西门子S7300PLC与横河CS300型的DCS通讯：

DCS好陌生啊，学习，，，，，，，，

  DCS:横河CS3000,.

 PLC:西门子：CP341

在DCS与PLC通讯时，DCS只能作为主设备，PLC作为从设备。MODBUS为单主站网络协议

CS3000系统的ALR121通讯卡
　　ALR121通讯卡支持RS 422/ 485 通讯。RS485接线采用普通的3线接法。
　　 西门子CP341通讯卡
　　CP341通讯模块是西门子S7-300/400系列PLC中的串行通讯模块，具有1个串行通讯口（RS232C或RS485/422）。可以使用这种通讯模块实现S7300/400与其它串行通讯设备的数据交换其物理接口.

具体连接如图：

一般我们在做设计时尽量让PLC与DCS为一个品牌，主要是在通讯上能方便一些。

但是上次一个项目就被厂家的要求打乱了，因此在编程通讯上费了一些功夫。由于我们的PLC以西门子S7-200为主，以前的客户也都是西门子的DCS系统，因此在通讯上只需要一个EM277模块即可。通讯程序也都是标准的。但这个项目签合同时没注明DCS厂商，所以我们就按照标准产品的通讯方式来做的。结果到现场反馈回来的信息是和DCS通不上。但是未说明原因，只要求速派人过去调试。结果被骗去一看，原来DCS采用的是施耐德产品，晕菜，早说施耐德的不就完了吗。重新编一段程序发给厂家就搞定了，结果跑了一趟现场改的。所有地址按照施耐德的模式改写一遍，最后通上了。

西门子S7-300系列PLC与横河CS3000型DCS集散控制系统的之间的通信

1、 系统结构
本系统构成如图1，其中略去了西门子S7-300PLC之外的其它现场级控制设备。系统上位机采用横河CS3000型DCS集散控制系统，实现对整个水利项目进行集中监控。下位机之一采用的是西门子S7-300系列PLC，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、信息采集等操作。

 

当实现PLC与Modbus设备通信时，子网协议类型设置为Modbus主站，并设置串口通信参数、通讯传输模式、通信接口等。其中，串口通信参数的设置应该和所连接的Modbus从站设备一致

其中，图9中的“节点-1”表示连接的从站设备地址为1，配置了“读保持寄存器”和“预置多个寄存器”两条命令，表示网关读取了从站对应地址的数据，并且能够输出数据到Modbus从站设备，命令配置方法如下：

Modbus寄存器起始地址：用户输入目标采集数据的Modbus寄存器起始地址；
数据个数：目标数据的寄存器个数或者线圈条数；
内存映射起始地址：Modbus从站设备数据的对应内存缓冲区地址。

当实现PLC与非标协议设备通信时，子网协议类型设置为通用模式，并设置串口通信参数、控制方式、通信接口等。其中，串口通信参数的设置应该和所连接的非标串口设备（现场智能仪表）一致：PM-160支持的通用模式即透明传输模式，用户可通过数据中的数据长度和事务序列号以判断数据完整性和是否是一帧新的数据。

2) 在STEP7中对网关M-160进行组态设置
在STEP7的硬件组态界面，导入PM-160对应的GSD文件，把PM-160的配置文件添加到STEP7的设备配置库中。用户可在硬件组态界面找到注册的设备：Catalog->PROFIBUS DP->Additional Field Devices->General->CONVERTER->PM-160。

将PM-160添加到STEP7的组态页面后，可以插入相应的数据块进行映像区地址映射。PM-160提供的数据块如下：

推动需要的输入输出数据块到网关对应的槽位。如下图所示，将数据块“24Words Input，24Words Output”拖动到Profibus-DP从站地址为3的PM-160的槽位中，此时，对应的映射区地址分别为256，PLC程序需通过PIW256（PIB256）或者PQW256（PQB256）对相应的数据进行寻址访问。

四、 数据读写
1、DCS读写PLC数据
DCS作为Modus主站通过PM-160读写PLC数据，使用04H功能码读数据，对应的寄存器起始地址为0H（30001H），使用10H（03H）功能码写数据，对应的寄存器起始地址为0H（40001H）。
2、PLC读写现场智能仪表数据
1) PLC读写Modbus从站设备数据
PLC通过PM-160发送Modbus主站指令读写现场串口设备数据。映像区起始地址和网关内存映射起始地址对应关系如下：以图14中的配置为例。

2) PLC读写非标串口设备数据
PLC的输入映射区前两个字节分别表示接收的串口数据长度和事务序列号，其它为接收到的数据。事务序列号变化，表示接收到了一帧新的串口数据。其中，可通过配置软件设置是否开启串口数据长度功能。PLC的输出映射区前两个字节分别表示发送的串口数据长度和事务序列号，其它为要发送的串口数据。事务序列号变化，PLC发送相应长度的串口数据。

