非OPC傳輸RS485信號多系統顯示的實現方法①

王 冰 李洪濤

(中國石油大連石化公司儀表車間)

非OPC傳輸RS485信號多系統顯示的實現方法①

王 冰 李洪濤

(中國石油大連石化公司儀表車間)

以實現港務車間現場流量計信號分別進入儲運車間和港務PLC系統為例，介紹了兩種非OPC傳輸RS485信號多系統顯示方法，并比較了兩種方法的優缺點。

數據傳輸方案 RS485 港務車間數據采集系統 DCS系統 Modbus

中國石油大連石化公司港務車間現有34臺質量流量計，用于成品油的出廠計量。這些質量流量計通過RS485通信方式將瞬時流量、累計流量、溫度和密度上傳至儲運車間HoneyWell TPS系統，計量中心通過OPC方式從儲運車間TPS系統讀取質量流量計數據從而進行計量管理。由于RS485信號傳輸只能單路傳輸，港務車間只能通過MES系統監視流量計數據，導致港務車間監視現場操作情況時需使用兩套系統(港務數據采集系統GE VersaMax PLC和MES系統)，這給港務車間操作人員帶來極大的不便。為此，找到一個非OPC通信方案來實現港務與計量中心的質量流量計信號同步顯示至關重要。

1 基于RS485通信技術的數據傳輸方案

港務車間現場流量計信號進入的DCS系統和港務車間數據采集系統是兩個獨立的系統，而這兩個系統均支持RS485通信，因此可以在兩個系統間使用RS485通信技術進行數據傳輸，具體的數據流向如圖1所示。

圖1 基于RS485通信技術的數據流向

1.1 硬件部分

在儲運車間和港務車間兩套系統之間就近敷設RS485通信電纜，為保證通信質量，使用光纜作為RS485通信電纜。光纜從儲運車間DCS機柜間敷設至港務車間順岸碼頭機柜間，兩端使用光電轉換器連接兩套系統，一端接至TPS系統的SI卡，另一端接至GE VersaMax PLC CPU的數據通信端口(以減少購買通信卡的成本)。

1.2 軟件部分

由于TPS系統在RS485通信中無法作為通信從站，因此將TPS系統設為主站，PLC為從站。兩系統間的通信參數如下：

比特率 9 600bit/s

校驗位 無

停止位 1

在確定通信參數后，需要在TPS系統中使用CL語言進行寫數據編程，部分程序如下：

SWQUENCE TARGET(HPM;POINT FLOW)

…

LOCAL:TRANS:ARRAY(1..62)AT FLOW.NN(1)//將CL數組與通信數組點形成映射，FLOW為從流量計采集來的通信數據點；

IF FLOW INITREQ=ON OR FLOW.BADPVFL=ON THEN GOTO STEP ONE//等待數據通信數組狀態正常；

S1:IF BAD(F401.PV)THEN GOTO S2//確定寫入PLC的數據不是壞值；

SET TRANS(1)=F401.PV//寫入數組；

…

編寫完程序后，在PLC側做好通信端口組態工作，同時在PLC的%R內存區域規劃好數據區，確保寫數據時沒有地址沖突。

2 基于RS485的多主站多從站數據傳輸方案

RS485網絡結構為一主多從結構，而在不使用OPC形式傳輸數據的情況下，實現碼頭數據傳輸至港務車間數據采集系統就需要多主站多從站的方式。為此，使用Modbus高級網關將一路RS485信號轉換為網絡信號，然后實現多主機顯示RS485信號，其設備型號為MGate MB3170/3270。最后，結合港務數據采集系統GE VersaMax PLC CPU的通信功能實現數據傳輸目的。

2.1 硬件部分

MB3170/MB3270是高級Modbus網關，具有多種型號，外形小巧，可為工業Modbus網絡的整合提供最大的靈活性。MB3170/MB3270可以整合Modbus TCP、ASCII和RTU設備甚至是多主-從的混合網絡(包括串口master到串口slave，或者是同時到以太網master)。同時，MB3170/MB3270具有優先級控制功能，允許緊急命令立即響應。

基于RS485的多主站多從站數據傳輸方案部分硬件安裝圖(含數據流向)如圖2所示。

圖2 部分硬件安裝圖與數據流向

在大碼頭機柜間將原RS485信號電纜斷開，接入MB3170，然后使用普通以太網線將MB3170和MB3270連接，最后利用MB3270的兩個端口將現場來的RS485數據分別送至儲運車間DCS系統和港務車間數據采集系統。

2.2 軟件部分

MB3170端口組態如下：

端口模式 RTU Master Mode

接口模式 RS485，2W

比特率 9 600bit/s

校驗位 ODD

停止位 1

流向控制 None

MB3270端口組態如下：

Port 1/Port 2端口模式 RTU Slave Mode

接口模式 RS485，2W

比特率 9 600bit/s

校驗位 ODD

停止位 1

流向控制 None

儲運DCS系統組態如下：

端口模式 Master

比特率 9 600bit/s

校驗位 ODD

停止位 1

由于港務數據采集系統使用GE VersaMax CPU作為數據采集的主機端，而其CPU不能直接進行數據通信，因此需要使用組態軟件編制通信程序，主要程序代碼如圖3～5所示。

圖3 程序段1

3 兩種方案的比較

方案1(第1節)的優點是整個系統新增設備少，實施簡單，組態方便，尤其是港務數據采集系統不需要進行復雜的編程；缺點是原HoneyWell TPS系統卡件性能較差，在RS485通信方式寫數據時，數據數量，需要限制在64個點以內。所以方案1比較適合在數據通信量較少時使用。

圖4 程序段2

圖5 程序段3

方案2(第2節)的優點是通過新技術設備的使用，原RS485信號可以實現一路輸入多路輸出，輸出數據除了可以保持RS485信號輸出外，還可以通過Modbus TCP的形式進行數據采集；可以實現最多可達30臺主機的數據采集，同時數據信號數量不受限制。

4 結束語

為了通過非OPC通信方法來實現港務與計量中心的質量流量計信號同步顯示，通過實踐，筆者設計了兩種RS485信號進入多系統的方案。兩種方案均具有工作可靠、傳輸穩定的優點，是實用性極強的現場解決方案，但兩種方案的應用場合不同，可根據適用環境選擇。

王冰(1979-)，工程師，從事自控專業施工管理工作，wangbing_dl@cnpc.com.cn。

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1000-3932(2017)12-1178-03

2017-06-15)