PLC 与DCS的通讯方式及SI应用

摘要：　PLC与DCS通讯方式有多种，本文着重介绍Honeywell TDC3000中的应用，特别是SI串行接口卡在这方面的应用，并举出应用实例。 关键词：PLC ，DCS， 通讯方式，SI　IOP， FTA，膨胀机。 引言：　化工区乙烯装置采用的是Honeywell TDC3000 DCS系统，这牵扯到要与许多PLC的通讯问题。因为在生产中操作人员要通过DCS的操作界面来了解所有系统的运行状况，这其中首当其冲的就是PLC，它应用在许多设备中，比如压缩机、膨胀机等。下面要涉及到就是几种基于Honeywell TDC3000的通讯方式： 一、 DCS与PLC通讯的三种方式: 1．1 LCN网络通过Hiway Gataway 连接到Data Hiway Port，具体如图： 1．2 LCN网络通过EPLCG(冗余)连接到各PLC，如图： 以上两种连接方法适合于较大规模的PLC通讯应用，具体的实现细节参照Honeywell详细介绍。而下面主要涉及的则是较小规模应用的通讯方式SI(Serial Interface)串行接口通讯方式。 1．3 SI 在DCS与PLC 的通讯中扮演很重要的角色。SI是可以组态在TDC3000系统APM(Application Process Module)中的卡件， 所占用的位置等同于DI、DO、HLAI等卡件，只是没有事实上的Slot位。其连接示意图如下： 二、通讯的接口和认可的设备： 在APM中，当把数据类型Array point (数组点)定义成外部IO操作时，该数据类型便可以连接到某SI卡件，并从中获取数据，而这些数据则是扫描自PLC子系统。每一个SI IOP(串行接口卡的IO处理器)可以通过电源适配器（Power Adapter）连接两个FTA，每个SI　IOP有３２个“虚”Slot位，前１６个可以组态在FTA#1，后１６个可以组态在FTA#2，且每个FTA可以有不同的接口，如Modbus接口和Allen-Bradley接口。 　　２．１　Ｍodbus接口所认可的设备Modicon 984 PLC及Honeywell 认可的其他设备， 　　２．２　Allen-Bradley接口所认可的设备Allen-Bradley PLC-2、3和5等等。 三、通讯协议和卡件型号： 　　每个SI FTA有一个同步或者异步通讯的接口，其支持RS-232和RS-422/485，其中Modbus 接口FTA支持两种协议，而Allen-Bradley 接口FTA只支持RS-232通讯。两种协议最表面的区别就是，RS-232对FTA和PLC连接的距离限于１５米，而RS-422/485则可达305米。 　　３．１　Modbus接口SI FTA的RS-232& RS-422/485协议时： SI IOP Mode: MU-PSIM11 Power Adapter Mode: MU-TLAP02 FTA Mode: MU-TSIM12 3．２　　Allen-Bradley接口SI FTA的RS-232协议时： SI IOP Mode: MU-PSIM11 Power Adapter Mode: MU-TLAP02 FTA Mode: MU-TSIA12 四、通讯过程说明： 　　通讯过程具体就是从PLC设备串行接口通过不同的协议设备读取过程数据到　　　　　　　FTA各个“虚”Slot中，然后通过SI IOP将数据写入APM的Image DataBase中，APM在一定的周期中将这些数据读取到组态所对应的SI Array Point中（对应的规则为分配的地址）。下图为通讯流程： 　　PLC中需要参与通讯的过程数据被组态在通讯寄存器中，位号与地址相对应，格式包含（组态地址＋过程数值＋校验位）的串行通讯数据块通过串行通讯线到达FTA后，在格式数据块中分离出来地址和过程数据，参考DCS的APM中组态的Slot对应的Array Point地址，并将数据传入正确的Array Point。在Modbus FTA 中数据以19.2Kbaud的速度被扫描，而在Allen-Bradley FTA 中每一个Array Point 都可以选择不同的扫描方式： 　　A、free runing(用户定义时间扫描)； 　　B、periodic（固定周期扫描）； 　　C、Report-by-except（事件触发扫描RBE）； 来组态，而在APM中，从Image DataBase中扫描数据则有以下三种速度（1/4秒、1/2秒、1秒）。 五、膨胀机PLC与DCS的通讯实例： 5．１该应用就是用SI 与DCS通讯的，将膨胀机的过程数据传给DCS，在进行量程和工程单位的转换。 ５．２参数设置： 　　　膨胀机与DCS采用RS-485方式通讯，协议是标准的Modbus RTU,PLC设置地址是　１，　　 　　　波特率9600，选择偶校验。 ５．３模块选择： 　　 SI IOP Mode: MU-PSIM11 Power Adapter Mode: MU-TLAP02 FTA Mode: MU-TSIM12 ５．４通讯数据说明及地址分配： 　　　所用到的数据类型为模拟量和数据量，模拟量所占用Modbus 地址为40001~40035，都是膨胀机的压力、温度、油位、振动位移等。数字量数据占用40051和40052两地址的若干位，都是膨胀机的运行状态、压力开关和温度tirp状态及报警信号。 六、总结： 　　PLC与DCS的通讯是每个石化企业都要用到的，控制和连锁有效的结合需要良 　　好的通讯。SI的应用在一定程度上能达到这个目的，但是其可靠性较低，适合 　　用于设备状态的监测。 参考文献： １、Honeywell TDC3000系统手册； ２、乙烯压缩膨胀机系统资料。 ●PLC communication with DCS and Application of SI Abstract: PLC has many methods to communicate with DCS. This paper introduces the application in the Honeywell TDC3000. Specially introduce function of Serial Interface (SI) module in communication, and attached example. Keys： PLC, DCS, communication, SI, IOP, FTA, expander 作者简介：　王雨辰，生于1976/07/20，仪控中心，仪表助理工程师，电话020-82128389, E-mail: wangyuchen-qw@tom.com