袁偉杰

（江西瑞林電氣自動(dòng)化有限公司，江西南昌330038）

隨著自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，集散控制系統(tǒng)DCS和可編程邏輯控制器PLC在自動(dòng)化領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛、復(fù)雜。由于前期規(guī)劃和一些專業(yè)設(shè)備的要求，目前在很多場(chǎng)合普遍存在DCS與其他控制系統(tǒng)或工控設(shè)備混合使用的情況。為了實(shí)現(xiàn)中央監(jiān)控室能夠監(jiān)視其他工控設(shè)備控制的系統(tǒng)運(yùn)行情況，以便現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備出現(xiàn)報(bào)警和故障時(shí)能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)處理，避免造成大的損失，需要實(shí)現(xiàn)DCS與PLC之間的數(shù)據(jù)通信。本文結(jié)合某冶煉廠二氧化硫風(fēng)機(jī)S7-1500 PLC和硫酸的橫河CENTUM VP型DCS之間的通信，探討通過(guò)DP/DP Coupler實(shí)現(xiàn)PLC主站與DCS主站之間通信的技術(shù)難點(diǎn)。

1 Profibus-DP通信原理分析

Profibus是一種用于工廠自動(dòng)化車間級(jí)監(jiān)控和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層數(shù)據(jù)通信與控制的現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到車間級(jí)監(jiān)控的分散式數(shù)字控制和現(xiàn)場(chǎng)通信網(wǎng)絡(luò)，從而為實(shí)現(xiàn)工廠綜合自動(dòng)化和現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備智能化提供可行的解決方案[1]。Profibus可提供Profibus-FMS、Profibus-DP以及Profibus-DA 3種協(xié)議類型，其中PROFIBUS-DP能精簡(jiǎn)7層通信標(biāo)準(zhǔn)模型中第一層和第二層的結(jié)構(gòu)，一定程度上提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率，主要應(yīng)用于現(xiàn)場(chǎng)、分布式I/O設(shè)備以及PLC間的通信過(guò)程。

Profibus-DP協(xié)議明確規(guī)定了用戶數(shù)據(jù)怎樣在總線各站之間傳遞，用戶數(shù)據(jù)的含義在Profibus行規(guī)中有具體說(shuō)明，同時(shí)Profibus行規(guī)還對(duì)Profibus-DP在不同領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行了詳細(xì)、精確的規(guī)定。在此行規(guī)下，不同廠商所生產(chǎn)的不同設(shè)備可實(shí)現(xiàn)互換使用。

Profibus的傳輸速率為9.6 kbps～12 Mbps。最大傳輸距離在傳輸速率為9.6～187.5 kbps時(shí)為1 000 m；傳輸速率為500 kbps時(shí)，為400 m；傳輸速率為1 500 kbps時(shí)為200 m；傳輸速率為3 000～12 000 kbps時(shí)為100 m；且如果便用中繼器，傳輸距離可延長(zhǎng)至10 km。其傳輸介質(zhì)可以是雙絞線，也可以是光纜，最多可掛接127個(gè)站點(diǎn)。

Profibus支持主—從系統(tǒng)、純主站系統(tǒng)、多主多從混合系統(tǒng)等幾種傳輸方式。主站具有對(duì)總線的控制權(quán)，可主動(dòng)發(fā)送信息。對(duì)多主站系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，采用主令牌方式傳遞信息，得到令牌的站點(diǎn)可在一個(gè)事先規(guī)定的時(shí)間內(nèi)擁有總線控制權(quán)，供事先規(guī)定好的令牌在各主站中循環(huán)最長(zhǎng)的1周時(shí)間。按Profibus的通信規(guī)范，令牌在主站之間按地址編號(hào)順序，沿上行方向進(jìn)行傳遞。主站在得到控制權(quán)時(shí)，可以按主—從方式，向從站發(fā)送或索取信息，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信。主站可對(duì)所有站點(diǎn)廣播（不要求應(yīng)答），或有選擇地向一組站點(diǎn)廣播。

