周永輝

【摘要】隨著微電子技術和大規(guī)模集成電路技術的迅速發(fā)展，微處理器芯片的處理功能不斷提高，價格不斷下降，這拓展了計算機技術一個新的廣闊應用領域，即嵌入式應用。這種應用的特點是將微處理芯片嵌入到各種設備、儀表中。而工業(yè)生產過程的控制系統(tǒng)正向智能化、數(shù)字化和網(wǎng)絡化方向發(fā)展。以某醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)，對SR93溫控儀表的通信方式進行改變，以PLC作為與現(xiàn)場儀器儀表Modbus通信的主設備，利用其成熟的通信功能實現(xiàn)與現(xiàn)場儀器儀表和上位機軟件之間的數(shù)據(jù)通信，同時還降低了開發(fā)難度。

【關鍵詞】通信；溫控儀表；PLC；PC

以PLC為核心的工控系統(tǒng)，一般皆由現(xiàn)場儀器儀表、PLC和PC機構成，三者之間需組成網(wǎng)絡實現(xiàn)相互間的信息交互，而且經(jīng)常會遇到不同廠商生產的儀器儀表或PLC之間需要完成通信。Modbus協(xié)議即為應此需求而開發(fā)出的主-從式通信協(xié)議，在無需進行通信編程的前提下，實現(xiàn)PC對PLC內部存儲區(qū)域的直接讀、寫操作。通過Modbus協(xié)議，PLC與PLC、PLC與其他設備之間，即可方便地實現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

一、醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)介紹

某醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)采用兩極監(jiān)控方式：上位機以標準工業(yè)控制計算機ARK5260作為主要人機界面，完成對下位機的監(jiān)控及管理等功能；下位機以S7-300PLC為控制核心，構成基礎測控層，完成現(xiàn)場的數(shù)據(jù)采集和過程控制。

為了提高通信質量，改為以PLC作為與SR93溫控儀表通信的主設備，相較于PC，雖然PLC有支持Modbus協(xié)議的通信接口，但一般都需要用來與PC通信，為了與現(xiàn)場儀器儀表組成Modbus通信網(wǎng)絡，就需要購買包含有多個支持Modbus通信接口的PLC或加入專門的通信模塊。

以PLC作為通信網(wǎng)絡的主設備，不但提高了通信質量，而且上位機軟件只需實現(xiàn)PC和PLC的通信協(xié)議，避免了多協(xié)議并存的現(xiàn)象。更重要的是，PLC只需要調用其內部通信命令就可以便捷地實現(xiàn)與現(xiàn)場儀器儀表的通信。

二、通信程序設計

以PLC作為SR93溫控儀表Modbus通信的主設備，不但要改變通信硬件和現(xiàn)場通信網(wǎng)絡的布線，還需編寫PLC和SR93溫控儀表的通信程序，以及PC和PLC的通信程序，才能夠將SR93溫控儀表加入控制系統(tǒng)的通信網(wǎng)絡。

（1）PLC和SR93溫控儀表的通信程序。與SR93溫控儀表通信，PLC程序的設計是一個重要環(huán)節(jié)。根據(jù)控制要求，PLC程序包括讀取數(shù)據(jù)程序和寫數(shù)據(jù)程序。在PLC與多個現(xiàn)場儀器儀表的通信過程中，讀取現(xiàn)場儀器儀表數(shù)據(jù)的過程是連續(xù)的，而往現(xiàn)場儀器儀表中寫數(shù)據(jù)僅在需要時才進行。

（2）讀取數(shù)據(jù)程序。在S7-300PLC系統(tǒng)，調用CP341的功能塊FB8和FB7，就能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收。執(zhí)行完FB8后，調用FB7接收SR93溫控儀表的應答命令，根據(jù)儀表地址為SR93溫控儀表分別分配DB1、DB2、DB3和DB4存儲應答命令。

讀取數(shù)據(jù)的最高一位的處理方法為：將讀取到的ASCII碼數(shù)據(jù)減去30，得到的結果與9比較，如果結果大于9則說明為A～F中的數(shù)值，再將結果減去1，然后左移12位，與F000進行按位與運算，得到高位的數(shù)據(jù)。其他位的數(shù)據(jù)處理與此類似，只是左移位數(shù)和按位與運算不同，將所得到的4個數(shù)值相加后得到最終讀取的數(shù)值。將分解出來的數(shù)據(jù)存儲在分配好的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)后，上位機程序便可以讀取到這些數(shù)據(jù)。

三、采用PLC實現(xiàn)通信設計的優(yōu)勢

在另一例醇胺—砜胺—水溶液平衡溶解度測量裝置控制系統(tǒng)中，直接采用PLC作為與現(xiàn)場儀器儀表通信的主設備，不僅為設計人員節(jié)省了大量的編程工作量，而且系統(tǒng)穩(wěn)定，通信質量高。

PLC強大的通信功能，使其穩(wěn)定性高，抗干擾能力強，特別是編程簡單，不需要進行通信編程，而且不需要RS232/485轉換器，降低了系統(tǒng)對硬件、軟件方面的要求。對比分析的結論是：在以PLC為控制核心的工業(yè)控制系統(tǒng)中，與現(xiàn)場儀器儀表的Modbus通信上具有更多優(yōu)勢。

在醇胺法高壓脫硫自控系統(tǒng)中采用PLC取代PC作為與現(xiàn)場儀器儀表通信的主設備，就近與現(xiàn)場儀器儀表連接，實現(xiàn)了基于Modbus協(xié)議，并通過PLC的高速實時網(wǎng)絡實現(xiàn)對現(xiàn)場儀器儀表的遠程監(jiān)控，很好地克服了PC直接與現(xiàn)場儀器儀表通信的缺點，顯著增強了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，同時通信速率和成功率明顯提高。

參考文獻

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