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          系統(tǒng)間通訊中橋的使用

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          作者:邵玉華 段秀發(fā) 時間:2006-08-21 來源:電子產(chǎn)品世界 收藏

          摘要:    本文描述了系統(tǒng)間不能直接進(jìn)行數(shù)據(jù)交換時,采用稱之為橋的中間載體而實(shí)現(xiàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的方法。

          關(guān)鍵詞:    TS3000;PLC;DCS;;橋

          引言

          隨著通訊技術(shù)的快速發(fā)展,工業(yè)控制系統(tǒng)間的通訊也在迅猛的發(fā)展。在上世紀(jì)八十年代以前,工業(yè)控制系統(tǒng)間幾乎不進(jìn)行任何數(shù)據(jù)交換,每套系統(tǒng)都各自控制自己的設(shè)備。九十年代后,由于計(jì)算機(jī)技術(shù)、通訊技術(shù)及通訊協(xié)議的逐步標(biāo)準(zhǔn)化,工業(yè)控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換也漸漸地發(fā)展起來?,F(xiàn)在工業(yè)控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換已成為大型工業(yè)設(shè)備控制中關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。在一套大型工業(yè)設(shè)備的控制中,根據(jù)各設(shè)備生產(chǎn)工藝的不同,要求采用不同的控制手段進(jìn)行控制,以實(shí)現(xiàn)控制的優(yōu)化,達(dá)到提高生產(chǎn)效率、保證生產(chǎn)安全、降低生產(chǎn)成本、減少投資的目的。這樣控制系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的交換就成為必然,然而有時需要進(jìn)行通訊交換數(shù)據(jù)的各控制設(shè)備的通訊協(xié)議不一致,或者缺少同一通訊協(xié)議的硬件或驅(qū)動軟件,從而造成控制設(shè)備間無法進(jìn)行通訊。此時采用橋,即中間載體,就可實(shí)現(xiàn)各控制設(shè)備間的通訊,從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換的目的。

          撫順石油二廠150萬噸/年重油催化裂化裝置于2000年6月建成投產(chǎn),2001年6月對催化機(jī)組控制系統(tǒng)進(jìn)行改造,機(jī)組控制及ESD緊急停車系統(tǒng)采用美國TRICONEX公司的TS3000三重化冗余系統(tǒng)、其他設(shè)備的控制仍采用日本橫河公司的CENTUM集散控制系統(tǒng)。在出廠驗(yàn)收測試(FAT)時發(fā)現(xiàn),TS3000系統(tǒng)無法與前期上馬的CENTUM集散控制系統(tǒng)進(jìn)行通訊,原因在于合同簽定及購貨時均未發(fā)現(xiàn)缺少了CENTUM系統(tǒng)中所需要的TS3000系統(tǒng)的通訊驅(qū)動程序。此時離生產(chǎn)日期已經(jīng)很近,沒有再采購的時間。如果因此而延誤開車時間,將給工廠造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。經(jīng)TRICONEX公司北京工程中心與撫順石油二廠緊急磋商后,決定采用日本三菱公司的A系列PLC作為TS3000系統(tǒng)與CENTUM系統(tǒng)間通訊的橋,從而實(shí)現(xiàn)兩套系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)交換。本文就是論述這一方案是如何實(shí)現(xiàn)的。

          硬件實(shí)現(xiàn)

          TS3000系統(tǒng)采用4119EICM型智能通訊卡,它有五個25針D型通訊接口,分別為1、2、3、4、5。1、2、3號接口為MODBUS串行通訊接口,可進(jìn)行RS232/RS422/RS485通訊;4號接口也是串行通訊接口,專用于TS3000組態(tài)軟件TS1131于控制器間的通訊;5號接口是并行通訊接口,用于連接打印機(jī)。
          三菱公司的A系列PLC由一塊四槽底板、一塊電源卡、一塊CPU卡(A2AS)、一塊MODBUS通訊卡(A1SJ71UC24-R2-S2)及一塊RS232(A1SJ71UC24-R2)通訊卡構(gòu)成。

          CENTUM系統(tǒng)采用ACM11通訊卡,可進(jìn)行RS232串行通訊。

          由于三菱A系列PLC在串行通訊中不能作為主站使用,只能作為從站,因此TS3000系統(tǒng)和CENTUM系統(tǒng)都作為主站。首先TS3000系統(tǒng)通過4119EICM型智能通訊卡與三菱PLC的MODBUS通訊卡(A1SJ71UC24-R2-S2)、以MODBUS MASTER SLAVE通訊協(xié)議將數(shù)據(jù)寫入三菱PLC中,然后CENTUM系統(tǒng)通過ACM11通訊卡與三菱PLC的RS232(A1SJ71UC24-R2)通訊卡、以MODBUS通訊協(xié)議再從三菱PLC中讀取數(shù)據(jù)。結(jié)構(gòu)圖示于圖1。

