境不但能對變頻器運行參數進行設置，還能控制變頻器的運行及對各運行參數進行監(jiān)控。在變頻器需要設置的參數中，很重要的是對通訊協議的設定。Profibus—DP通訊協議的數據報結構分為協議頭、網絡數據和協議尾。變頻器通訊協議網絡數據部分符合PROFIDrive行規(guī)規(guī)定的PPO（parameter process object）變頻傳動通信對象。PPO有五種格式[4]，如圖2所示。