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前言
近幾年來,PLC 因其可靠性高、編程簡單、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但PLC 在人機(jī)交互性能方面較弱,而工業(yè)控制計(jì)算機(jī)具有良好的人機(jī)界面及控制決策能力,因此,將二者結(jié)合起來可有效實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的綜合控制。
為了在DCS和PLC之間實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸,完成邏輯聯(lián)鎖控制,那么解決DCS和PLC之間的數(shù)據(jù)通信成為系統(tǒng)成敗的重要因素。
2 通信協(xié)議
2.1 TPS系統(tǒng)協(xié)議
TPS系統(tǒng)支持兩種技術(shù)協(xié)議,一種是Modicon公司的Modbus 協(xié)議,一種是Allen-Bradley(以下簡稱A-B)協(xié)議.使用A-B協(xié)議時(shí)設(shè)備端需配置支持AB公司全雙工DF1協(xié)議接口。Modicon公司的Modbus協(xié)議可以在不同網(wǎng)絡(luò)之間通信,支持的網(wǎng)路包括Modbus,Modbus+工業(yè)以太網(wǎng),以及標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)路:WAP和以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)間通過設(shè)備的內(nèi)置端口或網(wǎng)絡(luò)適配器等來相互訪問。基于Modbus協(xié)議的各設(shè)備采用主從技術(shù)通信。網(wǎng)路中某一臺(tái)機(jī)器作為主機(jī)發(fā)請(qǐng)求,其他及其機(jī)器作為從機(jī)做出應(yīng)答,主機(jī)可以尋址個(gè)獨(dú)立從機(jī),也可以向所有從機(jī)廣播,被尋址的從機(jī)向主機(jī)返回
消息,Modbus協(xié)議建立了主機(jī)發(fā)出查詢請(qǐng)求的格式:包括從機(jī)地址,功能碼,數(shù)據(jù),校驗(yàn);從機(jī)響應(yīng)消息的格式為從機(jī)地址,功能碼,數(shù)據(jù),校驗(yàn);如果發(fā)生錯(cuò)誤;從機(jī)將返回一條出錯(cuò)消息。一般來說。通訊數(shù)量少且要以文本為主的通訊采用Modbus ASCII規(guī)約,通訊數(shù)量大且是二進(jìn)制數(shù)值時(shí)則采用Modbus RTU模式通訊。消息中的每個(gè)字節(jié)包含兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù),本系統(tǒng)中Tps系統(tǒng)采用的是Modbus RTU規(guī)約,一條Modbus 網(wǎng)絡(luò)中可以容納16個(gè)節(jié)點(diǎn),但只允許在一個(gè)主設(shè)備即DCS控制器.
2.2 Modbus 通信傳輸
有兩種傳輸方式:一種是ASCⅡ模式:當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以ASCII美國標(biāo)準(zhǔn)信息交換代碼)模式通信,在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)都作為兩個(gè)ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時(shí)間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯(cuò)誤.
另一種是RTU模式:當(dāng)控制器設(shè)為在Modbus網(wǎng)絡(luò)上以RTU(遠(yuǎn)程終端單元)模式通信,在消息中的每個(gè)8Bit字節(jié)包含兩個(gè)4Bit的十六進(jìn)制字符。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是:在同樣的波特率下,可比ASCII方式傳送更多的數(shù)據(jù)。
2.3 TPS系統(tǒng)SI FTA
TPS系統(tǒng)SI卡的FTA有兩種,Moudbus SI FTA的串行接口支持Moudbus的RTU協(xié)議,使用的通信
方式是ELA-232D或者EIA-422.485D,同時(shí)也支持PLC的多分支網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。SI與子系統(tǒng)進(jìn)行直接的數(shù)據(jù)通訊,子系統(tǒng)的數(shù)據(jù)可被采集到APM和HPM中,這些數(shù)據(jù)可以直接用于數(shù)據(jù)采集或者用于控制策略中。
2.4 通信接口
