1、DCS 与 PLC 的通讯在碳纤维装置的应用摘 要本文以碳纤维装置 DCS 和 PLC 为例，介绍了横河 DCS 系统与西门子 PLC 系统之间的通讯策略，并结合应用实例，介绍了通信模件组态的点表信息及参数设定等技术要点、系统通讯调试的难点及应对方案。 关键词DCS PLC 通讯 MODEBUS 组态 中图分类号：TQ 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0241-01 1.前言 碳纤维装置碳化区域碳化氧化区域有氧化炉、炭化炉、表面处理、废气焚烧系统等成套设备及驱动装置，其配置有相应的 PLC 系统实现各成套设备范围内的工艺控制及信号采集。为了实现对碳化氧化区域的生产
2、过程在 DCS 系统上有效地的监控及数据共享，我们采取 PLC 与 DCS 之间通过通讯连接的方式，将 PLC 采集数据传输到 DCS。 2.系统组成及硬件配置 2.1 系统组成 成套设备的控制均选用西门子的 S7 系列 PLC，DCS 系统选用的是横河的 CENTUM VP。其中 PLC 系统与 DCS 系统的通讯示意图，是系统上位机采用横河 DCS 控制系统，实现氧化碳化区域整个生产过程进行集中监测。下位机采用的是西门子 S7 系列 PLC 系统，实现对现场各种智能仪表，包括现场电机、智能开关、变频器、传感器等执行、检测设备的启停控制状态等信息的采集。 2.2 通讯协议及硬件配置 网络采用
3、 MODBUS RTU 通用工业标准协议，物理接口采用标准的RS485 接口。选用 DCS 系统为主站，与成套设备 PLC 控制系统为各从站，这样 DCS 系统可随意监控任何一个 PLC 系统所控制的生产现场情况，而PLC 系统之间则不进行通讯防止发生意想不到的干扰的等问题。 分别采用西门子型号为 CP341 和横河型号为 ALR121 的通讯卡，在实际工业生产现场，为了降低干扰提高通讯的可靠性，需要保证可靠的系统接地，布线上远离电源线、强电磁场源设备等，并采用高品质的双绞线。 3.系统软件组态及调试 3.1 对 PLC 通讯模块组态 在 PLC 系统中安装通讯卡件 CP341 驱动后，对通讯
4、卡进行硬件配置及波特率、数据位、奇偶校验位、停止位、从站地址等参数设置。参数设置中需注意在 Protocol 选项中选择 MODBUS Slave，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。根据通讯数据的存储状况，我们选用的对应可读写 DB 区的 Function code 03 和只读 DB 区的 Function code 04。 3.2 对 DCS 系统通讯模块 ALR121 组态 首先要对 ALR121 通讯卡属性进行定义，然后选择并定义端口波特率，奇偶校验，响应时间等通讯参数，最后在图形组态中对每个通讯数据进行功能组
5、态。在通讯卡的设置和通讯数据组态时需注意如下： 1）波特率：与从系统的波特率需设置一致。 2）通讯错误处理：当通讯中出现问题时，系统所作的错误处理动作，通过设置这几项，可以提高通讯反应速率。 3）2 线制/4 线制选择设置：选择不同的接线方式，需要设置不同的接线形式。 4）ALR121 卡件有 PORT1 和 PORT2，两个通讯口，每块通讯卡件可挂2 路通讯线，定义通讯量“Buffer”时要将 2 路通讯量都考虑进去，并适当增加一些余量，以备系统应用扩展。 5）不同类型的通讯数据所占的数据位不同，一般按模拟量、开关量可分为整数（16 位） 、双整数（32 位） 、浮点数（32 位） ，I/O
6、 信息表中每个位是 16 位，根据数据类型的不同将占用不同的数据位，设定不同的通讯长度“SIZE”.假设 SIZE 设置为 96，若 Date Type 中数据类型是整数，表示传送的数据是 96 个，若是双整数或浮点数，则只有 48 个； 3.3 系统调试 系统硬件通过通讯电缆连接、系统组态完成后进行下装，分别使它们处于运行状态，此时从理论上讲已可以进行数据传输，但实际操作中往往需要进行系统调试，下述是调试 调试中常见问题及解决方案： 1）数据类型“Data Type”设置不当导致数据传送出错：要传送的数据分为开关量和模拟量两种类型，相应的数据类型（必须和从站（PLC）数据类型一致） ，按输入
7、、输出可分为 16 位整数、32 位双整数、16 位带符号整数、32 位带符号双整数、32 位浮点数、64 位浮点数。当ALR121 模块 I/O 通讯组态时，Data Type 数据类型设置与 PLC 发送数据类型不一致，导致传输出错。 2）Size 设置不当导致数据传送出错：通讯状态显示正常， DCS 接收的数据的数据和现场触摸屏显示的数据偏差很大。检查 PLC 中的数据和触摸屏显示一致，PLC 发送的的数据也一致，但 DCS 接收数据不同。最后发现在 DCS 组态时 Size 中所写的数据比 PLC 实际通讯过来的数据多，即若 PLC 通讯过来 48 个浮点数，则在 DCS 组态时应该填
8、写的数据是 96，但实际填写的数据不是 96，就会造成 DCS 要求读取的数据比 PLC 通讯的数据多，使得显示的数据产生偏差。经过修正后 DCS 显示与实际数据一致。 4.结语 碳纤维装置西门子 PLC 系统和横河 DCS 系统投用至今，其通讯安全可靠，能够满足生产需求。由于减少了电缆和控制系统 I/O 卡件的使用量，从而节省系统的硬件成本；避免了大量现场信号电缆的长距离敷设，减少了干扰，提高信号的精度，更方便用户的使用和维护，降低工程施工工作量、周期和施工费用，收到了良好经济效益。现代通讯技术的应用将碳纤维装置部分区域生产现场信息通过通讯传输实时显示于 DCS 的操作站上，便于管理人员、操作人员操作和监视生产过程，为碳纤维装置的安稳长满优运行提供了技术保障。为今后的技改技措项目积累了自控方式选用的有益经验。 参考文献： 1 GB/T19582.3-2008 基于 Modbus 协议的工业自动化网络规范 S中国：中国标准出版社，2008 2 李喜东 Modbus RTU 串行通讯协议在工业现场的应用 J自动化技术与应用，2005 07）： 3 YOKOGAWA CENTUM VP V4.02 USER MANUAL；http：/www.Y
