基于Modbus通讯协议的DCS与第三方控制系统通讯的实现
2010/10/22 14:16:00
摘要：本文介绍了华能玉环电厂#1机组（国内首台百万超超临界燃煤发电机组）DCS控制系统与第三方控制系统（DEH、MEH、等离子点火），实现在基于MODBUS 通讯协议下的通信连接。并结合具体设计方案及实施过程，对通信模件组态的点表信息及参数设定等方面进行了介绍。
关键词：DCS通讯MODBUS；第三方控制系统
Abstract：The paper described communication, based on the Modbus protocol, between the DCS and third part control system such as DEH、MEH and plasma ignition control in Huaneng Yuhuan power plant, which is the first USC coal-fired 1000MW power plant. The system design, control system implementation, data list configuration and parameters setting of the communication modules of each system is described detailedly in this paper.
Key words：DCS Communication；MODBUS；The third part control system
1 简介
华能玉环电厂#1机组为国内首台1000MW超超临界燃煤发电机组，其DCS系统采用西屋公司OVATION控制系统，而机组的其他控制系统类型较多且分散独立，如数字电液控制系统(DEH)采用西门子公司刚推出的最新型的SPPA-T3000控制系统，MEH采用三菱重工DIASYS系列的最新 DIASYS Netmation控制系统，等离子点火采用SIEMENS S7系列PLC控制，远程金属壁温I/O 采用无锡贝尔IDAS分散式智能数据采集网络，吹灰采用Modicon quantum系列PLC控制等。因此，采用一个工业通用的通信协议标准，将各个控制系统与DCS连接起来，对各控制系统运行参数进行集中监视和控制就成为必然。
华能玉环电厂#1机组在以上各控制系统的通信连接设计上，主要采用了OVATION 控制系统通讯模件Link Controller Modules(LC：1C31169G02)作为DCS 与第三方控制系统通讯接口，接口通信协议采用MODBUS 通讯协议，连接方式为冗余连接。我们现主要就DCS系统与DEH、MEH、等离子点火控制系统基于MODBUS 通讯协议的连接，从模件组态点表、参数设定、接线方式等方面进行介绍。
2 Modbus 协议
Modbus 协议是一种工业现场总线通讯协议，现已经成为一通用工业标准，应用于控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
Modbus协议定义控制器通信使用主—从技术，即仅一设备（主设备）能初始化传输（查询）。其它设备（从设备）根据主设备查询提供的数据作出相应反应。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。
标准的Modbus通信口是使用一RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验等。
3 DCS与DEH通信
华能玉环电厂#1机组DEH系统采用西门子SPPA-T3000系统，其与DCS通讯模件采用西门子S7系列点对点通信卡件CP341，接口通信协议采用MODBUS 通讯协议。因CP341所需的 ModbusMaster驱动为底层协议，故在SPPA-T3000集成环境下或服务器提供的SIMATIC MANAGER环境下皆无法装载，（SIMATIC PCS7环境下用专用网卡装载除外）。
在CP341中下载ModbusMaster驱动，可以进入Step7中的Hardware Configuration中选中模块双击，在弹出的窗口中选择Parameter按钮，在出现的Assigning Parameters to Point－To－Point Connections窗口中进行对应的驱动下载。
在DCS与DEH的MODBUS 通讯协议中，定义DCS侧作为从站（地址为1和2），定义DEH侧为主站。
DCS侧OVATION系统不仅需要在DOS环境下完成LC模件的点表组态工作，还必须在工程师站对节点控制器做通讯测点的相关组态工作。由于DCS系统实际配置两块LC模件以双路的冗余通讯与DEH连接，故另外还必须在DCS节点控制器中用功能块搭建冗余切换程序。冗余切换程序的实现思路为：DEH中建立的MODBUS点表的最后一个通信块（数字量）常为“1”作为质量判断块，如果通信正常，则DCS在一个控制器扫描周期内将其映射的信号刷新为“0”，如果在一个设定的DCS检测周期内，其映射的信号常为“0”，则判断通信故障并报警，同时进行冗余切换。
DEH侧仅需在SPPA-T3000集成环境下完成相应的通信组态工作，但必须确定通信数据块的起始地址与偏移量，现DEH主要采用FC16写功能码，实现DEH与DCS间的通讯。
3.1 LC组态通信点表清单
DCS在与DEH通信中，DCS侧LC模件通讯参数设置如下：
platform = RLC；baud = 19200；parity= none；data_bits = 8；stop_bits = 1；slave_address = 1；rts_on_tx = on
3.2 CP341组态及系统参数设定
DCS在与DEH通信中，DEH侧在S601内CP341模件通讯参数设置如下：
Baudrate = 19200；parity= none；data_bits = 8；Stop bits = 1；Reply=2000； Mode=00； Delay=1；RS232C Signals= false； RTS OFF=100us； Output time=100； RS422 Mode=00 ；Preset=00。
系统组态参数设定如下所示：
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