和利时MACSV与西门子S7-200之间的通讯

和利时MACSV与西门子S7-200之间的通讯 摘 要：流程工业的大型设备通常由设备厂家配套的 PLC就地控制，为了能在中央控制 室 DCS系统的操作员站直接对设备进行监控，经常要做 DCS与 PLC的通讯。通过介绍和 利时 MACS系统与西门子 S7-200通讯的硬件配置及软件组态，为今后同行业类似工程的实 施提供了借鉴。 关键词：MACS系统 PLCS7-200通讯 MODBUS 协议 离婚协议模板下载合伙人协议 下载渠道分销协议免费下载敬业协议下载授课协议下载 0．引言 我公司 20万吨离子膜及 25万吨 VCM项目的集散控制系统（DCS）采用的是和利时公 司MACSV系统。项目中 2套空压制氮装置为浙江瑞气集团生产，其控制系统为西门子公司 S7-200型的 PLC。原 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 DCS与 PLC互为独立，由操作工在现场对空压制氮装置就地监控， 后来工艺人员提出直接在 DCS操作站上监控设备运行的要求，于是利用工厂停车检修的机 会对两套系统进行改造，实现了互相通讯。 1．系统组成 MODBUS协议的 PLC与MACSV系统的通讯有两种 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。一是直接在一台操作员站上 安装一块MOXA卡，通过此卡直接连接现场 PLC配备的 RS485口，两个 PLC现场直接并 联，如下图中的上部方框内的 PLC。二是增加一块和利时公司自产 FM020通讯模块，该模 块支持 Profibus-DP 总线协议与Modbus 协议，通过 Profibus-DP 总线与控制器进行参数与 数据交换实现 DP 从站功能，同时通过Modbus 通讯协议获取或下发Modbus 数据。FM020 模块在 Profibus-DP 一侧只能做 Profibus-DP 从站；在Modbus 一侧既可以做Modbus 主站， 也可以做Modbus从站。FM020 作为主站时最多可连接 18 个Modbus 从站，如图中右下方 虚线椭圆部分。由于厂家提供了 S7-200的 485接口和MOXA卡，经微机组人员讨论选用前 一种方案，MACSV作为主站，S7-200作为从站，整个网络结构如图所示。 1．1．DCS系统 本套装置 MACSV系统包括离子膜(0号域)、氯乙烯(1号域)、乙炔(2号域)三个域，由监 控网、系统网和控制网三个层次组成。每个域的 SNET相对独立，采用确定性实时以太网通 讯协议，保证网络安全。域间通过 MNET连接在一起，以太网通讯协议。三个域互为独立又 能在操作员站通过口令登录到不同的域而进行相互监控。监控网（MNET）主要节点为工程 师站、操作员站、服务器站；系统网主要节点为工程师站、服务器站、现场控制站。控制网 (CNET)位于现场控制站内部，主要有 DP主站(主控单元)和 DP从站(智能 I／O单元——输入／ 输出模块)。 1．2．PLC系统 两套 S7-200采用并联与 DCS通讯，每套系统包括 1台 K-TP178触摸屏、1台 CPU224XP CN、 1台 EM222 CN、1台 EM231 CN组成。触摸屏为现场显示工艺流程和工艺参数；CPU224XP CN 为中央处理单元（带 2个串行通讯口，port1与触摸屏通讯、port0口与 MACSV进行通讯）； EM222 CN为数字量扩展模块；EM231 CN为模拟量扩展模块。 1．3．MODBUS协议 MODBUS协议是主从站通讯协议，用异步串行口完成通讯，物理层采用 RS485或 RS232。 传输速率可以达到 115kbps，理论上可接（寻址）一台主站和至多 247台从站。受线路和设备 的限制，最多可接一台主站和 32台从站。MODBUS协议有两种传输模式，RTU方式通讯采 用 8位字节的二进制数据通讯，数据校验采用 CRC循环冗余校验，通讯速度较快；ASCⅡ方 式采用 7位 ASC码进行通讯，数据校验采用 LRC逻辑冗余校验，通讯速度较慢。在一个通 讯系统中，只能选用一种通讯方式，两种方式不能并用。MODBUS有两种通讯方式：应答方 式和广播方式。应答方式是主战向某个从站（地址为 1~247）发出命令，然后等待从站的应 答；从站接到主站命令后，执行命令，并将执行结果返回给主战作为应答，然后等待下一个 命令。