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        基于modbus協(xié)議的S7—300PLC溫度數(shù)據(jù)采集

        2017-01-20 17:19:47寇洪濤
        中國新技術(shù)新產(chǎn)品 2017年1期
        關(guān)鍵詞:設(shè)備

        寇洪濤

        摘 要:錢家營礦600水泵房和850水泵房通過自動化改造,實(shí)現(xiàn)“有人巡視、無人值守”目的,把兩個水平的關(guān)鍵數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)饺V自動化平臺系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程開泵,實(shí)時監(jiān)測水泵的各項(xiàng)性能參數(shù),本文主要闡述如果通過modbus協(xié)議的RS485總線采集電機(jī)和水泵的溫度參數(shù)到PLC中,經(jīng)過PLC處理通過網(wǎng)絡(luò)模塊實(shí)時顯示在地面上位機(jī)界面。

        關(guān)鍵詞:modbus協(xié)議;溫度采集;水泵房;S7-300PLC

        中圖分類號:TN915 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A

        0.前言

        錢家營礦的涌水量比較大,共設(shè)置了3個水平的泵房,伴隨著全自動化礦井的建設(shè),需要對-600水泵房和-850水泵房進(jìn)行升級改造,水泵和電機(jī)的溫度參數(shù)保證著水泵的安全運(yùn)行,每個水泵房共設(shè)置10臺排水泵,每臺水泵通過YBD-200溫度巡檢儀進(jìn)行溫度采集,該儀表采用的是modbus協(xié)議通過RS485總線接口傳輸?shù)絇LC,經(jīng)過PLC處理,傳輸?shù)降孛嫔衔粰C(jī)實(shí)時顯示。

        1.溫度巡檢儀通信協(xié)議

        YBD200型儀表采用的是標(biāo)準(zhǔn)modbus協(xié)議,RTU傳輸模式。Modbus協(xié)議是一種主-從通信協(xié)議。任何時刻只有一個設(shè)備能夠在線路上進(jìn)行發(fā)送。由主站點(diǎn)管理信息交換,且只有它能發(fā)起。它會相繼對從站進(jìn)行輪詢。除非被主站批準(zhǔn),否則任何從站都不能發(fā)送消息。從站之間不能進(jìn)行直接通信。協(xié)議幀中不包含任何消息報頭字節(jié)或消息字節(jié)結(jié)束符。

        1.它的定義如下(見表1):

        從站地址:消息中的地址包含一個字節(jié),從站地址范圍是1…255。主設(shè)備通過將要聯(lián)絡(luò)的從設(shè)備的地址放入消息中的地址域來選通從設(shè)備。當(dāng)從設(shè)備發(fā)送回應(yīng)消息時,它把自己的地址放入回應(yīng)的地址域中,以便主設(shè)備知道是哪一個設(shè)備做出回應(yīng)。數(shù)據(jù):以二進(jìn)制代碼傳輸。CRC16:循環(huán)冗余錯誤校驗(yàn)。采用的是9600bps的波特率。字節(jié)數(shù)據(jù)格式:一位起始位,八位數(shù)據(jù)位,一位偶校驗(yàn)位,一位停止位。從站地址編號:儀表地址必須在1~255之間,且同一總線上,每個儀表的地址不可重復(fù)。當(dāng)字符間隔時間長于或等于3.5個字符時,即作為檢測到幀的結(jié)束。

        2.讀取寄存器

        主站請求(表2):

        從站響應(yīng)(表3):

        例如溫度巡檢儀的地址為10,利用串口調(diào)試軟件Com Monitor,進(jìn)行發(fā)送數(shù)據(jù):0A 03 00 00 00 07 05 73得到的數(shù)據(jù)為:0A 03 0E 00 C6 00 BA 01 0B 01 3C 01 8F 01 8F 01 8F DC ED,表示該儀表通信正常。

