M-System多點溫度采集與CS3000的通信實現

司濤濤 張志寬

(1.河南佰利聯化學股份有限公司，河南 焦作 454000；2.昊華宇航化工有限責任公司，河南 焦作 454000)

昊華宇航化工有限責任公司的為了擴產和使用低汞觸媒，在其24萬t燒堿與20萬t PVC系統上新增了14臺轉化器，每臺轉化器有8個溫度點，總計112個溫度點，這些溫度點要與中央控制樓的DCS系統實現數據通信。

此次項目改造中，多點溫度采集器選用的是M-System Co.,Ltd.的R3系列，DCS仍用擴產前的CS3000系統。因此，需要解決M-System多點溫度采集系統與CS3000的通信，并完成其在CS3000系統的組態工作。

1 多點溫度采集系統與CS3000的通信①

昊華宇航化工有限責任公司新增的14臺轉化器上，每臺轉化器需要4支雙芯E型熱電偶進行溫度測量，共需采集112個溫度點；從熱電偶到熱電偶輸入模塊采用Ex補償導線連接；考慮系統余量共用18塊8點熱電偶輸入模塊R3-TS8W分4個遠程控制站，安裝在現場的4臺防爆箱內(1號站和2號站各5塊熱電偶輸入模塊，3號站和4號站各4塊熱電偶輸入模塊)。每站配有底板R3-BS10-R、電源塊R3-PS3-R和通信模塊R3-NM1-N各一塊。

1.1 通信模塊R3-NM1-N的設定

通信卡R3-NM1-N的視圖如圖1所示。

設定該通信卡的步驟和方法如下：

a. 通過SA1和SA2設定節點地址(即站址設置)。用兩個旋轉開關SA1和SA2設定十六進制節點地址，具體為：1號站SA1為0，SA2為1；2號站SA1為0，SA2為2；3號站SA1為0，SA2為3；4號站SA1為0，SA2為4。

a. 正視圖

b. 右視圖

b. 各站通過通信設定DIP開關SW6-1和SW6-2設定通信波特率，出廠時SW6-1和SW6-2都處于“OFF”位置、默認38.4kbit/s，本項目選用9 600bit/s的波特率，故將SW6-2置于“ON”位置，SW6-1保持“OFF”不變；各站通過SW6-3和SW6-4設定通信奇偶校驗，出廠時SW6-3和SW6-4都處于“OFF”位置、默認無奇偶校驗，本項目無奇偶校驗，故SW6-3和SW6-4保持“OFF”不變；各站通過SW6-5設定數據類型，出廠時SW6-5處于“OFF”位置，二進制類型，由于本項目中CS3000通信僅識別二進制數據類型，故SW6-5保持“OFF”。

c. 各站將功能·數據分配DIP開關SW3-1置于“OFF”，確定該通信模塊為數據傳輸主機；各站將SW3-2置于“OFF”確定為“當輸入模塊出現異常，無法與通信模塊進行通信時保持最終值”，本項目要求輸入錯誤時保持最后的有效數值，所以SW3-2保持“OFF”不變；各站將SW3-4置于“OFF”確定切換前端RUN和ERR的LED顯示：RUN顯示燈正常時綠色，ERR顯示燈異常時綠色燈亮燈/閃爍。

d. 必須通過通信模塊側面的“功能·數據分配DIP開關”SW1和SW2，指定每個插槽插入何種類型的I/O模塊，可用SW1和SW2任意指定插入到插槽1～8的每個I/O模塊的數據分配量，插槽9以后要插入的模塊須與插槽8類型相同(用二進制數設定)，如圖2所示。

圖2 SW1和SW2的設置

本項目中使用8點熱電偶輸入模塊，故查表可得SW1-1、SW1-3、SW1-5、SW1-7、SW2-1為OFF，SW1-2、SW1-4、SW1-6、SW1-8、SW2-2為ON。

1.2 配置終端電阻

在通信線終端配置阻值為110Ω、功率小于0.25W的終端電阻，如圖3所示。

圖3 終端電阻配置

1.3 熱電偶輸入模塊R3-TS8W的設定

用熱電偶輸入模塊R3-TS8W側面的DIP開關，可設定每4點的熱電偶、熔斷報警、溫度單位和轉換速度，如圖4所示。

首先通過模塊側面SW1的1～4開關和SW2的1～4開關對模塊輸入1～4和5～8通道信號類型進行設置。本項目使用E型熱電偶，故其SW1-1和SW2-1開關設置為ON，其余開關設置為OFF。

a. 左視圖

b. 正視圖

其次通過模塊側面的SW3-2、3設定溫度單位，本項目溫度單位為“℃”，所以將SW3-2、3置于“OFF”位置；通過模塊側面的SW3-1設定熔斷報警，本項目設為“OFF”上限熔斷報警；通過模塊側面的SW3-4設定轉換速度，本項目設為“OFF”250ms的轉換速度。

