握手信號的應用解決AB PLC 5和DeltaV通信故障

蘭明光（中海石油（中國）有限公司崖城作業(yè)公司，廣東 深圳 518067）

1 引言

崖城Y13-1氣田原來DCS系統(tǒng)是由EMERSON ROSEMOUNT SYSTEM 3組成的，ESD系統(tǒng)是由Allen-Bradley PLC 5組成。這套DCS系統(tǒng)是20年前購買的，現(xiàn)在市場上很難找到備件，決定把它升級成EMERSON DeltaV 8.0系統(tǒng)。升級后DCS系統(tǒng)和 ESD系統(tǒng)的通信方式不變，由Allen-Bradley PLC 5的1771 KE模塊 （Series B）把DH+信號轉換成RS232信號，DeltaV系統(tǒng)是由可編程通信接口卡（Series 2）把Ethernet信號轉換成RS232信號，通過通信線把兩塊卡相連，再在各自的系統(tǒng)里做相應的設置，這樣兩個系統(tǒng)間的通信就建立起來了。在這個工作完成后的前5天，通信良好。之后3天在DeltaV的操作界面上能夠觀察到數(shù)據(jù)錯包和丟包現(xiàn)象，而且越來越嚴重，最后由于錯包和丟包太多，造成通信完全中斷，KE卡和可編程通信接口卡也出現(xiàn)紅燈報警[1]。影響了氣田的安全運行。

2 故障處理

為了解決這個問題，從硬件和軟件著手。硬件上更換了KE卡、可編程通信接口卡和通信線。軟件上重新檢查了通信設置，包括地址，波特率，校驗位和校驗方式[2]，確保這些設置在兩個系統(tǒng)是一致的。而且接線方式和參數(shù)設置和出廠測試是一樣的。又確認供電、溫度、濕度和噪聲等系統(tǒng)運行環(huán)境和升級前沒有變化。但是問題還是和以前一樣，正常運行幾天后，然后數(shù)據(jù)包出錯和丟失問題再次出現(xiàn)，最后通信完全中斷。

3 采用握手接線方式

在處理故障的時候發(fā)現(xiàn)RS-232的接線方式是把各自的DSR和DTR信號線短接，把握手信號旁通了，如圖1所示。筆者嘗試采用握手信號，把各自的DTR和DSR相接，如圖2所示[3]。

圖1 不握手接線方式

圖2 握手接線方式

4 結果

按圖2接線后，通信即時恢復，卡上紅燈報警消除，數(shù)據(jù)交換正常。到現(xiàn)在已經(jīng)運行了2年，再沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯或丟失和現(xiàn)通信中斷的情況，至此這個通信問題完全解決。

5 原因分析

既然兩個系統(tǒng)間的通信已經(jīng)建立而且開始時是正常的，只是過了一段時間才出現(xiàn)問題的。說明參數(shù)的設置應該是對的，有可能是由于數(shù)據(jù)量太大變成擁塞最后完全癱瘓的。那么采用握手信號來進行流量控制就正好能夠解決問題。而在廠家測試時也是沒有用握手信號但通信沒有發(fā)現(xiàn)問題，而且這也是DeltaV可編程通信接口卡手冊上允許的。廠家測試時可能是通信數(shù)據(jù)量較少，PLC網(wǎng)絡結構單一，測試時間也只有兩天，所以沒有暴露出問題。

流量控制，是為了保證傳輸雙方都能正確地發(fā)送和接收數(shù)據(jù)而不會丟失。如果發(fā)送的速度大于接收的速度，而接收端的處理器來不及處理，則緩沖區(qū)在一定時間后溢出，造成以后發(fā)送來的數(shù)據(jù)無法進入緩沖區(qū)而漏失[3]。解決這個問題的辦法是讓接收方通知發(fā)送端何時發(fā)送及何時停止發(fā)送。流量控制又稱為握手（Hand Shaking），常用的方式有硬件握手和軟件握手[4]。

我們采用了硬件握手方式。在接線上把對方DTR（Data Terminal Ready 和DSR(Data Set Ready)相連接，發(fā)送方通過DSR告訴對方我準備好了，如果接收方通過DTR回應說我也準備好了，那么發(fā)送方才開始發(fā)送數(shù)據(jù)，否則就等待，直到對方回應準備好[5]。CTS（Clear to send） 和RTS(Ready to Send) 信號沒有連接。

6 結語

接線方式改成采用握手信號后，運行了2年，再沒有出現(xiàn)數(shù)據(jù)包出錯或丟失的現(xiàn)象，更沒有出現(xiàn)通信中斷的情況，問題得到完全解決。實踐證明在PLC 5和 DeltaV采用RS-232串行通信時需要正確地連接成握手方式，有利于控制流量，否則在實際應用時由于數(shù)據(jù)交換量大和網(wǎng)絡結構復雜，會出現(xiàn)通信錯包，丟包堵塞，甚至中斷現(xiàn)象。

[1] 王志鵬, 可編程邏輯器原理與程序設計[M]. 北京: 國防工業(yè)出版社, 2005.

[2] ALLEN-Bradley Driver for DeltaV Series 2 Programmable Serial Interface Card User Manual, 2011,

[3] 陳光軍, 數(shù)據(jù)通信技術與應用[M]. 北京: 北京郵電大學出版社, 2005.

[4] 李斯偉, 雷新生, 數(shù)據(jù)通信技術[M]. 北京: 人民郵電出版社, 2004.

[5] 王華忠. 監(jiān)控與數(shù)據(jù)采集 (SCADA) 系統(tǒng)及其應用[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社, 2010.