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。