学习一下，还没用到过。

比较全面啊   可以学习一下

                西门子CP340/CP341/CP440/CP441-1/CP441-2模块是S7300/400系列PLC中的串行通讯模块，该模块具有串行通讯口。可以使用这种通讯模块实现S7300/400与其他串行通讯设备的数据交换，例如打印机、扫描仪、仪表、MODBUS主从站、Data Highway站、变频器，USS站等。下面以CP341与ALR121为例介绍其通讯功能，其网络框图如图1所示。

　　一、通讯的硬件配置
　　1、 CS3000系统的ALR121通讯卡
　　ALR121通讯卡支持RS 422/ 485 通讯，其接口定义和通讯接线如图2所示。RS485接线采用普通的3线接法。
　　2、 西门子CP341通讯卡
　　CP341通讯模块是西门子S7-300/400系列PLC中的串行通讯模块，具有1个串行通讯口（RS232C或RS485/422）。可以使用这种通讯模块实现S7300/400与其它串行通讯设备的数据交换其物理接口如图3所示。

　　

        图1  CP341与ALR121通讯网络示意图

　　3、CP341 与 ALR121连接
　　进行RS485通讯时，将CP341的4、8、11端子与ALR121的TX+、TX－、SG端子连接，接线图如图4所示。

　图2 ALR121硬件接口

　　图3   CP341硬件接口

　　图4  RS485通讯CP341 与 ALR121接线图

二、软件组态
　　下面以聚丙烯PK301机组S7-414H型PLC与CS3000系统间通讯为例，介绍CP341和ALR121如何进行通讯组态和编程的。
　　1、PLC 软件编程
　　首先安装STEP 7 V5.3＋SP2版编程软件和CP341模板所带的软件驱动程序。在硬件配置中定义CP341通讯卡，如图5所示。在标记CP 341 选择"Edit > Object Properties"，或者双击CP 341，显示图6.0，不必在"General"，"Addresses"和"Basic Parameters"标签中做任何设置。点击" Parameters"按钮来参数化波特率9600，偶校验等参数，这里非常重要的一点就是PLC作为MODBUS通讯的从站地址"10"的定义，如图6.1所示。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。图6.2是定义MODBUS通讯RS485协议的定义，图6.3是定义调用的DB60和DB61数据块。

　　图5  CP341通讯卡硬件组态

　　图6.0 CP341属性显示MODBUS通讯连接

　　图6.1  CP341通讯从站端口定义

　　图6.2  CP341中定义RS485通讯

　　图6.3  CP341中定义调用的DB数据块

　　2、CS3000系统组态
　　在CS3000组态中，首先要对ALR121的定义。定义为冗余型通讯卡，通讯端口为PORT2。如图7所示。然后定义端口PORT2的通讯参数，波特率9600BPS，偶校验，响应时间等，如图8所示。
　　在定义完通讯卡属性后，最最重要的一项工作就是在ALR121中定义通讯点的地址。如图9所示。其中关键参数是：
　　SIZE：44
　　PORT：2
　　STATION：10
　　DEVICE&ADDRESS：A30061 （数字量）
　　DEVICE&ADDRESS：A30080 （模拟量）
　　DATA TYPE：Input（32－Bit Floating）
　　LABEL：％％TT3501    (仅以模拟量温度指示TT3501为例)
　　DEVICE&ADDRESS的地址A30080是PLC编程者提供的MODBUS通讯地址的起始地址，以后的排列顺序必须与PLC提供的地址表相一致。 在 MODBUS PLC的地址结构如下：
　　< function code> + <device type> + <address of the device>
　　"xxxx" 是MODBUS PLC通讯的起始地址，范围是1 － 65535 (1H to FFFFH) ，对于PK301机组模拟量通讯的起始地址就是A30080，数字量通讯的起始地址就是A30061。

 

　　图7  ALR121通讯卡属性定义

　　图8   ALR121通讯卡通讯端口定义

　　图9  ALR121中定义通讯点的地址

对于数字量通讯，在定义完硬件地址A30061等参数后，要记住％WW0109地址，然后如图10在FCS0101的SWITCH中定义通讯点变量详细地址。注意，由于1Word=8Byte＝16Bit，因此％WW0109对应%WB10901~%WB109016，可以定义16个数字量。按照PLC程序提供的通讯变量顺序定义地址，如图11所示。其中Tag Name是在CS3000系统中调用的变量名称，如变量TT3506AS就是温度传感器故障报警信息，在DCS流程图中的调用见图12所示。