圖1 DP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/p>

2 項(xiàng)目系統(tǒng)配置

本系統(tǒng)DP網(wǎng)絡(luò)拓?fù)淙鐖D1所示。系統(tǒng)中DP主站A采用橫河CENTUM VP型DCS集散控制系統(tǒng)，對(duì)整個(gè)煙氣制酸系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)控；DCS側(cè)配置橫河專用的DP通信卡ALP121。DP主站B采用的是西門子S7-1500系列PLC，實(shí)現(xiàn)對(duì)二氧化硫風(fēng)機(jī)的操作和監(jiān)視；PLC側(cè)配置西門子專用的DP通信卡CM 1542-5。通過(guò)DP/DP Coupler實(shí)現(xiàn)橫河DCS與西門子PLC主站之間的通信。

2.1 DP/DP Coupler模塊概述

DP/DP Coupler用于連接2個(gè)Profibus-DP主站網(wǎng)絡(luò)，以便在這2個(gè)主站網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，數(shù)據(jù)通信區(qū)最高可以達(dá)244字節(jié)輸入和244字節(jié)的輸出。各撥碼開關(guān)含義見表1。

表1 各撥碼開關(guān)含義

本項(xiàng)目DP/DP Coupler撥碼為：DP1、DP2的PS撥為ON，DP1、DP2的DIA撥為OFF，DP1、DP2的撥為ADDR OFF，DP1的地址撥成11，DP2的地址撥成11。

2.2 組態(tài)及通信編程

2.2.1 DCS側(cè)編程及其組態(tài)

打開SYCON軟件，導(dǎo)入DP/DP Coupler的GSD文件，在圖形編輯器中添加DP/DP Coupler節(jié)點(diǎn)。本系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)數(shù)為11，配置DP網(wǎng)的通信速率為187.5 kBits等，配置分別見圖2和圖3。

圖2 DP網(wǎng)絡(luò)配置

圖3 DP網(wǎng)絡(luò)參數(shù)

依據(jù)需要通信數(shù)據(jù)量的大小，在從站地址區(qū)中選擇相應(yīng)的通信格式進(jìn)行配置。本項(xiàng)目設(shè)計(jì)規(guī)劃為2組32個(gè)輸入字節(jié)的通信量，即在通信IO地址表配置2個(gè)64個(gè)字節(jié)的通信數(shù)據(jù)，配置見圖4。

圖4 DP從站數(shù)據(jù)交換區(qū)

通信地址表見圖5和圖6，配置步驟如下：1）Buffer欄設(shè)置64，占用了%ww0001～%ww0064通信地址塊；2）Program Name欄選擇ALR121模塊對(duì)應(yīng)的地址位代碼；3）Size欄設(shè)置32，32為第1個(gè)通信地址塊，大小為32個(gè)字節(jié)；4）Port欄設(shè)置為1，使用模塊端口1通信；5）Station設(shè)置為11，11為DP從站地址；6）Device&Address設(shè)置為1-1，前面1為第1個(gè)地址包，后面的1表示偏移地址區(qū)，1為從第1地址塊開始；7）Data Type設(shè)置問為16為有符號(hào)整形；8）在%ww0033行Size欄設(shè)置32，32為第2個(gè)通信地址塊，大小為32個(gè)字；9）在%ww0033行Port欄設(shè)置1，使用模塊端口1通信；10）在%ww0033行Station設(shè)置11，11為DP從站地址；11）在%ww0033行Device&Address設(shè)置2-1，2為第2個(gè)地址包，后面的1表示偏移地址區(qū)，1為從第1地址塊開始；12）Data Type設(shè)置為16位無(wú)符號(hào)整形。

圖5 通信地址配置1

圖6 通信地址配置2

2.2.2 PLC側(cè)編程及其組態(tài)

在TIA portal軟件硬件配置中添加DP/DP Coupler從站；在網(wǎng)絡(luò)組態(tài)里將CM 1542-5和DP/DP Coupler組態(tài)好進(jìn)行連接，并設(shè)置好DP地址和傳輸率。在智能從站配置中完成相應(yīng)的數(shù)據(jù)區(qū)配置，PLC通信連接及地址分配分別見圖7和圖8。

圖7 PLC通信連接

圖8 PLC通信地址分配

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在本項(xiàng)目中通過(guò)DP/DP Coupler實(shí)現(xiàn)了DCS主站和PLC主站之間的通信。相比主從通信方式，該方式更能提高系統(tǒng)穩(wěn)定性，相比硬接線方式節(jié)約了電纜和控制系統(tǒng)的成本，減輕了安裝施工的工作量，提高了工程實(shí)施進(jìn)度，并且能監(jiān)控更多的設(shè)備運(yùn)行參數(shù)，具有很好的推廣性。