洪春躍 金 姝 金建祥 賈勛慧

(浙江中控技術股份有限公司，浙江 杭州 310053)

0 引言

山東某化纖公司制氧站車間空分裝置使用了4臺Atlas壓縮機用于生成氧氣和氮氣等氣體。Atlas壓縮機內部采用了高效率的CAN總線，但是其無法和其他設備進行數據交互，因此，用戶無法更有效地控制壓縮機運行，這給用戶帶來了一定的不便，增加了控制難度。

針對Atlas壓縮機采用CAN總線的特點，浙江中控在該空分項目中采用WebField ECS-100 DCS控制系統(tǒng)，通過Profibus-DP總線實現對Atlas壓縮機的遠程監(jiān)控。

1 ECS-100 DCS控制系統(tǒng)特點

WebFiled ECS-100 DCS控制系統(tǒng)是浙江中控技術股份有限公司為適應網絡技術的發(fā)展而推出的基于網絡的現場控制系統(tǒng)［1］。該系統(tǒng)采用現場總線技術、冗余技術和開放的信息集成平臺技術，實現了控制系統(tǒng)的網絡化、智能化和數字化。ECS-100 DCS控制系統(tǒng)為工廠組建了一個開放式的全集成環(huán)境Workspace，實現了多種總線兼容和異構系統(tǒng)綜合集成的“智能化工廠”信息模型。

ECS-100控制系統(tǒng)由控制節(jié)點(包括控制站、通信接口等)、操作節(jié)點(包括工程師站、操作員站、服務器站、數據管理站)和通信網絡(管理信息網、過程信息網、過程控制網、I/O總線)等構成，方便實現生產過程信息的集中顯示、集中操作和集中管理。

2 設備配置和網絡結構

2.1 Atlas壓縮機的設備配置

用戶使用的Atlas壓縮機采用了 Elektronikon MkIV控制器，并且通過CAN總線進行多臺Atlas壓縮機的聯(lián)合控制。針對Atlas MkIV控制器，用戶配套了一塊通信接口處理器(CAN網關設備)ComBox-P［2］。該通信處理器為Profi-Can DP-Bridge，其一方面作為CAN總線的一個節(jié)點設備［3］，根據指令獲取指定CAN節(jié)點(壓縮機)的參數和運行信息;另一方面作為Profibus-DP從站，接收DP主站過來的指令，根據DP主站指令返回壓縮機實時數據信息。

ComBox-P通信處理器提供了2個9針串口。其中，標號為10X1的串口連接CAN總線，其CAN地址可以通過對應的撥號開關設置為20;標號為10X16的串口連接Profibus-DP總線，其DP地址可以通過對應的撥號開關設置為15，實現總線地址的設置。通過在這2個9針串口上連接相應的CAN總線電纜和DP總線電纜，可完成Atlas通信處理器的連接和設置。

2.2 ECS-100控制系統(tǒng)的設備配置

ECS-100控制系統(tǒng)提供了一塊Profibus-DP主站接口卡FW239-DP。作為ECS-100控制系統(tǒng)的SCnetⅡ網絡節(jié)點之一(在SCnetⅡ中，FW239-DP處于與主控制卡同等的地位)，FW239-DP接口卡在Profibus-DP總線中以主站形式存在［4］，它可以將標準Profibus-DP從站設備連入ECS-100系統(tǒng);通過SCnetⅡ站間的通信協(xié)議，可以對DP從站進行參數的讀、寫操作，并且可成功地與系統(tǒng)內控制站和操作站等進行信息雙向通信，使異構設備成為ECS-100 DCS的一部分(子系統(tǒng))。

2.3 系統(tǒng)互聯(lián)網絡結構

ECS-100控制系統(tǒng)通過FW239-DP主站接口卡和Atlas壓縮機的ComBox-P通信處理器實現DP總線的連接。其中，FW239-DP主站接口卡還通過以太網作為SCnetⅡ網絡的一個節(jié)點和DCS控制系統(tǒng)的主控制卡連接，構成系統(tǒng)的核心處理單元;而ComBox-P通信處理器則通過CAN接口和多臺壓縮機控制器進行連接。系統(tǒng)互聯(lián)網絡結構如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)互聯(lián)網絡結構圖Fig.1 The structure of the systematic interconnection network