　　图10  在SWITCH中定义通讯点变量

　　图11数字量通讯点地址分配

　　图12  TT3506AS在DCS流程图中调用

　　对于模拟量，当对PLC通讯到DCS的数据进行显示时，利用CS3000系统的FUCTION BLOCK建立PVI显示即可，例如TI3501组态如图13所示。

　　图13  FUCTION BLOCK的PVI组态

DCS与PLC之间控制和数据通讯的工业以太网Modbus协议。
   

1 DCS系统概述
集散控制系统DCS指的是控制与现场分散、地域安装分散、管理和显示集中。在自动化领域，越来越多的企业建立了包含从工厂现场设备层到控制层、管理层等各个层次的综合自动化管控平台，建立了以工业控制网络技术为基础的企业信息化平台。
2 PLC系统
PLC是由早期继电器逻辑控制系统与微型计算机技术相结合而发展起来的，它是以微处理器为主的一种工业控制仪表，它融计算机技术、控制技术和通信技术于一体，集顺序控制、过程控制和数据处理于一身，可靠性高、功能强大、控制灵活、操作维护简单。
3 网络通信技术
工业以太网在技术上与商用以太网兼容，但在环境适应性、可靠性、安全性和安装使用方面满足工业现场的需要。它具有一系列的优点，具体表现在：以太网技术应用广泛，为所有的编程语言所支持；软硬件资源丰富；易于与Internet连接，实现办公自动化网络与工业控制网络的无缝连接；可持续发展的空间大等。它提供了控制网络的数据传输的以太网标准。主要有：
（1）10Base—T以太网一同轴电缆，10Mbit／s；
（2）快速以太网一光缆或双绞线，100Mbit／s；
（3）Gigabit以太网一光缆或双绞线，1Gbit／s；
（4）10Gigabit／kGigabit以太网一支持广域网WAN和城域网MAN。它以通信网络作为纽带，网络结构可分为总线型、环型和星型式，采用总线式网络的DCS如I／AS等。它采用网络通信技术。这是DCS的关键技术，它使得控制与管理都具实时性，并解决系统的扩充与升级问题。DCS 与PLC之间的数据通讯和控制的实现就是通过网络通信技术来完成的。
4 Modbus协议
Modbus协议是典型的工业以太网，原为美国Modbus公司PLC产品通信协议，由于其使用十分广泛，后来由Modbus组织，于2002年发展为ModbusTCP／IP规范。
Modbus协议在工业控制中有着极其广泛的应用。DCS与PLC之间的通信技术就是在此协议基础上实现的。Modbus协议主要内容有以下几个方面。
（1）接口标准RS485是计算机或终端与Modem之间的一种接口标准，是在RS232C标准的基础上发展而来的。在许多工业环境中，要求用最少的信号线来完成通讯任务。目前广泛使用的RS485串行接口总线正是适应这种需要而出现的。采用RS485互连的网络信号传输线为双绞线，某一时刻两个站只有一个站可以发送数据，而另一个站只能接收数据，只能支持半双工通讯。RS485用于多站互连十分方便，除了节省昂贵的信号线，它还可以高速远距离传送。
（2）功能码在支持Modbus的系统之间交换数据的类型由功能码FC控制。可用于实现位一位数据交换的功能码有：FCO1读线圈（输出）状态、FC02读输入状态、 FC05强制单线圈、FC15强制多线圈。可用于寄存器间数据交换的功能码有：FC03读保持寄存器、FC04读输入寄存器、FC06预设单寄存器、FC16预设多寄存器。每种功能码对应特定的起始地址范围，数据传输量因类别不同而异。
（3）传输参数传输参数包括传输率、数据位、停止位和校验位。在串行通讯中，每个字节被逐位按一定的顺序发出。对于异步串行通讯，为保证收发双方同步，不仅应使收发双方传输速率相同，还要在每个数据位的基础上附加辅助位。
a）传输率（波特率）：指数据传输的速度，单位是位／秒（bps）。
b）数据位：描述多少位代表一个传输的字符。
c）停止位：定义传输两个字符可能的最小时间间隔。
d）校验位：用于判断字符传输错误，保护数据。
它定义完成传输数据位的总量是奇数或者偶数。当选择“NO校验”时，不传输校验位，这会降低数据传输的安全。
（4）协议参数协议参数主要有：从站地址、操作方式、多字符延迟时间。
a）从站地址：指定Modbus从站地址，哪个CP将响应。1个主站最多可向247个从站发出通讯请求，Modbus报文形式为请求／响应帧方式，仅当主站请求指令字符串以“00”开头时，会被所有从站接收。
b）操作方式：有正常方式和冲突禁止两种。冲突禁止方式下忽略收到的错误信息继续传输。
c）多字符延迟时间：正常情况下，字符和字符的发送时间间隔很小。对于接受方，如果发现字符间隔超出允许值，可认为信息帧结束或传输异常。

