濟(jì)寧高新區(qū)創(chuàng)業(yè)中心博士后工作站 北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院 山東航向電子科技有限公司濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 孟凡文 王友權(quán)濟(jì)寧高新區(qū)創(chuàng)業(yè)中心博士后工作站 北京航空航天大學(xué)電子信息工程學(xué)院 山東航向電子科技有限公司 楊東凱濟(jì)寧職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系 張玉香

基于MODBUS協(xié)議的Rockwell控制器與MCGS數(shù)據(jù)辨識(shí)與通信

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在熱力站供熱監(jiān)控系統(tǒng)中，需要實(shí)現(xiàn)MCGS觸摸屏與Rockwell控制器的實(shí)時(shí)通訊與控制。對(duì)于供熱系統(tǒng)熱力子站，采用Rockwell公司Micro 2080實(shí)現(xiàn)供熱自動(dòng)控制，并通過(guò)MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)與昆侖通態(tài) TPC1061Ti觸摸屏的通信，實(shí)時(shí)顯示溫度、壓力和流量等熱力參數(shù)，并在觸摸屏上進(jìn)行循環(huán)泵、補(bǔ)水泵的頻率設(shè)定和智能閥門閥位設(shè)定，通過(guò)設(shè)定補(bǔ)水泵的啟停壓力實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)自動(dòng)補(bǔ)水功能。

熱網(wǎng)監(jiān)控；Micro2080 Controller；MODBUS協(xié)議；MCGS觸摸屏

1.前言

Modbus協(xié)議是由施耐德電氣公司于1979年發(fā)明的，是全球第一個(gè)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的總線協(xié)議[1-2]。它是一個(gè)工業(yè)通信系統(tǒng)，由帶智能終端的可編程序控制器和計(jì)算機(jī)通過(guò)公用線路或局部專用線路構(gòu)建而成。它包括硬件和支持軟件，主要應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)交換和過(guò)程監(jiān)控等自動(dòng)檢測(cè)和控制領(lǐng)域。

目前，小區(qū)換熱站大都采用人工值守，要根據(jù)用戶回水壓力和供熱溫度變化情況手動(dòng)啟停循環(huán)泵和補(bǔ)水泵，耗費(fèi)人力，并且能源損耗較大。而采用自動(dòng)控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)熱力站的無(wú)人值守自動(dòng)控制，并在現(xiàn)場(chǎng)采用觸摸屏實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，可節(jié)約人力成本，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性[3-6]。本系統(tǒng)是以RJ45網(wǎng)絡(luò)接口作為通訊物理接口，現(xiàn)場(chǎng)控制器PLC與觸摸屏遵循基于TCP/IP的MODBUS協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊。采用國(guó)產(chǎn)昆侖通態(tài)的MCGS觸摸屏實(shí)現(xiàn)與羅克韋爾公司Micro2080 Controller的數(shù)據(jù)交換，并在觸摸屏上進(jìn)行水泵的自動(dòng)啟停和閥門閥度控制。

2.熱力站供熱工藝及監(jiān)測(cè)參數(shù)描述

來(lái)自熱力首站的一次高溫水進(jìn)入換熱器，經(jīng)換熱后溫度降低，返回到一次回水管路進(jìn)入熱力首站加熱。用戶二次網(wǎng)回水進(jìn)入換熱器進(jìn)行加熱，升溫后通過(guò)二次網(wǎng)管路送給用戶。

本地觸摸屏要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)熱力管網(wǎng)數(shù)據(jù)，比如一次管網(wǎng)進(jìn)水和回水的溫度、壓力，二次管網(wǎng)進(jìn)水和回水的溫度、壓力，一次管網(wǎng)智能閥門開(kāi)度，循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的工作頻率和電流，一次網(wǎng)回水流量，還要監(jiān)測(cè)工頻補(bǔ)水泵、變頻補(bǔ)水泵、工頻循環(huán)泵和變頻循環(huán)泵的啟停狀態(tài)，通過(guò)觸摸屏實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的控制，比如閥門開(kāi)度、循環(huán)泵和補(bǔ)水泵的啟停和頻率設(shè)定。上述開(kāi)關(guān)量和模擬量的監(jiān)測(cè)與控制都要通過(guò)觸摸屏與現(xiàn)場(chǎng)PLC的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通信來(lái)實(shí)現(xiàn)。

有些通信協(xié)議是觸摸屏公司為支持特定的PLC所定制的，如專為羅克韋爾公司定制的Compalt Logix TCP協(xié)議，有的通信協(xié)議則是通用的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，如MODBUS數(shù)據(jù)通信協(xié)議等，本文研究的內(nèi)容就是通過(guò)MODBUS協(xié)議實(shí)現(xiàn)MCGS觸摸屏與Rockwell PLC的數(shù)據(jù)通信。

3.MODMUS協(xié)議下的Rockwell PLC 與觸摸屏通信

本次熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)中，根據(jù)供熱小區(qū)規(guī)模不同采用不同的PLC控制系統(tǒng)。對(duì)于小型單機(jī)組供熱站，采用AB 公司的小型PLC MICRO 2080系列。它采用莫迪康公司的MODBUS協(xié)議作為通信標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)觸摸屏數(shù)據(jù)與PLC數(shù)據(jù)的信息交換。其中，數(shù)字量輸

Data Detecting and Communication of Rockwell Controller and MCGS based on MODBUS Protocol

Meng Fanwen1,2,3,4，Wang Youquan1，2，3,4Yang Dongkai1,2,3，Zhang Yuxiang4
（Post-doctoral Work Station of Innovation Center of Ji’ning Hi-Tech District；2.Electronic and Information Engineering College，Beihang University；3.Shandong Navigation Electronic Technique Co. Ltd；4.Mechanical and Electrical Engineering Department，Ji’ning Polytechnic）

In heat station monitor system，the communication and control between touching screen and Rockwell controller is necessary to realize auto control. For single set system，Micro 2080 PLC is used to implement auto control of the system. MODBUS protocol is utilized to realize the communication between PLC and TPC1061Ti touching screen. Thus the parameters such as temperature，pressure，fow are obtained and displayed. The frequency of cycle pump，water supplement pump and the valve position can be conveniently set on the screen. Starting pressure and stopping pressure of the water supplement pump are set to realize the auto water supplement function.

Heat net detecting and monitoring；Micro2080 Controller；MODBUS protocol；MCGS touching screen

博士后課題：基于北斗的農(nóng)田作業(yè)系統(tǒng)；國(guó)家星火計(jì)劃項(xiàng)目：農(nóng)機(jī)具覆蓋件的快速反求與數(shù)字建模技術(shù)及推廣（編號(hào)：2012GA740103）；橫向課題項(xiàng)目：濟(jì)寧東郊熱電廠熱網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)下位機(jī)設(shè)計(jì)。