淺談DCS控制系統(tǒng)與智能二次儀表通訊實踐

韓海強

摘要：隨著企業(yè)生產規(guī)模的不斷擴大，實現(xiàn)各個工段工藝數(shù)據(jù)共享、提高產品質量、節(jié)約成本成為必然的發(fā)展趨勢。目前許多企業(yè)正在探尋，將DCS控制系統(tǒng)與多臺智能二次儀表系統(tǒng)可靠通訊。本文以中控JX-300XP DCS控制系統(tǒng)與U6-200智能控制器通訊成功應用為例，闡述了DCS控制系統(tǒng)與智能二次儀表通訊解決方案，同時介紹了通訊建立步驟、應用案例等。

關鍵詞：DCS智能儀表通訊

中圖分類號：TM619 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）05-0000-00

本文將以U6-200智能控制器、JX-300XP DCS為代表，介紹了DCS控制系統(tǒng)與智能二次儀表的通訊建立、調試步驟及注意事項。

1 U6-200智能控制器與JX-300XP DCS簡介

U6-200智能控制器是按照IEC61010-1：2001 設計的新型集成化可編程控制器，適用于各種場合的自動化檢測、監(jiān)測及控制。該控制器采用RS485、RS-232或以太網(wǎng)通訊方式，不僅可在儀表之間進行點對點通信，各臺儀表還可和上位機組成一套完整的監(jiān)控管理系統(tǒng)，對各車間各工段的自動化控制進行集中監(jiān)控和管理。U6-200智能控制器可選用7英寸觸摸式液晶屏作為顯示和操作界面，前方面板防護等級符合IP65要求。U6-200智能控制器外觀，如圖1。

JX-300XP DCS為SUPCON WebField 系列控制系統(tǒng)之一，該系統(tǒng)應用了成熟的信號處理技術、高速網(wǎng)絡通信技術、可靠的軟件平臺和軟件設計技術以及現(xiàn)場總線技術。采用了高性能的微處理器和成熟的先進控制算法，全面提高了控制系統(tǒng)的功能和性能。同時JX-300XP系統(tǒng)中增加了與多種現(xiàn)場總線儀表、PLC以及智能儀表通信互連的功能，已實現(xiàn)了Modbus、HostLink 、Profibus-DP等多種國際標準協(xié)議的網(wǎng)際互聯(lián)，使其成為一個全數(shù)字化、結構靈活、功能完善的開放式集散控制系統(tǒng)，能適應更廣泛更復雜的應用。JX-300XP DCS控制系統(tǒng)構架，如圖2。

2 通訊方式、協(xié)議介紹

根據(jù)不同的通訊距離、現(xiàn)場工況，選擇采用不同的通訊方式。例如：RS232、RS485、以太網(wǎng)、光纖通訊等。

為了實現(xiàn)兩個設備的成功通訊不僅要選擇正確通訊方式還需要相同通訊協(xié)議，在通訊過程中兩臺設備承擔不同的任務。在通訊過程中提供數(shù)據(jù)的一方我們稱作服務端（Server），使用數(shù)據(jù)的一方稱作客戶端（Client）。在通訊鏈路正常、協(xié)議匹配的情況下，一般客戶端發(fā)送請求，服務端發(fā)響應并建立通訊。工業(yè)現(xiàn)場常用通訊協(xié)議有：Modbus-RTU 、Modbus-TCP、Profibus-DP、CAN協(xié)議等。為了實現(xiàn)不同通訊協(xié)議設備間的通訊，需要采用協(xié)議轉換器。市場中相關產品在通訊中廣泛應用，如：Profibus-DP TO Modbus 、CAN TO Modbus等。

3 通訊建立步驟

（1）通訊網(wǎng)絡的構建。根據(jù)現(xiàn)場條件、通訊距離，布置通訊介質、設備并按照相關規(guī)范要求做好作正確連接。例如：光纖收發(fā)器、接續(xù)盒、交換機的放置、光纖熔接；屏蔽通訊電纜、以太網(wǎng)線布置等。

（2）設置智能二次儀表通訊參數(shù)。當DCS控制系統(tǒng)采用Modbus-RTU、RS485通訊方式與U6-200智能控制器通訊時，U6-200智能控制器通訊參數(shù)需設置：通訊方式、波特率、數(shù)據(jù)位、停止位、校驗位、儀表地址。U6-200智能控制器通訊參數(shù)設置界面，如圖3所示 。