          圖1  系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
           
          TS3000系統(tǒng)的EICM卡與CENTUM系統(tǒng)的ACM11的通訊接口都是25針D型,而三菱PLC的通訊卡A1SJ71UC24-R2-S2和A1SJ71UC24-R2的接口卻是9針D型。因此通訊線需要25針到9針的轉(zhuǎn)換。EICM卡與A1SJ71UC24-R2-S2卡之間通訊線的接法見圖2;A1SJ71UC24-R2卡與ACM11卡之間通訊線的接法見圖3。

          圖 2  EICM卡與A1SJ71UC24-R2-S2卡之間通訊線的接法

          圖3   ACM11卡與A1SJ71UC24-R2卡之間通訊線的接法

          軟件的實(shí)現(xiàn)

          在工業(yè)控制系統(tǒng)領(lǐng)域中,系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的交換都是利用數(shù)據(jù)的地址實(shí)現(xiàn)。各系統(tǒng)數(shù)據(jù)地址的定義雖不盡相同,但多數(shù)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)地址都是按照MODBUS通訊協(xié)議定義,因此多數(shù)系統(tǒng)間數(shù)據(jù)的交換不存在問題。

          TS3000系統(tǒng)將數(shù)字信號寫入三菱PLC中的組態(tài)方案如圖4。

          圖4  Triconex 的TS3000系統(tǒng)通訊組態(tài)方案 

          TS3000系統(tǒng)中數(shù)字信號的地址與三菱PLC中數(shù)字信號的地址對應(yīng)關(guān)系如下:
          02001  ------  M0
          02002  ------  M1
          02003  ------  M2
                  ------------------
          03000  ------  M999
          03001  ------  L0
          03002  ------  M1001
          03003  ------  M1002
            ------------------
          03998  ------  M1997
          03999  ------  M1998
          04000  ------  M1999       
                
          當(dāng)給模擬信號組態(tài)時卻出現(xiàn)了意想不到的情況。TS3000系統(tǒng)將模擬信號的地址定義為4xxxx,而三菱A系列PLC卻將模擬信號的地址定義為3 xxxx。因此TS3000系統(tǒng)無法將模擬信號寫入三菱PLC中。如上所述,數(shù)字信號能夠?qū)懭隤LC中,于是在TS1131組態(tài)軟件中將一個模擬信號的16位二進(jìn)制碼分解成16個數(shù)字信號,然后用將數(shù)字信號寫入PLC的方法將分解得到的16個數(shù)字信號寫入到PLC中。在三菱A系列PLC中,用PLC組態(tài)軟件的梯形邏輯圖將這16個數(shù)字信號合成一個十進(jìn)制數(shù),這樣在三菱PLC中就恢復(fù)了這個模擬信號,于是TS3000系統(tǒng)與三菱PLC之間的模擬信號的傳輸問題就得到了徹底的解決。

          TS3000系統(tǒng)將模擬信號寫入三菱PLC中的組態(tài)方案如圖5。

          圖5  Triconex 的TS3000系統(tǒng)將模擬信號寫入三菱PLC中的組態(tài)方案

          TS3000系統(tǒng)將信號寫入三菱PLC后,數(shù)字信號就存在于相應(yīng)的地址,模擬信號也以數(shù)字信號的形式存在于相應(yīng)的地址中,所以PLC雖然是從站,但也要完成一項(xiàng)任務(wù),既恢復(fù)模擬信號——將在TS1131組態(tài)軟件中將模擬信號分解成的16個數(shù)字信號再合成模擬信號。PLC的組態(tài)軟件語言為梯形邏輯圖,其組態(tài)方法如圖6。

          圖6  三菱PLC恢復(fù)模擬信號的梯形邏輯圖
           
          這樣在三菱PLC中,數(shù)字信號存放在中間繼電器M中,模擬信號存放在數(shù)據(jù)寄存器D。CENTUM系統(tǒng)只要從相應(yīng)的中間繼電器M及數(shù)據(jù)寄存器D中將數(shù)字信號和模擬信號分別讀取出來,那么TS3000系統(tǒng)與CENTUM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換就完全實(shí)現(xiàn)了。

          結(jié)語

          當(dāng)兩套控制系統(tǒng)之間通訊不能實(shí)現(xiàn)時,利用兩套控制系統(tǒng)都能夠交換數(shù)據(jù)的第三設(shè)備作為橋,從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)交換不失為一種很好的解決方案。

          參考文獻(xiàn):
          1.  TRICONEX TS3000編程組態(tài)手冊
          2.  三菱A系列PLC編程組態(tài)手冊
          3.  InTouch組態(tài)手冊



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