ModbusTCP協議在SIMATICPCS7與第三方通訊中的應用

李曉華

摘 要：以重慶大朗冶金新材料有限公司8*36MVA密閉式礦熱爐年產50萬噸鐵合金項目為例，介紹了Modbus TCP協議在西門子SIMATIC PCS7系統與北京四方繼保自動化股份有限公司CSC-2000變電站自動化系統之間通訊應用，實現了通訊配置，滿足生產需要，提高了系統的安全性、穩定性。

關鍵詞：ModbusTCP;SIMATIC PCS7;IEC60870-5-101/104;OPC

1 SIMATIC PCS7 與CSC-2000控制系統特點概述

1.1 SIMATIC PCS7控制系統

SIMATIC PCS 7是西門子公司在TELEPERM系列集散系統和 S5，S7系列可編程控制器的基礎上，結合最先進的電子制造技術、網絡通訊技術、圖形及圖像處理技術、現場總線技術、計算機技術和先進自動化控制理論，面向所有過程控制應用場合的先進過程控制系統。PCS 7的操作員站采用了客戶/服務器的結構，服務器與客戶機采用標準的以太網連接，監控軟件采用SIMATIC WINCC。

SIMATIC WINCC是西門子公司在自動化領域采用最先進的技術與微軟公司共同開發的居于世界領先地位的工控軟件。基于WINCC的操作員站是一個強大的全面開放的監控系統，可以針對任何生產工藝生成漂亮而便捷的人機對話窗口，使操作員能夠清晰地參與生產過程。

1.2 CSC-2000自動化系統

CSC-2000變電站自動化系統（V2）是北京四方繼保自動化股份有限公司總結多年變電站自動化系統（SAS）研發和工程應用經驗，參照國際標準，采用最新技術設計的新一代變電站自動化系統。系統包括監控、遠動和間隔層的保護、測控裝置。V2系統在支持IEC61850標準的同時，兼容現有標準通信協議，較好解決了從現有標準到IEC61850的過渡問題，系統具有良好的開放性。

2 SIMATIC PCS7 與 CSC-2000 控制系統數據相互傳輸必要性及實施

根據生產工藝要求，需要采集電爐變壓器高壓側參數，但SIMATIC PCS7 與 CSC-2000兩套系統并沒有直接的通信協議可用，針對實際情況采用以下方法實現CSC-2000系統數據單向傳輸到SIMATIC PCS7控制系統，讓礦熱爐系統操作員盡可能看全參數，通過對各種參數進行分析判斷，達到最佳控爐，提高電爐的控制與管理水平。

2.1 110KV變電站增加一臺通訊管理機

針對CSC-2000控制系統后臺無法提供OPC數據服務，而現有兩臺通訊管理機是供系統本身用，采用的IEC60870-5-101、102、104電力規約，現增加一臺CSC-1316B通訊管理機用于將礦熱爐需要的數據以MODBUS TCP通訊協議轉發出各個高壓參數。新增通信管理機IP設置為192.168.2.100，配置用電腦IP設置為192.168.2.120，連接好通信管理機、交換機、電腦后，使用北京四方CSC-1316調試工具進行配置。

2.2 110KV變電站增加一臺SIMATIC WINCC上位機

110KV變電站控制室增加一臺電腦，打開機箱安裝兩張獨立網卡，安裝純凈的WIN7 64位操作系統，安裝PC需要的各個驅動程序，安裝西門子SIMATIC WINCC，特別要注意，此軟件版本必須高于V7.0，接下來安裝WINCC需要的各個授權文件，其中一個網口IP設置為192.168.2.121，用于接入通訊管理機，另一個網口IP設置為192.168.9.2，用于接入礦熱爐自控系統，完成后重新啟動電腦。

新建一個項目文件，項目名稱更換為110KV OPC_Server，在變量管理器里面加載Modbus TCPIP驅動程序，新建一個連接，點右鍵設置連接參數，具體參數如下：CPU類型為Premium，Micro;服務器：192.168.2.100;端口：502;遠程從站地址：100;選擇轉換字類型數據為16位值，根據通訊地址碼表建立變量。

110KV站數據不僅僅是礦熱爐控制系統需要讀取，在后續建設的EMS、MES系統也會用到，因此110KV OPC_Server服務器是用于將110KV站數據通過MODBUS TCP讀取，以OPC協議轉發，所以需要配置DCOM，一切配置好后重啟電腦，啟動SIMATIC WINCC，激活項目，用OPC客戶端調試軟件能讀取數據，至此，110KV站數據通過MODBUS TCP和OPC轉發成功。

2.3 SIMATIC PCS7控制系統讀取110KV站數據

礦熱爐自控系統上位機讀取110KV站的數據在這可有兩個選擇，一是用MODBUS TCP通訊協議按110KV OPC_Server讀取110KV站的數據方式，二是用OPC協議讀110KV OPC_Server數據。為了降低110KV站通訊管理機通訊負荷（如果用MODBUS TCP讀取數據，那每臺上位機都要和通訊管理機通訊），采用OPC協議讀110KV OPC_Server數據，和110KV OPC_Server一樣需要配置DCOM，配置完成后重啟電腦，用OPC客戶端調試軟件就能正確讀取OPC服務器數據。

礦熱爐自控系統上位機已經有WINCC項目文件，在變量管理器里面加載OPC驅動程序，新建一個OPC連接，在OPC條目管理器里增加變量，至此110KV站數據已經讀取到礦熱爐控制系統。電爐變壓器一次側部分數據需要參與運算和控制，比如變壓器的一次電流、有功功率、有功電量等數據，由于工藝特殊性，一次電流有可能會突變增大，會引起110KV站綜合保護器過流保護動作跳停電爐變壓器，因此在礦熱爐自控系統里設計一次電流大于設定值延時自動將變壓器檔位調低一檔，保障電爐變壓器不會因綜合保護器過流保護動作跳停。需要在WINCC項目管理器用全局腳本將OPC變量寫值到STEP7定義的變量，才能在STEP7程序引用電爐變壓器高壓側參數。

3 結語

為了滿足生產需要，不同系統相互讀取數據，在實際的使用過程中會經常遇到，選擇什么方式需要根據實際來定，在自動化控制系統中常見的通信協議有MODBUS RTU、MODBUS TCP、PROFIBUS-DP等。此文結合實際項目，旨在通過MODBUS TCP通訊協議讀取異構系統數據進行系統集成，構建一個為控制中心提供統一數據，以實現數據通信的通用性.

參考文獻

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