 用Modbus协议实现DCS与PLC之间的串行通讯

1 概述
        万立氧空分装置是2008年辽化公司20万吨环氧乙烷／乙二醇改造的配套项目,该装置仪控系统采用了先进的Honeywell PKS集散控制系统来实现对整个装置的各系统及主要设备的工艺参数的监控,并实现各主要操作阀门、切换阀门的自动控制或遥控操作，以及必要 的联锁保护措施。氮压机选用Ingersoll—rand的CENTAC 3C70MX5N2型压缩机,该压缩机配置独立的控制系统CM C控制器,为了有效的监控氮压机的运行参数,我们利用Modbus协议实现了Honeywell PKS集散系统与Ingersoll—rand CM C可编程序控制器之间串行通讯

2．1 Modbus报文
        如图1所示,Modbus通信使用主从技术,即仅设备 (主设备)能初始化传输(查询)。其它设备(从设备)根据主设备查询提供的数据作出相应反应。主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信。如果 单独通信，从设备返回消息作为回应，如果是以广播方式查询的，则不作任何回应。Modbus协议建立主设备查询的格式：设备(或广播)地址、功能代码、所有要 发送的数据、错误检测域。从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括确认要行动的域、任何要返回 的数据、和错误检测域。如果在消息接收过程中发生错误，或从设备不能执行其命令，从设备将建立错误消息 并把它作为回应发送出去[21。

        2．2 Modbus传输I方式
        Modbus协议有两种传输模式ASCII(美国标准信息交换代码)或RTU(远程终端单元)。它定义了在这些网络上连续传输的消息段的每一位,以及决定怎样将信息打包成消息域和如何解码。用户选择想要的模式,包括串口信参数(波特率、校验方式等),在配置每个控制器的时候,在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。ASCII模式通信的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。RTU模式通信的主要优点是：在同样的波特率下,可比ASCII方式传送更多的数据[3]。
        2．3错误检测方法[4]
        标准的Modbus串行网络采用两种错误检测方法。奇偶校验对每个字符都可用，帧检测(LRC或CRC)应用 于整个消息。它们都是在消息发送前由主设备产生的,从设备在接收过程中检测每个字符和整个消息帧。
        用户要给主设备配置一预先定义的超时时间间隔，这个时间间隔要足够长，以使任何从设备都能作为 正常反应。如果从设备测到一传输错误，消息将不会 接收，也不会向主设备作出回应。这样超时事件将触 发主设备来处理错误。发往不存在的从设备的地址也 会产生超时。
        3 CMC控制器
        CM C控制器是Ingersoll—rand CENTA C 3C70MX5N2型压缩机随机配置的可编程序控制器，用来管理氮压机各种压力的控制和监控功能，以及控制辅 助设备，如主电机启动器，润滑油加热器和预润滑油泵。 其功能如下：
        ·多功能LED显示屏显示数据和工作状态。
        ·完成多种性能控制：卸载，调制和自动一双重工 作方式。
        ·先进的喘振监测与控制。
        ·高电流限制，用于主驱动电机保护。
        ·快速指示和事件纪录，有助于确定压缩机跳闸的 根本原因。
        CM C控制器提供RS422／RS485串行通讯接口控制工程网版权所有，通 过MODBUS协议与具有RS422／485端口的系列装置通 信，以适应远程遥控和监控的需要。
        利用MOdbus协议，我们采用RTU通讯模式，把 CM C控制器作为从设备，设备地址设置为2，通讯波特 率为9600，校验方式为奇校验CONTROL ENGINEERING China版权所有，通讯方式为全双工。
        4 PKS系统的通讯功能[1]
        PKS系统是Honeywell公司推出的新一代DCS系 统，全称为Experion Process Knowledge Solution System，它支持多种类型的控制器通讯，例如Modicon PLCS，Honeywell 9000系列和Alien—Bradley，并可以灵 活的采用多种连接方式。如果控制器本身带网络接口控制工程网版权所有，可以直接连接到网络上，如果控制器带有串口控制工程网版权所有，可以通 过“终端服务”(terminal sever)连接到网络上。一个“终 端服务”允许多个控制器同时连接到网络上，并提供多种的连接接口RS一232，RS-422，RS一485。所谓“终端 服务”其实质就是Modbos协议。我们利用“终端服务” 配置方式实现了Honeywell PKS集散系统与Ingersollrand CMC可编程序控制器之间串行通讯。如图2所示。
        4.1硬件说明
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  4.1硬件说明
        串行接口模件(SIM)是安装在PKS系统标准卡槽上的双宽度I／O模件，它的功能是实现通过FTA(现场端子 板)连接串行接口模件(SIM)的现场设备与PKS控制器之间通讯的桥梁。串行接口模件可以提供与单FTA电源 适配器连接的两个FTA通讯的两个串口的双向通讯接 口控制工程网版权所有，它不存储和保持任何现场I／O设备的组态数据和实时数据，它只在与它相连接的现场设备与控制器之间传送数据参数。
        F T A采用插接模件根据现场设备的需要选用指定的串行接口控制工程网版权所有，共有两种标准的FTA产品。
        ·MU—TSIMl2 Modbus型FTA提供点对点RTU EIA一232(RS一232)或EIA一422／485(RS-422／485)多点通 讯接口。
        ·MU—TSIAl2 Allen—Bradley(A—B)型FTA提供一 个EIA一232(RS-232)通讯接口用于DF 1通讯协议的A— BPLC-2，PLC-3，PLC-5等现场设备。
        在此我们选用第一种产品
        一个SIM卡可带两个FTA接线端子板(即FTA A， FTA B图2)，由单独电源模块供电，每个FTA接线端子 板通过屏蔽双绞通讯线与第三方设备连接。需要注意 各通讯设备以总线方式接入(即相互串连起来最后接人 FTA端子上)，当通讯距离超过1 00米或干扰很强时两端 均应加上120欧姆电阻，连接第三方通讯设备到FTA端 子的最大接线长度不应超过300米，如超过300米应采 用信号中继器或放大器，每个FTA接线端子板最多可接 入的设备为1 5个。
        4.2软件说明
        如图3所示。PKS系统组态工具中提供一种SIM I／ O模件功能块来实现将一个S I M组态并分配给一个控 制器。当SIM功能块一旦指派并下装到指定的控制器， SIM和控制器之间便可以建立通讯关系，但这并不意味 着SIM和现场设备也建立了通讯关系，为了与现场设备 建立起通讯关系必须还要组态、指派下装串行接口通道阵列功能块(SI)到CM(控制模件)。SI阵列通道功能块有三种：
        Numeric(SINUMARRCH)：接收／发送数值型量，包 括整数、浮点数；
        Flag(SIFLAGARRCH)：接收／发送布尔量，即标志位；
        Text(SITEXTARRCH)：接收／发送字符型量。