广播方式是主站向所有从站（从站地址为 0）发送命令，不需要等待从站应答；从站 接到广播命令后，执行命令，也不向主站应答。 MODBUS通讯双方以寄存器将双方的数据对应起来，数据类型有数字量、模拟量两种， 寄存器地址分为四类：1）内部数字量保持线圈，寄存器地址以 1开头，地址表示为 1XXXX； 2）外部输入数字量线圈、继电器，寄存器地址以 2开头，寄存器地址表示为 2XXXX；3）外 部输入模拟量存贮器，寄存器地址以 3开头，地址表示为 3XXXX;4）内部模拟量保持寄存器， 寄存器地址以 4开头，地址表示为 4XXXX。 1．4．通讯的硬件配置 选用 0号域的 61#操作员站兼作通讯站。在通讯站主机上安装了 MOXA通讯卡（型号为 CP-132ULV2/PCI，2个 RS422/485串口）。DCS与 PLC之间通讯介质采用带屏蔽的双绞线，接 口采用 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 的 DB9串行接口。 PLC一侧接 DB9串行接口针脚的 3（+）、8（-），与 CPU自 带的 PORT0口相连；通讯站一侧接 DB9串行接口针脚的 3（+）、4（-）与 MOXA通讯卡所 带的串口连接。 2．软件组态 在做好硬件连接后，可以用 MODBUS从站主站模拟器进行测试。在笔记本上运行模拟 MODBUS从站模块 ModSim32.exe模拟现场 PLC。在通讯站运行模拟 MODBUS主站模块 modscan32.exe，运行设置如下： 1.运行 modscan32.exe 2.从菜单 connection中选择 connect对串口进行配置，参数与通信的设备设置相同。 3.Device ID 设置是通信的设备的站地址 4.选择 03：HOLDING REGISTER 5.按下“Reset Ctrs” 6.观察灰色区的数据内容如在尖括号内数据不断刷新就可以了 第4步可以根据实际选择，在第6步看到数据刷新就说明硬件的物理连接没有问题。 2．1．PLC软件组态 在原有软件编程的基础上新增加 MBUS_SLAVE和 MBUS_INIT两个控制功能块。 MBUS_SLAVE被用于为 MODBUS主设备发出的请求服务；MBUS_INIT被用于启用和初始化或 禁止 MODBUS通讯。如图所示： 能否通讯成功的关键是对 MBUS_INIT功能块进行设置。MODE选择 1，通讯地址设定 12， 通讯速率设定 9600，校验参数设定为 2偶校验，时延参数设定为 0，数字量通讯点数设定 128， 模拟量寄存器通讯的点数设定为 32，V内存中的字保持寄存器数目设定为 30，V内存中保持 寄存器的起始地址 VB1396。 2．2．DCS软件组态 通信执行文件名是MvModbusMDT.exe，该模块通过串口实现将现场遵循Modbus协议的 设备数据采集到MACSV系统中，并可给设备下发控制。本模块支持多种模拟量数据类型，支 持DCS系统多域，支持任意域中的服务器双网冗余。 采用标准MODBUS协议、RTU方式，作为MODBUS主站进行通信，支持功能码如下 01H 请求接收开关量 02H 请求接收开关量 03H 发送单个开关量 04H 请求接收模拟量 05H 发送单个开关量 06H 发送单个模拟量 0FH 发送多个开关量 10H 发送多个模拟量 模拟量支持多种数据类型可配，数据类型如下 1：无符号短整型（16bit） 2：有符号短整型（?15bit） 3：无符号整型（32bit） 4：有符号整型（?31bit） 5： 浮点型（32bit）数据的储存 格式 pdf格式笔记格式下载页码格式下载公文格式下载简报格式下载 为：字节2字节1字节4字节3 6： 浮点型（32bit）数据的储存格式为：字节4字节3字节2字节1 7： 浮点型（32bit）数据的储存格式为：字节1字节2字节3字节4 8： 浮点型（32bit）数据的储存格式为：字节3字节4字节1字节2 首先在通信站上正确配置文件MvModbusMDT.INI，该项目对本文件参数进行配置如下。 [COM_CONFIG]----串口配置 PORT=3----串口号 TIMEOUT=200----读串口数据超时时间，单位：毫秒 INSIDEINTERVAL=50----命令间间隔时间，单位：毫秒 OUTERINTERVAL=50----设备间间隔时间，单位：毫秒 BAUDRATE=9600----波特率，单位：位/秒 DATABIT=8----数据位，常用7位，8位 STOPBIT=1----停止位，常用1位，2位 PARITY=2----校验位（0-无校验，1-奇校验，2-偶校验） [COMMUNICATION_PERIOD]----通信周期配置 PERIOD=2000----通信周期，单位：毫秒 [SERVER_CONFIG]----MACSV服务器配置 SVRPORT=7325----MACSV服务器端口号，为7316-8000任一数字 DOMAINNUM=2----域的个数 [DOMAIN2_CONFIG]----第二个域的服务器参数配置 DOMAIN=1----MACSV服务器的域号 SERVER1=sever3----MACSV服务器1的名称 SERVER2=sever4----MACSV服务器2的名称 S1IP1=130.0.0.3----MACSV服务器1的IP地址1 S1IP2=131.0.0.3----MACSV服务器1的IP地址2 S2IP1=130.0.0.4----MACSV服务器2的IP地址1 S2IP2=131.0.0.4----MACSV服务器2的IP地址2 SUBSTATIONNUM=2----第二个域的子站个数 [DOMAIN2_SUBSTATION_ORDER]----第二个域的子站配置 ORDER1=12----第一个子站的站号 ORDER2=11----第一个子站的站号 [DOMAIN2_ARG_NUMBER]----第二个域的各子站通信协议数配置 SUB1_ARG_NUMBER=5----第一个子站的通信协议数 SUB2_ARG_NUMBER=5----第二个子站的通信协议数 [DOMAIN2_SUB1_ARG1]----第二个域第一个子站第一个协议的配置 FUNCTION=3----功能码 STARTADDR=0001----起始地址 POINTNUM=3----点数 POINT1=AM12_0001----第一个点点名 MULTIPLE1=1----第一个点缩放倍数 POINTTYP1=5----第一个点数据类型 ?? [DOMAIN2_SUB1_ARG2]----第二个域第一个子站第二个协议的配置 FUNCTION=1----功能码 STARTADDR=0000----起始地址 POINTNUM=8----点数 POINT1=DM12_0001----第一个点点名 ?? [DOMAIN2_SUB1_ARG5]----第二个域第一个子站第五个协议的配置 FUNCTION=2----功能码 STARTADDR=0000----起始地址 POINTNUM=4----点数 POINT1=DIM12_0001----第一个点点名 ?? [DOMAIN2_SUB2_ARG1]----第二个域第二个子站第一个协议的配置 FUNCTION=3----功能码 STARTADDR=0001----起始地址 POINTNUM=3----点数 POINT1=AM11_0001----第一个点点名 MULTIPLE1=1----第一个点缩放倍数 POINTTYP1=5----第一个点数据类型 ?? 读取和下发开关量数据时，点类型和放大倍数这两个参数无效，可以不做配置；采用 06H功能码下发单个模拟量数据时，点类型参数无效，默认的点类型为有符号短整型。 文件正确配置完毕后，将可执行程序MvModbusMDT.EXE，配置文件 MvModbusMDT.INI以及 pcomm.dll拷到同一安装目录下。运行MvModbusMDT.exe文件， 该文件通过串口将 PLC内的设备数据采集到MACSV系统中，并可给设备下发控制，如通 讯正常显示 X号设备第 X个协议的功能码 X正确，说明配置文件没有问题。 通讯站配置完毕，在工程师站打开数据库总控，选择 1号域工程，添加 AM（DM）中 间变量。点名为通讯站中的点名、点说明为 PLC通讯所读取的点解释、量程上下限根据实 际设定、站号设定为 0。配置完后进行数据库总控完全编译生成控制器工程文件，分别下装 服务器。在MACSV图形组态工具中对添加的变量进行动态组态，然后下装各个操作员站。 操作员既可看到 PLC通讯来的数据并可以控制。 3.结束语 到目前为止，各种数据采集、控制都运行正常。制氮机组上的各种数据都能在DCS中监 视，现场机组的启停在DCS上也能控制。使用MODBUS通讯结构简单、易维护、编程方便， 更重要是造价低廉大大降低了生产成本。