王 冰 李洪濤

(中國石油大連石化公司儀表車間)

非OPC傳輸RS485信號多系統(tǒng)顯示的實現(xiàn)方法①

王 冰 李洪濤

(中國石油大連石化公司儀表車間)

以實現(xiàn)港務(wù)車間現(xiàn)場流量計信號分別進(jìn)入儲運車間和港務(wù)PLC系統(tǒng)為例，介紹了兩種非OPC傳輸RS485信號多系統(tǒng)顯示方法，并比較了兩種方法的優(yōu)缺點。

數(shù)據(jù)傳輸方案 RS485 港務(wù)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) DCS系統(tǒng) Modbus

中國石油大連石化公司港務(wù)車間現(xiàn)有34臺質(zhì)量流量計，用于成品油的出廠計量。這些質(zhì)量流量計通過RS485通信方式將瞬時流量、累計流量、溫度和密度上傳至儲運車間HoneyWell TPS系統(tǒng)，計量中心通過OPC方式從儲運車間TPS系統(tǒng)讀取質(zhì)量流量計數(shù)據(jù)從而進(jìn)行計量管理。由于RS485信號傳輸只能單路傳輸，港務(wù)車間只能通過MES系統(tǒng)監(jiān)視流量計數(shù)據(jù)，導(dǎo)致港務(wù)車間監(jiān)視現(xiàn)場操作情況時需使用兩套系統(tǒng)(港務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)GE VersaMax PLC和MES系統(tǒng))，這給港務(wù)車間操作人員帶來極大的不便。為此，找到一個非OPC通信方案來實現(xiàn)港務(wù)與計量中心的質(zhì)量流量計信號同步顯示至關(guān)重要。

1 基于RS485通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸方案

港務(wù)車間現(xiàn)場流量計信號進(jìn)入的DCS系統(tǒng)和港務(wù)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是兩個獨立的系統(tǒng)，而這兩個系統(tǒng)均支持RS485通信，因此可以在兩個系統(tǒng)間使用RS485通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，具體的數(shù)據(jù)流向如圖1所示。

圖1 基于RS485通信技術(shù)的數(shù)據(jù)流向

1.1 硬件部分

在儲運車間和港務(wù)車間兩套系統(tǒng)之間就近敷設(shè)RS485通信電纜，為保證通信質(zhì)量，使用光纜作為RS485通信電纜。光纜從儲運車間DCS機(jī)柜間敷設(shè)至港務(wù)車間順岸碼頭機(jī)柜間，兩端使用光電轉(zhuǎn)換器連接兩套系統(tǒng)，一端接至TPS系統(tǒng)的SI卡，另一端接至GE VersaMax PLC CPU的數(shù)據(jù)通信端口(以減少購買通信卡的成本)。

1.2 軟件部分

由于TPS系統(tǒng)在RS485通信中無法作為通信從站，因此將TPS系統(tǒng)設(shè)為主站，PLC為從站。兩系統(tǒng)間的通信參數(shù)如下：

比特率 9 600bit/s

校驗位 無

停止位 1

在確定通信參數(shù)后，需要在TPS系統(tǒng)中使用CL語言進(jìn)行寫數(shù)據(jù)編程，部分程序如下：

SWQUENCE TARGET(HPM;POINT FLOW)

…

LOCAL:TRANS:ARRAY(1..62)AT FLOW.NN(1)//將CL數(shù)組與通信數(shù)組點形成映射，F(xiàn)LOW為從流量計采集來的通信數(shù)據(jù)點；

IF FLOW INITREQ=ON OR FLOW.BADPVFL=ON THEN GOTO STEP ONE//等待數(shù)據(jù)通信數(shù)組狀態(tài)正常；

S1:IF BAD(F401.PV)THEN GOTO S2//確定寫入PLC的數(shù)據(jù)不是壞值；

SET TRANS(1)=F401.PV//寫入數(shù)組；

…

編寫完程序后，在PLC側(cè)做好通信端口組態(tài)工作，同時在PLC的%R內(nèi)存區(qū)域規(guī)劃好數(shù)據(jù)區(qū)，確保寫數(shù)據(jù)時沒有地址沖突。