        4.3组态说明(以SlNUMARRCH功能块为例)
        (1)每个SIM卡有32个软通道(Channel)，其中0～1 5通道与连接在FTA“A”板上的第三方设备的进行通讯，而16～31通道与通道与连接在FTA“B”板上的第三方设备的进行通讯。当只有1个FTA板时，那么这块FTA板必须配置成FTA“A”使用(即按1图将FTA 接到Power Adapter的“ChannelA”上)，且只能使用 0～1 5通道。
        (2) Control Builder中SI通讯功能块(软通道类 型)有三种：
        对于一个“SINUMARR CH”功能块(即一个软通道)，可接收／发送最多16个32位浮点数或32个16位 整型数。
        (3)组态
        具体组态见图4。
        Serial Link Device Address：为设备地址，即 Modbus ID；
        Starting Element Index：为接收／发送数据的起始地址，此为第三方厂家提供的，是modbus通讯寄存器首地址，1个寄存器地址存储一个1 6位二进制数；
        Number of Numeric Value：接收／发送的数据 的个数。
        其中Starting Element Index的设置也包含了接收／ 发送数据的类型，这是通过其最高位的数字来识别的(如 图4中的Starting Element Index设置为20020，其最高 位数字为2，表示接收／发送的数据类型为可读写的3 2 位浮点数)。
        这里需要注意的是一个S I N U M A R R C H块 (SIFLAGARRCH或SITEXTARRCH)只能设置为一种数 据类型，且接收／发送数据的地址必须是连续的。故 Number。of Numeric Value这一项设置的值是从起始 地址开始连续存储的数据的个数；如果第三方设备发 送／接收数据的Modbus存储地址是放在不连续的几个 地址段上，那么就必须用多个SINUMARRCH块来接收 不同地址段的数据。
        图4中右侧的Auxiliary Config Data的设置，仅需要配置第3和4行即可，如图4中红圈所示(图4红圈中 配置表示采用串行485通讯方式、通讯波特率为9600、 校验方式为奇校验)。

基于OPC的国产DCS与PLC的集成及应用

 

    火电厂中，一些辅助工艺如锅炉蒸汽吹灰系统的运行，与机组的安全经济运行有着密切的联系，一般采用可编程控制器（PLC）来进行控制。而DCS与PLC一般是不同的生产厂商提供的，设备具有不同的通信机制，由于不同软件中的通讯模块访问接口不尽相同，因而造成了工控软件相互之间不能通信，软件资源不能共享，数据没有实现整体管理，会使这些辅助工艺过程的控制成为“信息孤岛”。可采用OPC方式将这些系统的当前状态引入到DCS系统中，过程数据纳入DCS进行统一监视和管理，由集控运行人员集中监控，可减少监控点，节约了电厂的运行成本。