        3.硬件組成和接線

        水泵的電控系統(tǒng)主要由一臺集控柜和10臺就地柜等組成,集控柜安裝有315-2DP的CPU模塊和CP343-1的以太網(wǎng)模塊、CP340-RS422/RS485通信模塊以及數(shù)字量、模擬量輸入輸出模塊等,溫度探頭選用的是Pt100鉑電阻類型的,把7點(diǎn)的溫度數(shù)據(jù)接到Y(jié)BD-200型溫度巡檢儀對應(yīng)的端子上,一共采集10臺水泵的溫度數(shù)據(jù),每塊溫度巡檢儀均通過RS485總線接至集控柜中CP340-RS422/RS485的接口上,把10塊溫度巡檢儀的A端并聯(lián)的一起接到CP340-RS422/RS485的1#端子,B端并聯(lián)的一起接到CP340-RS422/RS485的2#端子即可,并且需要把CP340-RS422/RS485的5#端子進(jìn)行接地處理,抗干擾能力強(qiáng)。

        4. PLC程序的編寫

        現(xiàn)場使用YBD-200型溫度巡檢儀的地址編號為4-13,為了防止數(shù)據(jù)的讀取錯誤,編寫主站PLC程序時,可通過增計數(shù)器進(jìn)行從站地址4-13的輪詢,并設(shè)置0.5s時鐘寄存器進(jìn)行控制。為了保證發(fā)送報文的準(zhǔn)確性,發(fā)送報文之前先利用事先編好CRC校驗(yàn)子程序檢驗(yàn)一下,CRC校驗(yàn)子程序采用的是CRC16算法。

        PLC與溫度巡檢儀主要通過調(diào)用FB2、FB3系統(tǒng)塊實(shí)現(xiàn)主從站的請求和讀取功能。需要注意的是,調(diào)用FB2、FB3時,地址為CP340-RS422/RS485硬件組態(tài)時的地址352;主站請求時從DB3數(shù)據(jù)塊中的DBB0字節(jié)開始調(diào)用,字長為8。主站讀取從站數(shù)據(jù)時,從DB8數(shù)據(jù)塊中的DBB0字節(jié)開始寫入,DB8塊數(shù)據(jù)先進(jìn)行CRC子程序檢驗(yàn)其正確性,然后再編程實(shí)現(xiàn)分組對應(yīng)到DB7數(shù)據(jù)塊中,從DB7.DBD0字節(jié)定義存儲溫度巡檢儀4#地址數(shù)據(jù),依次是電機(jī)前軸、電機(jī)后軸、泵前軸、泵后軸、定子A相、定子B相、定子C相。依次類推,從DB7.DBD28開始存儲5#地址的7點(diǎn)溫度數(shù)據(jù),一共存儲10臺水泵的溫度參數(shù)。

        通過CP343-1以太網(wǎng)模塊將PLC中的數(shù)據(jù)可以全部接入全礦自動化平臺進(jìn)行數(shù)據(jù)共享,上位機(jī)利用西門子公司的wincc6.2進(jìn)行編寫繪制,通過編程實(shí)現(xiàn)將DB7中的溫度數(shù)據(jù)全部讀取到wincc中,同時也可以增加其他的故障信息。

        結(jié)語

        本文通過modbus協(xié)議RS485總線技術(shù)實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)場溫度的采集,但在現(xiàn)場使用中發(fā)現(xiàn),溫度巡檢儀的地址是固化的,如若巡檢儀損壞后,互換性較差,先已進(jìn)行溫度巡檢儀的升級,使每臺溫度巡檢儀的地址可在0~255之間任意調(diào)整,并將溫度巡檢儀使用的RS485總線模塊更換為MAX485具有光電隔離功能,大大增加了設(shè)備的安全性和穩(wěn)定性。

        參考文獻(xiàn)

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        [2]王海波.基于CP341的ModbusRTU通信的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].工礦自動化,2009,35(8):89-91.

        [3]耿蒲龍,宋建成.基于Modbus現(xiàn)場總線的綜采工作面大型設(shè)備監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)[J].煤礦機(jī)械,2007,28(2):127-130.

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