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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。

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2 通信協(xié)議

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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)路中某一臺機(jī)器作為主機(jī)發(fā)請求，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)出查詢請求的格式：包括從機(jī)地址，功能碼，數(shù)據(jù)，校驗；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；如果發(fā)生錯誤；從機(jī)將返回一條出錯消息。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)值時則采用Modbus RTU模式通訊。消息中的每個字節(jié)包含兩個十六進(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個節(jié)點(diǎn)，但只允許在一個主設(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8Bit字節(jié)都作為兩個ASCII字符發(fā)送。這種方式的主要優(yōu)點(diǎn)是字符發(fā)送的時間間隔可達(dá)到1秒而不產(chǎn)生錯誤.

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8Bit字節(jié)包含兩個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、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經(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RS一232接口和1個RS一485／422接口，現(xiàn)采用RS一485口。該串行口可接l5臺子系統(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)。

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?3 硬件方案的實(shí)施

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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)計結(jié)構(gòu)：2臺GUS操作站互為備用；1臺NIM負(fù)責(zé)GUS和過程控制器HPM通信；1臺HM為歷史模件。過程控制級由1套HPM及幾套PLC組成。1個PLC主要負(fù)責(zé)1個包單元，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，尤其是對包單元設(shè)備的了解。并能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制.在此由4個包單元，4個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：

4 軟件的實(shí)施和尋址

在TPS系統(tǒng)中，是通過ARRAY點(diǎn)來建立與外部

PLC通信和進(jìn)行數(shù)據(jù)存取。

建立通信的主要參數(shù)如下：

SI FTA NUMBER：現(xiàn)場PLC串行接口的FTA號

(1，2)：

SERIAL LINKDEVICE ADDRESS：現(xiàn)場PLC系

統(tǒng)的硬件地址；

START INDEX：根據(jù)Modbus設(shè)備的線圈地址所

決定的ARRAY點(diǎn)讀寫數(shù)據(jù)的第一個點(diǎn)的地址；

AUXDATA參數(shù)決定Modbus接口的一些特性；

AUXDATA1：保持地址(00001～09999)在激活狀態(tài)；

AUXDATA2：信息反應(yīng)時間(0．25～0．5s)，可以保持其默認(rèn)值；

AUXDATA3：通信方式(RS一232／RS一485)；

AUXDATA4：波特路率及奇偶校驗。

　　S7-300的Modbus協(xié)議中寄存器地址被分配成不同的窗口，每個窗口可分配若干個點(diǎn)，具體分配由PLC編程決定，系統(tǒng)有專用的通訊模塊，如有可讀寫模塊FCO1、FC05、FC15，還有只讀模塊FC02等。這樣就可以通過TPS中的START IN—DEX和PLC編程方提供的地址，將兩者聯(lián)系起來，建立良好的通信。按照上面分析對TPS進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置，則該系統(tǒng)中的TPS系統(tǒng)就可以和四個包單元的PLC進(jìn)行通信的，對于PLC系統(tǒng)的開關(guān)同樣可作出相應(yīng)的設(shè)置：系統(tǒng)斷電，重新啟動，TPS系統(tǒng)的ARRAY點(diǎn)可與PLC中的相應(yīng)地址進(jìn)行讀寫操作.

5 結(jié)束語

采用以上方法，解決了TPS系統(tǒng)與西門子PLC的通信問題，并構(gòu)建了一個系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò).在此過程中要確保PLC和DCS的通訊速率一致，要保證通訊地址的有效性,確保硬件、軟件可靠和穩(wěn)定.這種DCS加PLC系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)為用戶提供了一種經(jīng)濟(jì)可行的模式，既節(jié)約了資金又得到較好的控制效果。目前DCS應(yīng)用相當(dāng)廣泛，但在一些場合，比如開關(guān)量較多、安全可靠性要求不是很高、信號比較集中等場合，DCS并不是最佳選擇，這時候也可以考慮PLC和DCS相結(jié)合的方法.

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?參考文獻(xiàn)

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[1]邱遠(yuǎn)，基于Honeywell TPS系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制及串口通訊，2006.10

[2]周澤魁，控制儀表與計算機(jī)控制裝置，化學(xué)工業(yè)出版社，2002.6