    本文将建立和利时DCS HOLLIAS-MACSV与西门子PLC S7-300基于OPC通信的网络控制系统。

1 基于OPC的DCS与PLC网络控制系统硬件方案

    OPC（OLE for Process Control，用于过程控制的对象链接与嵌入），是以微软公司的OLE/COM 和DCOM 机制作为应用程序的通信标准，采用客户——服务器结构。OPC客户程序通过接口与OPC服务器通信，间接地对现场数据进行存取。

    OPC作为硬件和软件之间的一个中间接口，使不同的客户软件能够访问任意的数据源。开发商可以开发一个高度优化的、可重用的OPC服务器访问底层的硬件，并将数据以OPC接口方式提供任何的具有OPC接口的客户端软件。

    硬件厂商为其设备开发一个通用的符合OPC规范的数据接口（即OPC Server），供其它系统读写信息，应用软件也通过OPC规范来读写硬件设备的信息（作为OPC Client）。用OPC技术可以实现全厂综合自动化，实现DCS、PLC、FCS等的无缝连接。

    OPC 的出现建立了一套符合工业控制要求的通信接口规范，它基于 Microsoft OLE（现在为ActiveX）、COM（Component Object Model）和 DCOM（Distributed Component Object Model）等技术。该技术完全支持分布式应用和异构环境下应用程序之间软件的无缝集成和互操作性，它使设备层、自动化层以及信息层之间的协同工作成为了可能，并且提供了工业自动化应用的统一数据传输平台，使异构系统之间的数据交换更为方便。

                               图1   基于OPC的DCS与PLC系统集成方案结构图

    DCS、PLC都具有OPC接口能力，采用OPC技术实现DCS与PLC系统集成的结构如图1所示。该方案具有以下主要特点：

    （1）都能将DCS数据库和PLC系统数据库在DCS中可以整合为一个数据库，完全实现在DCS上对辅助系统的监控。

    （2）DCS和SIEMENS PLC系统上位机软件组态王均基于OPC标准开发，且DCS的操作员站和PLC系统上位机均支持以太网通讯，因此易于实现。

    （3）OPC方案实际应用中可采用快速光纤以太网可保证网络的畅通和整个系统的性能，且网络拓扑结构简单，需要额外增加的设备较少。

    （4）当PLC系统发生双机热备切换时，DCS和PLC系统的通讯仍然能够正常进行，无需专门设计切换电路。

2 基于OPC的DCS与PLC集成控制系统软件设计

2.1 S7-300组态

    在燃煤锅炉运行中，受热面的积灰和结渣是不可避免的，严重积灰和结渣对于锅炉的正常运行非常不利。灰污的热阻很大，附着在受热面上将降低受热面的吸热能力，使得传热效率降低。炉膛及后续受热面传热效率降低将导致各个受热面的吸热量减少，炉膛出口以及最终的锅炉排烟温度升高，锅炉整体效率下降。一般而言，与清洁状况相比，受到污染后锅炉效率将降低1%～2.5%，排烟温度升高十几度。

    吹灰器运行后，锅炉排烟温度达到最低，锅炉效率得到最大值；随着时间推进，锅炉受热面集灰增加，锅炉排烟温度逐渐增加，效率逐渐减小。可见吹灰在锅炉运行中非常重要。积灰和结渣不仅使得受热面的吸热能力降低，而且会引起受热面表面温度过高，导致受热面金属超温和高温腐蚀，甚至出现管排爆漏。此外，较大的渣块坠落还会引发锅炉安全问题。

    蒸汽吹灰器一般装设在水冷壁、对流受热面及空气预热器处。蒸汽吹灰方式在现今我国电站锅炉和工业锅炉上应用最多，市场占有率最高。它的工作原理是：用过热蒸汽为介质，在0.8～0.2MPa（常用）的压力下，通过吹灰枪的喷嘴，直接冲击热交换器的表面，将表面的积灰去掉，防止结渣，一般能提高锅炉的热效率约1％~3％。

    蒸汽经过蒸汽门MSV进入吹灰蒸汽母管，疏水门OV通向疏水膨胀箱，用来将温度低的蒸汽排出，以免饱和蒸汽进入吹灰器损坏受热面。在开始吹灰前，应该先开启疏水门和蒸汽门，进行暖管，待吹灰母管蒸汽温度达到规定值后，再关闭疏水门，并开始进行吹灰。吹灰器投入后，启动电动机，通过减速器驱动过热吹灰器吹灰管边旋转边前进，同时开启蒸汽门。当吹灰器达到最大行程后，电动机反转，吹灰器退回到原始位置，关闭蒸汽门。