標(biāo)準(zhǔn)的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口,它定義了連接口的針腳、電纜、信號(hào)位、傳輸波特率、奇偶校驗(yàn)??刂破髂苤苯踊蚪?jīng)由Modem組網(wǎng)。TPS系統(tǒng)和西門子PLC系統(tǒng)都有開放的硬件接口和通信協(xié)議,具有良好的兼容性。TPS系統(tǒng)提供SI串行接口卡,帶有1個(gè)RS一232接口和1個(gè)RS一485/422接口,現(xiàn)采用RS一485口。該串行口可接l5臺(tái)子系統(tǒng),通信距離可達(dá)1200m。西門子PLC系統(tǒng)提供通信卡CP341一RS422/485,可進(jìn)行串行口數(shù)據(jù)的收發(fā)。
3 硬件方案的實(shí)施
3.1系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建
由于在我公司使用的DCS系統(tǒng)中,以TPS的系統(tǒng)居多,在PLC方面以S7-300為例,所以本系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu):2臺(tái)GUS操作站互為備用;1臺(tái)NIM負(fù)責(zé)GUS和過程控制器HPM通信;1臺(tái)HM為歷史模件。過程控制級(jí)由1套HPM及幾套PLC組成。1個(gè)PLC主要負(fù)責(zé)1個(gè)包單元,HPM負(fù)責(zé)其它所有模擬數(shù)字點(diǎn)的檢測和控制。TPS系統(tǒng)和西門子PLC系統(tǒng)由SI卡連接,通過RS一485口進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收,這樣主控就能更加準(zhǔn)確的了解裝置的運(yùn)行情況,尤其是對(duì)包單元設(shè)備的了解。并能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制.在此由4個(gè)包單元,4個(gè)PLC為例,TPS系統(tǒng)安裝在控制室,PLC系統(tǒng)則安裝在現(xiàn)場. 如圖1所示:
3.2 通信模件的連接
TPS SI(串行接口)模件和西門子PLC CP341一RS422/485(Modbus接口)模件之間的連接,如圖2所示:
鶴壁西門子變頻器代理商
1 前言
近幾年來,PLC 因其可靠性高、編程簡單、抗干擾強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)在工業(yè)控制領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但PLC 在人機(jī)交互性能方面較弱,而工業(yè)控制計(jì)算機(jī)具有良好的人機(jī)界面及控制決策能力,因此,將二者結(jié)合起來可有效實(shí)現(xiàn)整個(gè)生產(chǎn)過程的綜合控制。
為了在DCS和PLC之間實(shí)現(xiàn)雙向數(shù)據(jù)傳輸,完成邏輯聯(lián)鎖控制,那么解決DCS和PLC之間的數(shù)據(jù)通信成為系統(tǒng)成敗的重要因素。
2 通信協(xié)議
2.1 TPS系統(tǒng)協(xié)議
TPS系統(tǒng)支持兩種技術(shù)協(xié)議,一種是Modicon公司的Modbus 協(xié)議,一種是Allen-Bradley(以下簡稱A-B)協(xié)議.使用A-B協(xié)議時(shí)設(shè)備端需配置支持AB公司全雙工DF1協(xié)議接口。Modicon公司的Modbus協(xié)議可以在不同網(wǎng)絡(luò)之間通信,支持的網(wǎng)路包括Modbus,Modbus+工業(yè)以太網(wǎng),以及標(biāo)準(zhǔn)網(wǎng)路:WAP和以太網(wǎng)。網(wǎng)絡(luò)間通過設(shè)備的內(nèi)置端口或網(wǎng)絡(luò)適配器等來相互訪問?;贛odbus協(xié)議的各設(shè)備采用主從技術(shù)通信。網(wǎng)路中某一臺(tái)機(jī)器作為主機(jī)發(fā)請(qǐng)求,其他及其機(jī)器作為從機(jī)做出應(yīng)答,主機(jī)可以尋址個(gè)獨(dú)立從機(jī),也可以向所有從機(jī)廣播,被尋址的從機(jī)向主機(jī)返回
消息,Modbus協(xié)議建立了主機(jī)發(fā)出查詢請(qǐng)求的格式:包括從機(jī)地址,功能碼,數(shù)據(jù),校驗(yàn);從機(jī)響應(yīng)消息的格式為從機(jī)地址,功能碼,數(shù)據(jù),校驗(yàn);如果發(fā)生錯(cuò)誤;從機(jī)將返回一條出錯(cuò)消息。一般來說。通訊數(shù)量少且要以文本為主的通訊采用Modbus ASCII規(guī)約,通訊數(shù)量大且是二進(jìn)制數(shù)值時(shí)則采用Modbus RTU模式通訊。消息中的每個(gè)字節(jié)包含兩個(gè)十六進(jìn)制數(shù),本系統(tǒng)中Tps系統(tǒng)采用的是Modbus RTU規(guī)約,一條Modbus 網(wǎng)絡(luò)中可以容納16個(gè)節(jié)點(diǎn),但只允許在一個(gè)主設(shè)備即DCS控制器.