（3）DCS控制系統(tǒng)進行相關組態(tài)。根據(jù)智能二次儀表通訊協(xié)議、相關通訊參數(shù)，對DCS組態(tài)可實現(xiàn)對智能二次儀表數(shù)據(jù)采集與下發(fā)。如果智能二次儀表協(xié)議比較特殊，DCS控制系統(tǒng)沒有解析該協(xié)議的功能模塊，為了實現(xiàn)與該智能二次儀表通訊，只能編寫相應通訊模塊。

4 案例介紹

用戶現(xiàn)場有U6-200智能控制器近20臺且布局分散，該智能控制器不僅IO點數(shù)多而且信號類型豐富。用戶需要實現(xiàn)在DCS控制系統(tǒng)上監(jiān)控所有U6-200數(shù)據(jù)并進行相關操作。根據(jù)多年的工程經(jīng)驗，我們提供了可靠的解決方案，不僅實現(xiàn)了U6-200與JX-300XP DCS大量數(shù)據(jù)的采集、下發(fā)而且保證了通訊的可靠性、正確性、實時性。

DCS控制系統(tǒng)通過通訊卡件對智能二次儀表進行數(shù)據(jù)采集、下發(fā)。

中控JX-300XP控制系統(tǒng)中XP248卡件為多串口多協(xié)議通訊卡（亦稱網(wǎng)關卡）是DCS系統(tǒng)與其它智能設備（如PLC、變頻器、稱重儀表等）互連的網(wǎng)間連接設備。XP248卡件支持Modbus 協(xié)議、HostLink 協(xié)議以及自定義通訊協(xié)議，支持Modbus 協(xié)議的主機模式和從機模式。？？

XP248通訊卡支持4 路串口的并發(fā)工作，每路串口支持RS-232 和RS-485 兩種通訊方式。4個串口可同時運行不同的協(xié)議。四路串口中COM0-COM1，COM2-COM3 可以配置為互為冗余的串行通道，這樣提升了通訊的穩(wěn)定性。

JX-300XP DCS與多臺U6-200通訊時，首先通過RS485總線方式將不同生產區(qū)域的多臺智能二次儀表的通訊端口進行物理連接，再與DCS控制系統(tǒng)的XP248卡件COM口相連接。U6-200具有標準的Modbus 協(xié)議，JX-300XP DCS與U6-200很便捷的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集、下發(fā)及分布數(shù)據(jù)的集中監(jiān)控。在通訊過程中JX-300XP DCS作為通訊主站、U6-200作為通訊從站。DCS從U6-200讀取數(shù)據(jù)，在DCS中組態(tài)，如圖4。

DCS相關組態(tài)介紹：

GW_SETCOM為串口通訊參數(shù)設置模塊，可以實現(xiàn)串口通訊參數(shù)設定：波特率（Baud）、停止位（Stopbit）、數(shù)據(jù)位（Databit） 等；

GW_MODBUS_RTU模塊調用ModBus協(xié)議，實現(xiàn)ModBus協(xié)議智能設備的I/O點與自定義變量相互映射，從而實現(xiàn)對智能設備的監(jiān)控。在功能模塊Slave處，應該寫通訊儀表地址。

GW_GETCMDINFO模塊通訊數(shù)量質量監(jiān)控模塊；

GW_GETFLOAT模塊將采集的數(shù)據(jù)轉換為半浮點數(shù)；

如果現(xiàn)場關鍵工藝點儀表信號已經(jīng)接入DCS控制中，現(xiàn)場需要觀察相應數(shù)據(jù)。通過DCS與智能二次儀表建立通訊、DCS控制系統(tǒng)組態(tài)可也實現(xiàn)DCS將相關數(shù)據(jù)下發(fā)到現(xiàn)場智能二次儀表上并在現(xiàn)場顯示。這種方案為用戶節(jié)約大量成本，如：1進2出信號隔離器若干個、信號電纜若干米、節(jié)省儀表工程安裝調試、維護費若干等。

在建立現(xiàn)場多臺智能儀表RS485總線通訊方式時需要注意：其一，要先檢查各智能儀表RS485通訊功能是否正常。由于各臺儀表RS485通訊口需串在一起，如果其中一臺儀表通訊存在故障就會影響其他設備通訊。其二，須做好各臺儀表接地工作，如果其中一臺儀表受到強電流干擾或雷擊，其他儀表通訊可能會受影響、甚至損壞儀表的通訊功能。其三，須做好RS485通訊總線屏蔽層接地工作，以提高通訊的抗干擾能力和穩(wěn)定性。

5 結語

通過長期的實踐、總結，將DCS控制系統(tǒng)與智能二次儀表通訊的成功應用與大家分享。也許能為大家解決相關問題，拓展思路、提高工程效率，節(jié)約成本、提高生產效率提供一些支持。

參考文獻

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