    根据吹灰系统工艺，进行吹灰系统的硬件和软件组态，下装。

2.2  WINDOWS XP操作系统的OPC通信的设置

    和利时DCS进行OPC通信方式之前进行如下设置：

    （1）“我的电脑”→“控制面板”→“管理工具”→“本地安全策略”→“安全选项”→“网络访问本地帐户的共享和安全模式” →右键“属性”→“经典”。

    （2）WINDOWS系统进行如下设置：

    “开始”→“运行”→“DCOMCNFG” →“组件服务”→“计算机”→“我的电脑”→工具栏“配置我的电脑”

              按钮→“COM安全”卡→“编辑限制”和“编辑默认值”选项全部点开，各增加一个组和名称“Everyone”，Everyone的权限中“允许”全“√”。

“开始”→“运行”→“DCOMCNFG” →“组件服务”→“计算机”→“我的电脑”→“DCOM配置”中选中“Kingview.view.1”→单击右键选“属性”→“标识”选项卡→“交互式用户”，确定。

    （3）关闭所有防火墙。

    （4）DCS与PLC上位机WINDON操作系统设置为同一“网段”、同一“工作组”、用同一用户名的相同密码登陆。

2.3  组态王的组态

    PLC上位机操作站监控软件采用组态王KINGVIEW6.53。

    组态王中“工程浏览器”中“设备”增加“OPC服务器”XT88\\hollysys.MacsOPCSvr.1，并设置。

    在组态王“数据词典”中另增加DCS与PLC需要交换信息的全部变量，由于DCS客户端只能对组态王服务器的内部变量通信，故所有的PLC的变量全部要传送给组态王的内部变量。如PLC输出Q4.0在组态王数据词典为I/O变量，变量名PLC2Q40，Q40为内部变量；在组态王“文件”→“命令语言”→“应用程序命令语言”中编如下程序：

    Q40=PLC2Q40；

    ……

    这样所有PLC的输入输出可通过OPC方式与DCS交换信息。

2.4  DCS的OPC配置及编程

    （1）“OPC服务器”的安装

    安装OPC服务器目录任意，不一定与和利时软件同目录。安装\SP2\OPClient\Patch→安装补丁。

    （2）控制算法组态

    启动控制算法组态，在系统中增加需要与组态王交换信息的所有变量（如Q40）为全局变量，完成后全部编译。启动数据总控，全部联编。然后下装操作员站，下装服务器。

    （3）OPC客户端设置

    安装HOLLYSYS MACSV OPC客户端程序OPCClient，然后进行配置与调试。在组态王处于运行时，输入组态王上位机的名称或地址，刷新，找到组态王的OPC服务器“Kingview.view.1”确定。进入HollySys Clinet进行配置与调试，增加标签，将PLC中需要上传的内部变量加入。修改“点名及项名”，应该定义为与MACSV控制器算法中的全局变量相同的名称，如“PLC2Q40”等，可观察所列数据与组态王同步变量，如图2所示。

                                 图2   HollySys OPC Client变量状态

    运行“操作员在线”，蒸汽吹灰系统的实时监控画面如图3所示，图中红色状态表示正在运行的吹灰器，由S7-300控制，运行状态就显示出来，集控运行人员可掌握相关信息，进行协调运行。

                    图3   基于OPC的DCS与PLC通信的吹灰系统实时监控画面


    电力工业正着眼于走出一条科技含量高、经济效益好、资源消耗低、环境污染小的新型工业化道路。为适应这一发展形势的需要，机组容量的不断增大，自动化水平不断提高，所采用的控制系统和设备也越来越多。由于制造商的不同，它们各自采用自己的通信协议，形成了基于PLC、DCS、FCS并存的各种工业控制网络。因此，在实际生产现场形成了异构网络构成的监控平台，不同的监控平台，对各种不同的生产现场或同一生产现场的不同部分进行实时监控，难以互相联系和数据共享，这就是“信息孤岛”的弊端。

    利用计算机和网络技术将各辅助系统的过程数据进行统一监视和管理，并可通过网络统一的接口将辅助系统的过程数据送至DCS集控室，实现对辅助系统的监控和仍至无人值守，减少监控点，节约了电厂的运行成本。考虑到系统整体的安全性、稳定性、扩展性和经济性， 采用了OPC方式实现了和利时DCS HOLLIAS-MACSV与西门子PLC S7-300通信的网络控制系统，使集控运行人员可监控与主机运行密切相关的辅助系统的运行情况，协调操作，以达到优化运行、节能增效的良好效果。根据试验测试和实际运行，采用OPC技术，实现电厂辅机无缝集成控制，对DCS系统的稳定运行几乎没有影响，系统安全性和可靠性大大增强，大大提高了电厂自动化水平，既节约了项目成本，也为电厂减人增效创造了条件，使电厂更加适应厂网分开、竞价上网的要求。