3 組態(tài)軟件的設置和通信編程

3.1 參數的設置

系統(tǒng)的網絡連接完成后，還需要對Profibus總線及DP設備進行設置［5－8］。系統(tǒng)通過 FW239-DP卡配套的SYCON軟件實現DP參數的設置。設置過程如下:運行SYCON軟件，并導入ComBox-P設備描述文件Profi2Can.gsd;在SYCON軟件中新建一個項目并增加DP主站設備(FW239-DP)，地址設置為1;增加DP從站設備(ComBox-P)，地址設置為15;雙擊從站設備，在彈出的對話框中增加16字節(jié)的輸入和16字節(jié)的輸出，表示FW239-DP可以寫給ComBox-P設備16個字節(jié)的指令(指定需要獲取的壓縮機參數)，讀取Com-Box-P設備16個字節(jié)的信息(返回壓縮機指定參數的實時數據信息)。

在SYCON軟件中，除了對DP主站設備和從站設備進行設置，還需要對DP總線的波特率等參數進行設置。至此，保存配置軟件，完成DP參數的設置。

3.2 FW239-DP卡的通信編程

3.2.1 ComBox-P處理器通信格式解析

由于ComBox-P通信處理器輸入和輸出各為16個字節(jié)，因此，一次最多只能傳輸2個參數的實時數據。ComBox-P處理器根據從DP主站FW239-DP發(fā)送過來的16個字節(jié)命令信息進行分析。ComBox-P處理器的通信數據包格式如圖2所示(以傳輸1個參數信息的8個字節(jié)為例)。

圖2 通信數據包格式Fig.2 The format of the communication data packet

圖2中:第一個字節(jié)B0為數據標志頭，它含有功能碼(讀或者寫操作)和錯誤碼。完成一次數據通信后，數據標志頭需要更改，更改方法是對該字節(jié)的高3位進行改變，在讀實時數據的實際通信中，該字節(jié)可以在9、73、137、201 中循環(huán)選擇發(fā)送;B1 為壓縮機的CAN地址，DP主站可以通過改變該地址讀取多臺壓縮機的實時數據;B2、B3為壓縮機具體的參數地址，改變該地址，可以獲得空壓機的振動、油溫和油壓等實時數據;B4～B7為空壓機實時數據存儲區(qū)。DP主站發(fā)送數據時，B4～B7區(qū)域字節(jié)可以為空;DP從站(Com-Box-P通信處理器)返回數據時，實時數據就存放在B4、B5字節(jié)中，DP主站FW239-DP就可以讀出該實時信息并在DCS控制系統(tǒng)中進行顯示。

3.2.2 FW239-DP 卡的設置和編程

FW239-DP卡組態(tài)設置如圖3所示。

圖3 FW239-DP卡組態(tài)設置Fig.3 Configuration settings of FW239-DP module

根據ComBox-P通信處理器的數據處理規(guī)則，FW239-DP的設置如下。

① 運行ECS-100組態(tài)軟件SCKey，選擇 FW239-DP卡件，選擇SYCON軟件生成的DP配置文件。此時，在界面中形成位號信息，對全部位號選擇“受控”處理，并且指定受控主控卡地址，從而完成FW239-DP卡的設置。

② 在受控主控卡中進行程序編寫，同時，打開SCKey的圖形編程組件，插入發(fā)送命令模塊Atlas和讀取數據模塊ATLR，將得到的數據賦值給DCS位號，并且在監(jiān)控畫面中進行顯示。

③ Atlas和ATLR功能塊采用SCKey組態(tài)軟件自帶的ST語言編寫，實現了具體的指令選擇和數據解析工作。

Atlas指令選擇在ST段落中的編寫代碼大致如下。

4 結束語

由于Atlas壓縮機系統(tǒng)通過Profibus-DP總線成為了ECS-100 DCS控制系統(tǒng)的一個子系統(tǒng)，因此，操作人員可以在控制室中實時查看壓縮機的運行情況，并且對壓縮機發(fā)出啟/?？刂泼?，動態(tài)修改壓縮機的連鎖和報警參數。

對于CAN總線設備而言，它也可通過CAN網關設備，將通信方式轉換為同樣高效、安全的Profibus-DP總線通信，從而獲得大部分DCS控制系統(tǒng)的支持。通過Profibus-DP總線和CAN網關設備的應用，有效地解決了DCS控制系統(tǒng)對CAN總線設備進行可靠監(jiān)控的問題。

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