基于Modbus,协议的横河DCS与SIEMENS,PLC,系统通信
时间:2023-03-09 22:35:02 来源:千叶帆 本文已影响人
沈韦霖 吴明生 陈锡银 张 斌 祁建军 陈 明
(甘肃银光聚银化工有限公司)
某生产线采用横河CENTUM CS3000 DCS,而与其配套的冷冻机组装置则采用SIEMENS PLC系统进行控制。横河DCS包括1台工程师站、3台操作员站和1个控制站;
SIEMENS PLC系统包含1台上位机和3台PLC机柜(SIEMENS CPU 312),由上位机进行数据监控。
现因控制系统优化,需实现PLC系统与DCS的数据通信,由横河DCS对冷冻机组装置进行控制。
SIEMENS PLC系统与横河DCS间采用Modbus协议进行通信。
Modbus是一种主从模式的通信协议,通过主站发送请求,从站返回应答,实现数据传 输, 协 议 包 括RTU、ASCII 和TCP3 种。
其 中Modbus-RTU协议在DCS与PLC通信时最为常用,也是笔者将要采用的协议,该协议利用特定格式的报文进行数据交互,报文格式如图1所示。
图1 Modbus-RTU协议报文说明
图1中报文的意思是把数据0x0017 (十进制23)写入1号从机0x0001数据地址内。
其中从机地址为每个从站的专用地址,不可重复;
功能号根据实际需求选取,06指写单个保持寄存器;
数据地址为从站将要存放数据的地址;
数据指要传输的内容,用十六进制表示;
CRC校验即循环冗余校验,是验证数据传输是否正确的校验功能码。
2.1 Modbus通信模块
3 台PLC 机 柜 均 配 备 有CP341 通 信 模 块。CP341模块是SIEMENS S7-300/400系列PLC中的串行通信模块。
CP341模块可以与各种SIEMENS模块和非SIEMENS产品点对点连接。
该模块支持Modbus-RTU协议。
横河DCS 采用厂家专用串行通信模块ALR121,该模块也支持Modbus-RTU协议,模块接线端子说明见表1。
表1 ALR121模块接线端子说明
2.2 硬件平台搭建
以横河DCS作为主站,SIEMENS PLC作为从站,主站发出请求,接收从站返回的数据。ALR121模块具有二线制和四线制接法,其中二线制为半双工通信,也是笔者所采用的接法,如图2所示,图中左侧为横河DCS端接线, 其中引脚RX+与RX-之间需加120 Ω的跨接电阻R1, 另一侧连接到所通信设备的相应通信端子即可[1,2]。
图2 ALR121模块二线制接线图
系统总体硬件网络如图3所示。
操作站通过工业以太网与横河DCS连接,每块ALR121模块集成了两路通信接口, 故配置两块ALR121模块,通过屏蔽双绞线与3套PLC从站连接,每个从站均由电源模块PS307、CPU 312和通信模块CP341组成。
图3 总体硬件网络图
3.1 PLC组态
3.1.1 硬件模块添加
PLC编程采用SIEMENS的STEP7软件。
为实现CP341模块Modbus-RTU从站通信功能,需同时安装CP341模块通信插件CP PtP Param和Modbus从站的驱动程序CP PtP Modbus Slave 。
插件安装完成后,打开STEP7软件新建项目,进入硬件配置界面, 在规定的卡槽位置依次添加电源模块PS307、CPU 312和通信模块CP341,添加完成后的界面如图4所示。
图4 PLC系统硬件配置界面
3.1.2 设置Modbus从站
点击CP341通信模块, 进入参数配置界面,在该界面左上角的Protocol 栏中选择Modbus Slave将PLC设置为从站,设置完成后的界面如图5所示。
3.1.3 通信参数设置
双击图5Protocol下的信封图标进入Modbus-Slave参数配置界面(图6),配置从站地址为2,另外两台PLC从站地址分别为3和4;
然后配置比特率9 600,数据位8,停止位1,奇偶校验位none。
图5 Modbus Slave从站配置图
图6 CP341参数配置界面
3.1.4 编写通信程序
打开软件OB1编程界面, 从库中调用Modbus从站功能块DB80(图7),根据通信内容设置模块各引脚参数,模块接线端子说明见表2。
图7 Modbus从站功能块DB80
表2 Modbus从站功能块DB80接线端子说明
3.2 横河DCS组态
3.2.1 硬件模块添加
打开横河DCS编程软件,添加ALR121通信模块,如图8所示。
图8 添加ALR121通信模块
3.2.2 通信参数设置
选择串口通信协议为Modbus,进入参数配置界面(图9)设置参数,比特率为9 600,数据位为8,停止位为1,奇偶校验位为none。
此处通信参数设置应与PLC从站一致。同时,设置接线方式为二线制[3]。
图9 ALR121参数配置界面
3.3 系统调试
观察ALR121通信模块上接收、发送指示灯状态是否正常。
在编程软件中调出Process Report,观看数据发送情况,如果显示为“1”,则表示有数据发送过来。在横河DCS软件中绘制流程界面(图10),显示数据读取成功[4]。
图10 流程界面
笔者根据工业生产中的实际问题,以Modbus-RTU作为通信协议,通过硬件设计、平台搭建、软件组态、 通信编程, 阐述了横河DCS与SIEMENS PLC系统的通信过程。通信方案实施后,可直接通过横河DCS远程对现场冷冻机组设备进行控制,弥补了PLC就地控制的不足, 减轻了人力劳动强度,对生产线的平稳运行有重大意义。
猜你喜欢 通信协议接线端子 电线电缆及端子建筑与预算(2022年2期)2022-03-08一起非常规接线导致的主变压器间隙保护误动分析湖南电力(2021年4期)2021-11-05基于Wireshark的列控中心以太网通信协议解析器的研究与实现铁道通信信号(2020年6期)2020-09-212011 款大众EOS 车发动机偶尔无法起动汽车维护与修理(2020年15期)2020-02-04熔断型端子压接模具研究汽车电器(2018年1期)2018-06-05220kV变电站电气主接线的设计及探讨山东工业技术(2016年15期)2016-12-01关于电力物联网信息模型及通信协议的设计要点分析通信电源技术(2016年3期)2016-03-26倍福 接线端子盒EJ系列自动化博览(2014年12期)2014-02-28一种新型接线工艺的探讨铁路通信信号工程技术(2014年5期)2014-02-28基于风险分析的安全通信协议简化研究铁路通信信号工程技术(2014年1期)2014-02-28 相关热词搜索:协议,通信,横河,