2 基于RS485的多主站多從站數(shù)據(jù)傳輸方案

RS485網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)為一主多從結(jié)構(gòu)，而在不使用OPC形式傳輸數(shù)據(jù)的情況下，實現(xiàn)碼頭數(shù)據(jù)傳輸至港務(wù)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)就需要多主站多從站的方式。為此，使用Modbus高級網(wǎng)關(guān)將一路RS485信號轉(zhuǎn)換為網(wǎng)絡(luò)信號，然后實現(xiàn)多主機(jī)顯示RS485信號，其設(shè)備型號為MGate MB3170/3270。最后，結(jié)合港務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)GE VersaMax PLC CPU的通信功能實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸目的。

2.1 硬件部分

MB3170/MB3270是高級Modbus網(wǎng)關(guān)，具有多種型號，外形小巧，可為工業(yè)Modbus網(wǎng)絡(luò)的整合提供最大的靈活性。MB3170/MB3270可以整合Modbus TCP、ASCII和RTU設(shè)備甚至是多主-從的混合網(wǎng)絡(luò)(包括串口master到串口slave，或者是同時到以太網(wǎng)master)。同時，MB3170/MB3270具有優(yōu)先級控制功能，允許緊急命令立即響應(yīng)。

基于RS485的多主站多從站數(shù)據(jù)傳輸方案部分硬件安裝圖(含數(shù)據(jù)流向)如圖2所示。

圖2 部分硬件安裝圖與數(shù)據(jù)流向

在大碼頭機(jī)柜間將原RS485信號電纜斷開，接入MB3170，然后使用普通以太網(wǎng)線將MB3170和MB3270連接，最后利用MB3270的兩個端口將現(xiàn)場來的RS485數(shù)據(jù)分別送至儲運車間DCS系統(tǒng)和港務(wù)車間數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

2.2 軟件部分

MB3170端口組態(tài)如下：

端口模式 RTU Master Mode

接口模式 RS485，2W

比特率 9 600bit/s

校驗位 ODD

停止位 1

流向控制 None

MB3270端口組態(tài)如下：

Port 1/Port 2端口模式 RTU Slave Mode

接口模式 RS485，2W

比特率 9 600bit/s

校驗位 ODD

停止位 1

流向控制 None

儲運DCS系統(tǒng)組態(tài)如下：

端口模式 Master

比特率 9 600bit/s

校驗位 ODD

停止位 1

由于港務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)使用GE VersaMax CPU作為數(shù)據(jù)采集的主機(jī)端，而其CPU不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，因此需要使用組態(tài)軟件編制通信程序，主要程序代碼如圖3～5所示。

圖3 程序段1

3 兩種方案的比較

方案1(第1節(jié))的優(yōu)點是整個系統(tǒng)新增設(shè)備少，實施簡單，組態(tài)方便，尤其是港務(wù)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不需要進(jìn)行復(fù)雜的編程；缺點是原HoneyWell TPS系統(tǒng)卡件性能較差，在RS485通信方式寫數(shù)據(jù)時，數(shù)據(jù)數(shù)量，需要限制在64個點以內(nèi)。所以方案1比較適合在數(shù)據(jù)通信量較少時使用。

圖4 程序段2

圖5 程序段3

方案2(第2節(jié))的優(yōu)點是通過新技術(shù)設(shè)備的使用，原RS485信號可以實現(xiàn)一路輸入多路輸出，輸出數(shù)據(jù)除了可以保持RS485信號輸出外，還可以通過Modbus TCP的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)采集；可以實現(xiàn)最多可達(dá)30臺主機(jī)的數(shù)據(jù)采集，同時數(shù)據(jù)信號數(shù)量不受限制。

4 結(jié)束語

為了通過非OPC通信方法來實現(xiàn)港務(wù)與計量中心的質(zhì)量流量計信號同步顯示，通過實踐，筆者設(shè)計了兩種RS485信號進(jìn)入多系統(tǒng)的方案。兩種方案均具有工作可靠、傳輸穩(wěn)定的優(yōu)點，是實用性極強的現(xiàn)場解決方案，但兩種方案的應(yīng)用場合不同，可根據(jù)適用環(huán)境選擇。

王冰(1979-)，工程師，從事自控專業(yè)施工管理工作，wangbing_dl@cnpc.com.cn。

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2017-06-15)