TDC3000系统与Tricon TMR系统的通讯实现
摘要：针对广州石化乙烯装置PLC改造后，DCS与PLC之间数据通讯的实现，本文主要对TDC3000系统与Tricon TMR系统之间的通讯协议、通讯架构、软硬件组态等方面进行了介绍。实际应用表明，系统经过运行后，数据传输及时准确，极大的方便了工艺人员的操作和仪表人员的维护，确保了装置的安全运行。
关键词：DCS PLC 数据通讯 MODBUS TCM SI ARRAY
Abstract：In allusion to accomplish efficient the data exchange between DCS and PLC, after the PLC system of Ethylene plant in GuangZhou Petrochemicals was reformed, this paper main introduce the communications protocol, communication architecture, hardware and software configuration between the TDC3000 system and the Tricon TMR system. Practical application shows that the system is running, timely and accurate data, which greatly facilitates the operation of operator and maintenance of instruments to ensure the safe operation of the plant.
Keywords：DCS PLC 数据通讯 MODBUS TCM SI ARRAY
1．前言
广州石化乙烯装置原来的PLC系统是用Honeywell公司的LM系统来实现的，LM作为TDC3000系统UCN网络上的一个节点，它们之间的通讯是属于系统内部的点对点（PEER TO PEER）通讯。而该套PLC系统经过改造后，改为了TRICONEX公司的Tricon TMR系统，作为两个各自独立的系统，要实现PLC系统联锁点在DCS系统中声光报警，解决两者之间的数据通讯就成为这次改造项目的重点。因为该装置DCS系统为Honeywell TDC3000系统，PLC为Tricon TMR，两套系统都支持MODBUS协议，故可以通过MODBUS来实现两者之间的数据通讯。
2．MODBUS协议简介
MODBUS协议是应用于控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器和其它设备之间可以进行通信，它已成为一种通用工业标准。通过MODBUS协议，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络。MODBUS协议将通讯参与者规定为“主”（MASTER）和“从”（SLAVE）。主设备可单独和从设备通信，也能以广播方式和所有从设备通信，而从设备之间不能通信。主设备与从设备之间通信的报文形式为请求/响应帧方式，在同一MODBUS网络中仅主设备能初始化传输（查询）,从设备根据主设备查询提供的数据（功能码）作出相应反应。
MODBUS协议有两种通讯传输模式，一种是ASCII模式，另一种是RTU模式。ASCII模式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误。RTU模式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。
3．通讯系统组成及连接
Honeywell TDC3000系统通过UCN网络模件APM/HPM中的SI IOP(Serial Interface Input/Output Processor)及其对应的FTA进行串行通讯。每个SI IOP可带一个或两个SI FTA，FTA通过电源适配卡与IOP进行连接，其FTA有两种，一种是Allen-Bradley SI FTA (Model MU-TSIA12)，只有RS232接口，用来与AB PLC相连，另一种是MODBUS SI FTA (Model MU-TSIM12)，可与其它任何标准RS232/485接口的设备相连，Honeywell RS485接口最多可以连接15个设备。Honeywell与串行设备连接的典型结构如图1所示。
图1 Honeywell与串行设备连接的典型结构
