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DCS系统中的通讯方式问题探讨

导读: 在考虑MODBUS协议通讯时,不能只看有多少个模拟量/数字量,而必须同时考虑:有多少个设备,每个设备的通讯模拟量/数字量数据有多少,数据是否双向传送,通讯速率为多少。

一 简介

  随着我国工业的自动化整体水平的提高,企业中的控制系统及控制设备的种类也越来越多;同时,随着市场经济的发展,各个企业也对DCS系统的要求也越来越高,除了要满足常规的控制以外,还要求DCS系统能将控制系统的各个运行参数实时传送到上位的MIS系统或SIS系统中去,进行数据后处理加工、共享、性能优化。所有的这些,都对DCS系统提出了通讯问题,包括和其它DCS或PLC的通讯、以及与上位机的通讯。

  在谏壁发电厂的四台300MW机组(7#、8#、9#、10#)的DCS改造中,全部采用的Foxboro公司的I/A’s系统,与I/A’s通讯的装置有893类智能数据采集前端、锅炉高过壁温分析系统、基于PC机的实时报表数据库系统、PI海量数据库(SIS系统),几乎涵盖了DCS系统与其他系统进行通讯的所有方式:使用专业通讯硬件实现通讯、使用专业通讯软件实现通讯、自行开发通讯程序(包括:串口通讯、TCP/IP通讯、FTP通讯、基于TCP/IP的MODBUS协议通讯)。

  下面,将对以上几种通讯方式的实现做一个简单介绍并比较,给出在选择通讯方式时的几点建议。

二 利用硬件实现通讯

  对于市场上广泛使用的A-B公司PLC产品,Foxboro公司专门开发专用的通讯硬件--集成在I/A’s中的AB-STATION,通过AB-STATION,在I/A’s中可以直接对A-B的PLC进行管理、组态、通讯及数据采集监视,使整个系统既具有PLC快速的优点,又具有DCS系统友好的人机界面,强大的数据库管理的优势。

  对于工业界广泛采用的MODBUS协议(含ASCII协议及RTU协议),Foxboro公司开发了多种符合MODBUS协议的硬件,主要有:MODBUSGATEWAY,MODBUSGATEWAYPLUS,适用于RS-232通讯及RS-485通讯,并可以选择做为仆方或主方。采用专门的通讯硬件,可以与一切提供MODBUS协议通讯接口的设备进行通讯,包括其它公司的DCS系统、PLC产品等。在上海Foxboro公司所实施的大部分需要进行通讯的项目中均采用这种方式。

  除以上两种专门通讯硬件外,Foxboro公司还有一个可以自定义协议的通讯硬件—FOREIGNDEVICEINTIGRATOR30(设备集成器30)。使用此通讯硬件,需要通讯的双方只要定义好通讯数据包格式(包括数据包报头信息、数据格式、数据包报尾信息)和通讯参数(包括起始位、停止位、数据位、波特率)即可实现通讯。在镇江电厂项目中,上海Foxboro公司就采用这个方法实现了与GEPLC及无锡阳山智能数据采集前端的通讯,大大减少了用户的投资。

  此外,对于市场上使用较多的PLC和DCS产品,Foxboro公司提供专门的通讯软件进行通讯。

  以上所有的通讯方式所采用的硬件是一样的:通讯处理机30(COMMUNICATIONPROCESSOR30),不同之处在于所选用的通讯软件不一样。

  对于MODBUS协议,采用的波特率通常为9600bps,因此每秒所能通讯的数据包是有限制的。

  对于MODBUS协议,如果MODBUS设备不同,每个通讯包所能通讯的量是不一样的,通常使用的548设备可以通讯到256个字节,亦即128个模拟量或2048个数字量。

  标准的MODBUS通讯帧格式为:“〈仆方地址〉〈功能码〉〈起始地址〉〈数据传送量〉〈校验码〉”。对于不同的设备具有不同的MODBUS地址;同一设备,不同数据类型(外部寄存器、内部寄存器、外部保持线圈、内部保持线圈等)具有不同的功能码;同一数据类型,读/写操作不同时,也具有不同的功能码。

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