1.4 模塊I/O地址的分配

模塊I/O地址分配如圖5所示。其中I為Int0～10000(0%～100%)整數型；F為Floating(不能用Floating地址存取32位數據)浮點型。需要注意的是，不能在規定范圍之外的地址上進行存取，避免誤動作。

圖5 R3-NM1模塊的I/O地址分配

本項目中，使用Input Register(3X)，其地址為1～256，相應的數據類型為整數型I，數據為Analog Input(模擬量輸入)，所以1號站各信號的地址為1～40；2號站各信號的地址為1～40；3號站各信號的地址為1～32；4號站各信號的地址為1～32。

2 現場線路連接

RS-PS3電源線的連接如圖6所示，為了保證電磁兼容性(EMC)，FG端子必須進行可靠接地(FG端子不是保護接地端子)。

圖6 電源塊端子接線

在進行通信線的連接時，需要參考圖1a(通信卡正視圖)——④連接器型端子盤，并且要配合圖7所示的通信線纜的配線圖來連接相應的通信線纜。

圖7 通信線纜的配線

熱電偶信號線連接需參考圖4b，并結合圖8熱電偶輸入模塊端子接線圖進行連接。需要注意的是：備用的熱電偶信號輸入口要短接，否則主機會顯示熔斷狀態。

圖8 熱電偶輸入模塊端子接線

在連接CS3000系統的通信模塊時，CS3000系統的ALR121——RS-422/RS-485 Communication Module(2-Port)滿足使用。由于此次改造項目為擴產，原系統上已經有該通信塊，只需啟用位于FCS0202控制器NODE8第6卡的Port2即可。

ALR121卡件的端子圖如圖9所示，由于CH1已經使用，故啟用CH2，CH2的Tx+接R3-NM1的DA，CH2的Tx-接R3-NM1的DB，CH2的SG接R3-NM1的DG。

圖9 ALR121端子

3 DCS組態

上述工作完成之后，就進入CS3000的System View，找到FCS0202控制器NODE8第6卡點擊進入。選擇Port2設置：波特率9 600bit/s，無校驗，8位數據，停止位2和兩線制，如圖10所示。

首先，在Communication I/O Builder中找到第8NODE的第6卡連接的通信I/O(圖11)。光標下移至Port1最后的數據，開始設置第4站的通信數據，4站4卡共計4×8=32個數據，所以Size為32；接線位于Port2所以Port項為2；數據的地址由1為起始，結合CS3000系統通信數據顯示格式，Device&Address為A30001；數據類型Date Type為Input(16bit Signed)；書寫Service Comment并在Lable填寫格式為(%%相關位號)的內容，如圖12所示；按上述設置操作，即可獲得與現場一致的I/O數據。

圖10 CS3000通信配置1

圖11 CS3000的DCS組態一

圖12 CS3000的DCS組態二

其次，選定DR0101～DR0106作為多路溫度采集器通信使用，如圖13所示。

圖13 CS3000的DCS組態三

再次，在Control Drawing Builder中使用PVI塊編輯DR0101～DR0106塊(圖14)，實現通信數據的顯示。編輯好后下裝生效。

圖14 CS3000的DCS組態四

之后，在System View中找到HIS0264—WINDOW—GR0921—GR821-01并在其中增加畫面GR821-021和GR821-022，顯示新增的轉化一、二段溫度，如圖15所示。

再將數據綁定流程圖。圖16為一段新增轉化器的第一個溫度綁定至流程畫面。

將上述組態結果編輯下裝生效，點擊流程畫面可獲得顯示畫面，如圖17所示。

最后是系統調試。將顯示數據和現場熱電偶實測值進行一一校對，直至完全一致即可。

圖15 CS3000的DCS組態五

圖16 CS3000的DCS組態六

4 結束語

筆者詳細介紹了昊華宇航化工有限責任公司在擴產改造項目中，R3-TS8W熱電偶模塊和R3-NM1通信模塊的現場設置，同時說明了R3-NM1通信模塊與CS3000系統ALR121通信模塊的通信建立過程，及其通信數據在CS3000的組態。將CS3000系統的顯示數據和現場熱電偶實測值一一校對完全一致后，二者實現了良好的數據通信。

圖17 CS3000的DCS組態七