Tricon TMR系统通过Tricon通讯模件TCM进行串行通讯。每个Tricon控制器支持两个TCM插槽，每个TCM可以连接到一个单独的网络，也可以用在冗余配置，本装置该系统TCM卡设置为冗余配置。每个TCM卡上分别有2个以太网端口和4个R485串行端口。TCM通过这些端口能与TriStation、其他Tricon或Trident控制器、以太网设备以及Modbus主/从设备等进行通讯。装有TCM卡的Tricon系统可以作为MODBUS通讯的主设备或从设备，但当它与DCS系统连接时，一般是把DCS系统作为主设备，Tricon系统作为从设备。图2为Tricon系统通过TCM卡与TDC3000系统连接的结构图，
图2 Tricon系统TCM卡与TDC3000系统连接结构
4．通信系统组态及编程
4．1 Tricon TMR系统的组态
Tricon TMR系统的通讯组态需要在TriStation 1131程序中进行。用TriStation 1131应用程序打开项目文件，在Controller面板双击Configuration,展开硬件分配（Hardware Allocation）树，双击TCM模块，在弹出的对话框里点击Set Up按钮，将出现TCM组态对话框，即可对TCM卡进行串行端口（Serial Ports）的组态。每块TCM卡上共有4个串行端口可供使用，本次通讯只用到Port1，所以只需对分别对Left Slot和Right Slot的Port1进行组态，但为了以防万一，我们还将其Port2也进行了组态，组态数据与Port1完全相同。具体组态数据如图3所示：
图3 TCM串行端口组态界面
组态时根据实际应用的需要进行相应的选择，错误的组态将会造成数据通讯无法进行。串行端口组态界面中各项参数含义如表1所示：
表1 TCM卡串行端口组态参数及其含义
*注1：该选项仅当端口通讯协议定义为MODBUS SLAVE（ASCII或RTU）时有效，如果在实际应用中，需要向MODBUS从设备写入数据时，则必须勾选，由于该项目不需要主设备向从设备写数据，故在此此项不做勾选。
*注2：该选项指定在信号传输时是否需要硬握手，当选择为硬握手时，可以确保仅当接收器准备好接受数据时才传送数据。
一旦讲TCM的串行端口定义为MODBUS SLAVE，就必须得为系统中的点分配别名（Alias），以便能被外部Modbus主设备访问到。这项工作其实在做TriStation 1131程序项目组态建点时已经完成。别名其实是一个5位数的代码，在Tricon系统中，别名根据数据和变量类型有相应的范围，如内存型的Bool量别名范围为12001～14000，内存型的双整型（DIN）数范围为31001～32000，内存型的实数（Real）范围为33001～34000。在DCS系统中组态Array点时将要用到别名，它将根据别名来对应点的地址。
4．2 TPS DCS系统组态
TDC3000系统对于串口通讯的组态是通过建立数据点（ARRAY）来定义的，一个数组点定义了一组数据变量，对应通讯子设备中的一段连续的寄存器地址，它可以是一组整型数或实数，也可以是一组布尔变量。数据通过这些变量从串行设备只能够访问外部数据，并采集上来后就可以直接对它进行操作和编程，Array点与串行设备之间的通讯示意图如图4所示。每个SI卡能带32个Slot（Array点），其中16个slot（Array点）在FTA1，另16个Slot（Array点）在FTA2。一个Array点可组512个Bool（Flag）量，或16个Reals（Numerics），或32个Integers（Numerics），或64个Byte-sized(Numerics)，或64个ASCII字符（Strings）。一个Array点只能用Strings、Flags、Numerics中的一种类型作为变量。
图4 Array点与串行设备的通讯示意图
Array点的传送数据表示法，由点名、数据类型、索引号（i）三部分组成，如：ARR01.FL（9），其中ARR01是Array点名，FL表示此Array点是Flag量，（9）表示是此Array点的第九个量。四种变量的表示方法如表2所示。
表2 Array点四种变量表示方法
注释：STRn（i）中n代表字符串长度，可为8、16、32、64，如ARRO3.STR32（1）。
进入过程点组态画面，选择Array点。Array点组态主要有以下几个重要参数需要设置，如图5所示：
图5 SI ARRAY点组态界面（一）
• EXDATA——External Data Option，有NONE、IO_FL、IO_NN、IO_STR四个选项，选择用Flag、Numeric、String中哪种类型的变量来访问外部数据。
• IOPNUM—— the SI IOP module number，SI IOP的模件号，与在Node Specific Configuration中的组态相对应。
• FTANUM——the FTA number, 1 or 2，
投诉建议
提交