Modbus协议、OPC技术在浙大中自TDCS9200系统上的应用

某成品油输油管道DCS站是中国石化某炼油化工股份有限公司的生产管理系统站控室，系统共包括1个操作站（兼工程师站），1个现场控制站。根据要求，需将罐区新建的6个油罐的液位温度参数、出口电动阀门的状态参数，和西罐区原有的10个油罐的液位温度等参数，通过先进的计算机通讯技术引入西南成品油管道SCADA系统。DCS操作站拟采用RS485总线，通过Modbus协议与西罐区工作室YQJC-Ⅱ监测系统进行数据通讯，而与SCADA系统采用OPC技术建立数据通讯。通过对DCS的网络设计，实现采集生产过程中的重要生产数据信息，建成管理控制一体化的生产信息服务系统。 　　•通讯系统的组成 　　成品油输油管道DCS站采用TDCS9200系统组成，其系统结构图如图一所示，系统操作站上运行SunyTech工业控制应用软件。 　　DCS操作站和现场控制站的通讯是通过系统网络SNet（TCP/IP）来完成的。现场控制站实时传递现场I/O采集数据至操作站；各现场控制站间的数据传递，以满足大范围协调控制的需要；操作站和工程师站向现场控制站传递控制指令或组态数据；保持各操作站之间数据的一致性。系统网络采用工业以太网，符合IEEE802.3标准；其通讯速率10M/100Mbps，传输介质为5类非屏蔽双绞线。系统网络采用冗余结构，A网和B网热备份工作。 　　YQJC-Ⅱ是智能巡检仪，它负责西罐区的液位和温度信号的采集，为了实现和DCS系统之间的数据通讯，在YQJC-Ⅱ巡检仪上加装Modbus发送卡一只，DCS系统操作站加装MOXA RS232/485转换设备A53一只，这样DCS就可以采集YQJC-Ⅱ巡检仪的数据。 　　由于SunyTech工业控制应用软件还具有OPC Server的功能，只要TDCS9200系统操作站和SCADA系统在同一个网络网段内，SCADA系统通过作为TDCS9200系统的OPC客户端，即可轻松获得TDCS9200系统的实时生产数据。 图一：DCS系统结构图 　　•软件的使用 　　(1)通过Modbus协议建立YQJC-Ⅱ巡检仪和TDCS9200系统之间的通讯 　　YQJC-Ⅱ巡检仪距离DCS中控室大约有850米左右，为了和DCS操作站实现通讯， 在YQJC-Ⅱ巡检仪上加装了Modbus发送卡一只，通讯规约采用波特率9600bps、8位数据位、1位停止位、偶校验位、通讯方式为RS485。 　　TDCS9200系统要从YQJC-Ⅱ巡检仪获得数据，在SunyTech工业控制应用软件的工程管理器中必需添加YQJC-Ⅱ外部设备的连接。添加的步骤如下：在工程管理器中双击“设备”标签中的“新建”，按照提示选择Modbus(ASCII)协议，如图示二。注意在设定设备地址时，由于Modbus设备默认地址为1，在这里也应该将外部设备设定为1。 图二：添加串行Modbus协议设备 　　成功添加Modbus设备以后，就可以在SunyRDB实时数据库编辑器中定义变量标签，建立和YQJC-Ⅱ巡检仪的寻址。变量标签的方式如图示三。 图三：通过Modbus协议建立和远程设备的寻址 寄存器是Modbus协议遵守的寻址规范。数据类型规范按照下表描述设置寻址。 　　 　　寄存器名称 寄存器名格式 数据类型 变量类型 读写属性 　　逻辑线圈 0xdddd BIT I/O离散 读写 　　输入位寄存器 1xdddd BIT I/O离散 只读 　　输入寄存器 3xdddd UINT I/O整数 　　I/O实数 只读 　　输出（保持） 　　寄存器 4xdddd UINT I/O整数 　　I/O实数 读写 　　 　　在实际使用的过程中， SunyTech工业控制应用软件还可以测试是否和YQJC-Ⅱ巡检仪正确的建立了通讯连接。在它的工程管理器中通过添加的外部设备，从弹出的菜单选中“测试YQJC-II”即可打开测试对话框，如图四所示。添加几个寄存器寻址来读取外部变量。如果读取正确则显示读取的变量值，读取失败则提示“与硬件设备通讯失败”。 图四：通过Modbus协议测试和远程设备的通讯 　　Modbus协议在工业中的应用是很广泛的，通过RS485总线，通讯距离最远可以达到1200米。 　　(2)通过OPC技术建立和SCADA系统之间的通讯 　　在早期的DCS系统中，由于各个生产厂商的硬件和软件所构成的计算机系统在通讯方面不能互连，如果要进行数据交换，就必需开发专用通讯软件。OPC的出现就是解决不同硬件和软件DCS系统之间的通讯问题。 　　现在，OPC（用于过程控制的OLE）已经是一个工业标准，它基于微软的OLE（现在的ActiveX）、COM（部件对象模型）和DCOM（分布式部件对象模型）技术来实现工业系统之间的数据通讯。目前OPC拥有一整套接口、属性和方法的标准集，主要应用于过程控制和制造业自动化系统。 　　TDCS9200集散控制系统的SunyTech工业控制应用软件具有OPC数据服务功能，系统不需要经过特别的设置即可作为OPC Server。成品油灌区SCADA系统和DCS进行数据交换，可以采用SCADA系统作为TDCS9200系统的客户端，TDCS9200系统向SCADA系统提供本机OPC Server服务名和本机的IP地址，与在同一个网段的SCADA系统建立OPC连接，SCADA系统即可查询到TDCS9200系统中的数据，同时SCADA系统可以使用和改写OPC Server中的数据。 　　当然，SunyTech工业控制应用软件的功能也是非常强大的，它不仅可以作为OPC Server，同时也可以作为OPC Client端来访问其它系统的OPC Server。通过简单的设置，轻松的和远方OPC Server实现数据通讯。 　　 　　•结束语 　　通过采用Modbus协议解决了TDCS9200系统和YQJC-Ⅱ巡检仪的通讯问题。SCADA系统具有OPC Client端的通讯能力，采用OPC Server-Client是解决TDCS9200系统站和SCADA系统数据通讯的首选。TDCS9200采用这两种通讯技术，为系统提供了一个和第三方设备交换数据的实现方法。 　　 　　参考文献： 　　[1] SunyTech7.12软件使用手册 浙大中自集成控制股份有限公司 　　[2] SunyTDCS9200集散控制系统硬件手册 浙江浙大中自集成控制股份有限公司 　　[3] OPC应用程序开发 OPC（中国）促进委员会编 　　[4] Modbus Master Manu al[Z]. Siemens A&D公司