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DCS与PLC通讯技术的实施策略

作者:刘建宇 大庆炼化公司机电仪厂2009.02.25阅读 14248

  前言
  随着DCS系统在化工自动化领域的广泛应用控制工程网版权所有,其功能已不仅仅是完成控制和操作,在很大程度上还要整合其它各辅助系统的运行信息和生产数据,并将这些数据提供给操作人员和管理者。因此,DCS系统如何实现与第三方系统间通讯进行数据交换,越来越被更多的用户重视并广泛应用。
  大庆炼化公司30万吨/年聚丙烯装置DCS控制系统是CS3000系统,有5套PK包机组采用西门子独立的S7400PLC系统,并与CS3000进行MODBUS通讯。在DCS与PLC通讯时,DCS只能作为主设备,PLC作为从设备。MODBUS为单主站网络协议,所以系统中只能够有一个MODBUS主站CONTROL ENGINEERING China版权所有,并且只能够实现主站和从站的数据交换,从站之间不能进行数据交换。
  西门子CP340/CP341/CP440/CP441-1/CP441-2模块是S7300/400系列PLC中的串行通讯模块,该模块具有串行通讯口。可以使用这种通讯模块实现S7300/400与其他串行通讯设备的数据交换,例如打印机、扫描仪、仪表、MODBUS主从站、Data Highway站、变频器,USS站等。下面以CP341与ALR121为例介绍其通讯功能,其网络框图如图1所示。
  一、通讯的硬件配置
  1、 CS3000系统的ALR121通讯卡
  ALR121通讯卡支持RS 422/ 485 通讯CONTROL ENGINEERING China版权所有,其接口定义和通讯接线如图2所示。RS485接线采用普通的3线接法。
  2、 西门子CP341通讯卡
  CP341通讯模块是西门子S7-300/400系列PLC中的串行通讯模块,具有1个串行通讯口(RS232C或RS485/422)。可以使用这种通讯模块实现S7300/400与其它串行通讯设备的数据交换其物理接口如图3所示。

  

        图1  CP341与ALR121通讯网络示意图

  3、CP341 与 ALR121连接
  进行RS485通讯时,将CP341的4、8、11端子与ALR121的TX+、TX-、SG端子连接,接线图如图4所示。

 图2 ALR121硬件接口

  图3   CP341硬件接口

  图4  RS485通讯CP341 与 ALR121接线图


  二、软件组态
  下面以聚丙烯PK301机组S7-414H型PLC与CS3000系统间通讯为例,介绍CP341和ALR121如何进行通讯组态和编程的。
  1、PLC 软件编程
  首先安装STEP 7 V5.3+SP2版编程软件和CP341模板所带的软件驱动程序。在硬件配置中定义CP341通讯卡,如图5所示。在标记CP 341 选择"Edit > Object Properties",或者双击CP 341,显示图6.0,不必在"General","Addresses"和"Basic Parameters"标签中做任何设置。点击" Parameters"按钮来参数化波特率9600,偶校验等参数,这里非常重要的一点就是PLC作为MODBUS通讯的从站地址"10"的定义,如图6.1所示。然后再设定MODBUS从站的Function Code地址与PLC中M,I,Q等地址的对应关系。图6.2是定义MODBUS通讯RS485协议的定义,图6.3是定义调用的DB60和DB61数据块。

  图5  CP341通讯卡硬件组态

  图6.0 CP341属性显示MODBUS通讯连接

  图6.1  CP341通讯从站端口定义

  图6.2  CP341中定义RS485通讯

  图6.3  CP341中定义调用的DB数据块


  2、CS3000系统组态
  在CS3000组态中,首先要对ALR121的定义。定义为冗余型通讯卡,通讯端口为PORT2。如图7所示。然后定义端口PORT2的通讯参数,波特率9600BPS,偶校验CONTROL ENGINEERING China版权所有,响应时间等,如图8所示。
  在定义完通讯卡属性后,最最重要的一项工作就是在ALR121中定义通讯点的地址。如图9所示。其中关键参数是:
  SIZE:44
  PORT:2
  STATION:10
  DEVICE&ADDRESS:A30061 (数字量)
  DEVICE&ADDRESS:A30080 (模拟量)
  DATA TYPE:Input(32-Bit Floating)
  LABEL:%%TT3501    (仅以模拟量温度指示TT3501为例)
  DEVICE&ADDRESS的地址A30080是PLC编程者提供的MODBUS通讯地址的起始地址控制工程网版权所有,以后

标签:CS3000,MODBUS,PLC,TPS,
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