S7-300PLC與DCS控制系統(tǒng)的通信

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1、如何實現(xiàn)西門子S7-300PLC與DCS控制系統(tǒng)的通信一、引言現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，不斷促進(jìn)著自動化控制技術(shù)及設(shè)備通值技術(shù)創(chuàng)新的發(fā)展。當(dāng)前,PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應(yīng)用到現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，并發(fā)展到由上述設(shè)備相互協(xié)同、共同面向整個生產(chǎn)過程的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)屮，現(xiàn)場總線通信技術(shù)至關(guān)重要。本文就某水利站分布式控制系統(tǒng)項目，介紹上海泗博白動化的Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP協(xié)議網(wǎng)關(guān)設(shè)備的應(yīng)用。二、系統(tǒng)組成1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)本系統(tǒng)構(gòu)成如圖1,其中略去了西門了S7?300PLC之外的其它現(xiàn)場級控制設(shè)備。系統(tǒng)上位機(jī)采用橫河CS3000型DCS集散控

2、制系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個水利項目進(jìn)行集中監(jiān)控。下位機(jī)之一采用的是西門子S7-300系列PLC,實現(xiàn)對現(xiàn)場各種智能儀表，包括現(xiàn)場電機(jī)、智能開關(guān)、變頻器、傳感器等執(zhí)行、檢測設(shè)備的啟?？刂啤⑿畔⒉杉炔僮?。圖1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)在上圖所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)場各種智能儀表(采用的是Modbus協(xié)議或者各種非標(biāo)協(xié)議，接口為RS485、RS422或者RS232)都能夠通過上海泗博自動化的通用串口(Modbus/RS485/RS422/RS232)轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160連接到西門子S7-300PLCo此時，網(wǎng)關(guān)PM-160在串口側(cè)的協(xié)議類型為Modbus主站或者通用模式

3、。橫河DCS對西門子S7-300PLC的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控同樣需要使用上海泗I専自動化的通用串口(Modbus/RS485/RS422/RS232)轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160,此時，網(wǎng)關(guān)PM-160在串口側(cè)的協(xié)議類型為Modbus從站。2、通信網(wǎng)絡(luò)組成2.1Profibus協(xié)議簡介PROFIBUS是目前國際上通用的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)之一，以其獨特的技術(shù)特點、嚴(yán)格的認(rèn)證規(guī)范、開放的標(biāo)準(zhǔn)、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，己成為最重耍的和應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)。PROFIBUS現(xiàn)場總線通訊協(xié)議包插三個主要部分：?PROFIBUSDP：主站和從站之間采

4、用輪循的通訊方式，主要應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信。-PROFIBUSPA：電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸,主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通訊。?PROFIBUSFMS：定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動化系統(tǒng)中系統(tǒng)級和車間級的過程數(shù)據(jù)交換其中，PROFIBUS-DP是高速網(wǎng)絡(luò),通訊速率達(dá)至ij12MoPROFIBUS-DP對以連接遠(yuǎn)程I/O、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、智能馬達(dá)控制器、人機(jī)界面HMI、閥門定位器、變頻器等智能設(shè)備，一條PROFIBUS-DP總線可以最多連接123個從站設(shè)備。PROFIBUS-DP的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和

5、樹型，通訊介質(zhì)可以是屏蔽雙絞線、光紅，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時，不加中繼器最遠(yuǎn)通訊距離對達(dá)1.2公里，最多可以采用9個中繼器,最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)9公里。采用光纖時，最遠(yuǎn)通訊距離可達(dá)100公里以上，其中采用多膜光纖，兩點間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3公里，采用單膜光纖時，兩點間最遠(yuǎn)距離可達(dá)3公里。2.2Modbus協(xié)議簡介Modbus協(xié)議是一種適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的主從式串口通訊協(xié)議，它采用查詢通訊方式進(jìn)行主從設(shè)備的信息傳輸，可尋址-247個設(shè)備地址范亂協(xié)議包括廣播查詢和單獨設(shè)備查詢兩種方式，二者區(qū)別就是廣播查詢不需要從設(shè)備回應(yīng)信息，主、從設(shè)備查詢通訊過程見圖2：設(shè)備地

6、址設(shè)備地址功能碼功能碼數(shù)狐數(shù)據(jù)校驗匸設(shè)備査詢從設(shè)備響應(yīng)圖2Modbus主、從設(shè)備查詢響應(yīng)Modbus協(xié)議常用功能碼如圖3所示:功能碼名稱作用01讀線圈狀態(tài)讀取一統(tǒng)邏輯線圈的前狀態(tài)：ONorOFF02讀輸入狀態(tài)瀆取一纟ft輸入線圈的十前狀態(tài)：ONorOFF03讀保持寄存器讀取一個或多個保持寄存器屮的值04瀆輸入寄存器樓取-個或務(wù)個蝴入甜存器中的值05寫單.個線圈強(qiáng)狀?個邏輯線圈的狀態(tài)06密耶'個寄存辟把?個具休的值裝入?個保捋寄仔器15寫釦個線圈強(qiáng)卷姜個邏輯線脇的狀態(tài)16寫多個寄存器將-組具體的值裝入多個保捋袴存器圖3Modbus協(xié)議常用功能碼Modbus

7、協(xié)議有兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式較ASCII模式能傳輸更多的數(shù)據(jù)，所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)大都采用RTU模式。RTU模式下的信息傳輸報文格式如圖4：起始符設(shè)備地址功能碼數(shù)據(jù)校駿結(jié)-束符TI-T2-T3-T41byte1byteNbyte2byteTI-T2-T3-T4圖4ModbusRTU信息報文格式它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為信息的起始和結(jié)束標(biāo)志。信息幀所有字符位由16進(jìn)制字符0?9、A?F組成。ModbusRTU通訊協(xié)議幀結(jié)構(gòu)：類型Bit數(shù)備注起始位1數(shù)堀位8報小的冇效位先發(fā)送奇偶校臉位1無校驗則

8、無停止位有校驗時停止幼flBi（，無校驗位時停ikRlBit或?2Bit圖5RT