PLC 与DCS的通讯方式及SI应用

摘要：　PLC与DCS通讯方式有多种，本文着重介绍Honeywell TDC3000中的应用，特别是SI串行接口卡在这方面的应用，并举出应用实例。

关键词：PLC ，DCS， 通讯方式，SI　IOP， FTA，膨胀机。

引言：　化工区乙烯装置采用的是Honeywell TDC3000 DCS系统，这牵扯到要与许多PLC的通讯问题。因为在生产中操作人员要通过DCS的操作界面来了解所有系统的运行状况，这其中首当其冲的就是PLC，它应用在许多设备中，比如压缩机、膨胀机等。下面要涉及到就是几种基于Honeywell TDC3000的通讯方式：

一、 DCS与PLC通讯的三种方式:
1．1 LCN网络通过Hiway Gataway 连接到Data Hiway Port，具体如图：

1．2 LCN网络通过EPLCG(冗余)连接到各PLC，如图：

以上两种连接方法适合于较大规模的PLC通讯应用，具体的实现细节参照Honeywell详细介绍。而下面主要涉及的则是较小规模应用的通讯方式SI(Serial Interface)串行接口通讯方式。
1．3 SI 在DCS与PLC 的通讯中扮演很重要的角色。SI是可以组态在TDC3000系统APM(Application Process Module)中的卡件， 所占用的位置等同于DI、DO、HLAI等卡件，只是没有事实上的Slot位。其连接示意图如下：

二、通讯的接口和认可的设备：
在APM中，当把数据类型Array point (数组点)定义成外部IO操作时，该数据类型便可以连接到某SI卡件，并从中获取数据，而这些数据则是扫描自PLC子系统。每一个SI IOP(串行接口卡的IO处理器)可以通过电源适配器（Power Adapter）连接两个FTA，每个SI　IOP有３２个“虚”Slot位，前１６个可以组态在FTA#1，后１６个可以组态在FTA#2，且每个FTA可以有不同的接口，如Modbus接口和Allen-Bradley接口。

　　２．１　Ｍodbus接口所认可的设备Modicon 984 PLC及Honeywell 认可的其他设备，

　　２．２　Allen-Bradley接口所认可的设备Allen-Bradley PLC-2、3和5等等。

三、通讯协议和卡件型号：
　　每个SI FTA有一个同步或者异步通讯的接口，其支持RS-232和RS-422/485，其中Modbus 接口FTA支持两种协议，而Allen-Bradley 接口FTA只支持RS-232通讯。两种协议最表面的区别就是，RS-232对FTA和PLC连接的距离限于１５米，而RS-422/485则可达305米。

　　３．１　Modbus接口SI FTA的RS-232& RS-422/485协议时：

SI IOP Mode: MU-PSIM11
Power Adapter Mode: MU-TLAP02
FTA Mode: MU-TSIM12

3．２　　Allen-Bradley接口SI FTA的RS-232协议时：

SI IOP Mode: MU-PSIM11
Power Adapter Mode: MU-TLAP02
FTA Mode: MU-TSIA12

四、通讯过程说明：

　　通讯过程具体就是从PLC设备串行接口通过不同的协议设备读取过程数据到　　　　　　　FTA各个“虚”Slot中，然后通过SI IOP将数据写入APM的Image DataBase中，APM在一定的周期中将这些数据读取到组态所对应的SI Array Point中（对应的规则为分配的地址）。下图为通讯流程：

　　PLC中需要参与通讯的过程数据被组态在通讯寄存器中，位号与地址相对应，格式包含（组态地址＋过程数值＋校验位）的串行通讯数据块通过串行通讯线到达FTA后，在格式数据块中分离出来地址和过程数据，参考DCS的APM中组态的Slot对应的Array Point地址，并将数据传入正确的Array Point。在Modbus FTA 中数据以19.2Kbaud的速度被扫描，而在Allen-Bradley FTA 中每一个Array Point 都可以选择不同的扫描方式：
　　A、free runing(用户定义时间扫描)；
　　B、periodic（固定周期扫描）；
　　C、Report-by-except（事件触发扫描RBE）；
来组态，而在APM中，从Image DataBase中扫描数据则有以下三种速度（1/4秒、1/2秒、1秒）。

五、膨胀机PLC与DCS的通讯实例：

5．１该应用就是用SI 与DCS通讯的，将膨胀机的过程数据传给DCS，在进行量程和工程单位的转换。

５．２参数设置：
　　　膨胀机与DCS采用RS-485方式通讯，协议是标准的Modbus RTU,PLC设置地址是　１，　　
　　　波特率9600，选择偶校验。