邹莹梅

[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、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.Yokogawa.com/cn/；2011