某成品油輸油管道DCS站是中國(guó)石化某煉油化工股份有限公司的生產(chǎn)管理系統(tǒng)站控室，系統(tǒng)共包括1個(gè)操作站（兼工程師站），1個(gè)現(xiàn)場(chǎng)控制站。根據(jù)要求，需將罐區(qū)新建的6個(gè)油罐的液位溫度參數(shù)、出口電動(dòng)閥門的狀態(tài)參數(shù)，和西罐區(qū)原有的10個(gè)油罐的液位溫度等參數(shù)，通過先進(jìn)的計(jì)算機(jī)通訊技術(shù)引入西南成品油管道SCADA系統(tǒng)。DCS操作站擬采用RS485總線，通過Modbus協(xié)議與西罐區(qū)工作室YQJC-Ⅱ監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊，而與SCADA系統(tǒng)采用OPC技術(shù)建立數(shù)據(jù)通訊。通過對(duì)DCS的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)采集生產(chǎn)過程中的重要生產(chǎn)數(shù)據(jù)信息，建成管理控制一體化的生產(chǎn)信息服務(wù)系統(tǒng)。
·通訊系統(tǒng)的組成
成品油輸油管道DCS站采用TDCS9200系統(tǒng)組成，其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖一所示，系統(tǒng)操作站上運(yùn)行SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件。
DCS操作站和現(xiàn)場(chǎng)控制站的通訊是通過系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)SNet（TCP/IP）來完成的。現(xiàn)場(chǎng)控制站實(shí)時(shí)傳遞現(xiàn)場(chǎng)I/O采集數(shù)據(jù)至操作站；各現(xiàn)場(chǎng)控制站間的數(shù)據(jù)傳遞，以滿足大范圍協(xié)調(diào)控制的需要；操作站和工程師站向現(xiàn)場(chǎng)控制站傳遞控制指令或組態(tài)數(shù)據(jù)；保持各操作站之間數(shù)據(jù)的一致性。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用工業(yè)以太網(wǎng)，符合IEEE802.3標(biāo)準(zhǔn)；其通訊速率10M/100Mbps，傳輸介質(zhì)為5類非屏蔽雙絞線。系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)采用冗余結(jié)構(gòu)，A網(wǎng)和B網(wǎng)熱備份工作。
YQJC-Ⅱ是智能巡檢儀，它負(fù)責(zé)西罐區(qū)的液位和溫度信號(hào)的采集，為了實(shí)現(xiàn)和DCS系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊，在YQJC-Ⅱ巡檢儀上加裝Modbus發(fā)送卡一只，DCS系統(tǒng)操作站加裝MOXA RS232/485轉(zhuǎn)換設(shè)備A53一只，這樣DCS就可以采集YQJC-Ⅱ巡檢儀的數(shù)據(jù)。
由于SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件還具有OPC Server的功能，只要TDCS9200系統(tǒng)操作站和SCADA系統(tǒng)在同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)段內(nèi)，SCADA系統(tǒng)通過作為TDCS9200系統(tǒng)的OPC客戶端，即可輕松獲得TDCS9200系統(tǒng)的實(shí)時(shí)生產(chǎn)數(shù)據(jù)。
圖一：DCS系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖
·軟件的使用
(1)通過Modbus協(xié)議建立YQJC-Ⅱ巡檢儀和TDCS9200系統(tǒng)之間的通訊
YQJC-Ⅱ巡檢儀距離DCS中控室大約有850米左右，為了和DCS操作站實(shí)現(xiàn)通訊， 在YQJC-Ⅱ巡檢儀上加裝了Modbus發(fā)送卡一只，通訊規(guī)約采用波特率9600bps、8位數(shù)據(jù)位、1位停止位、偶校驗(yàn)位、通訊方式為RS485。
TDCS9200系統(tǒng)要從YQJC-Ⅱ巡檢儀獲得數(shù)據(jù)，在SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件的工程管理器中必需添加YQJC-Ⅱ外部設(shè)備的連接。添加的步驟如下：在工程管理器中雙擊“設(shè)備”標(biāo)簽中的“新建”，按照提示選擇Modbus(ASCII)協(xié)議，如圖示二。注意在設(shè)定設(shè)備地址時(shí)，由于Modbus設(shè)備默認(rèn)地址為1，在這里也應(yīng)該將外部設(shè)備設(shè)定為1。
圖二：添加串行Modbus協(xié)議設(shè)備
成功添加Modbus設(shè)備以后，就可以在SunyRDB實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫編輯器中定義變量標(biāo)簽，建立和YQJC-Ⅱ巡檢儀的尋址。變量標(biāo)簽的方式如圖示三。
圖三：通過Modbus協(xié)議建立和遠(yuǎn)程設(shè)備的尋址
寄存器是Modbus協(xié)議遵守的尋址規(guī)范。數(shù)據(jù)類型規(guī)范按照下表描述設(shè)置尋址。
寄存器名稱 寄存器名格式 數(shù)據(jù)類型 變量類型 讀寫屬性
邏輯線圈 0xdddd BIT I/O離散 讀寫
輸入位寄存器 1xdddd BIT I/O離散 只讀
輸入寄存器 3xdddd UINT I/O整數(shù)
I/O實(shí)數(shù) 只讀
輸出（保持）
寄存器 4xdddd UINT I/O整數(shù)
I/O實(shí)數(shù) 讀寫
在實(shí)際使用的過程中， SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件還可以測(cè)試是否和YQJC-Ⅱ巡檢儀正確的建立了通訊連接。在它的工程管理器中通過添加的外部設(shè)備，從彈出的菜單選中“測(cè)試YQJC-II”即可打開測(cè)試對(duì)話框，如圖四所示。添加幾個(gè)寄存器尋址來讀取外部變量。如果讀取正確則顯示讀取的變量值，讀取失敗則提示“與硬件設(shè)備通訊失敗”。
圖四：通過Modbus協(xié)議測(cè)試和遠(yuǎn)程設(shè)備的通訊
Modbus協(xié)議在工業(yè)中的應(yīng)用是很廣泛的，通過RS485總線，通訊距離最遠(yuǎn)可以達(dá)到1200米。
(2)通過OPC技術(shù)建立和SCADA系統(tǒng)之間的通訊
在早期的DCS系統(tǒng)中，由于各個(gè)生產(chǎn)廠商的硬件和軟件所構(gòu)成的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)在通訊方面不能互連，如果要進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，就必需開發(fā)專用通訊軟件。OPC的出現(xiàn)就是解決不同硬件和軟件DCS系統(tǒng)之間的通訊問題。
現(xiàn)在，OPC（用于過程控制的OLE）已經(jīng)是一個(gè)工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它基于微軟的OLE（現(xiàn)在的ActiveX）、COM（部件對(duì)象模型）和DCOM（分布式部件對(duì)象模型）技術(shù)來實(shí)現(xiàn)工業(yè)系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊。目前OPC擁有一整套接口、屬性和方法的標(biāo)準(zhǔn)集，主要應(yīng)用于過程控制和制造業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)。
TDCS9200集散控制系統(tǒng)的SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件具有OPC數(shù)據(jù)服務(wù)功能，系統(tǒng)不需要經(jīng)過特別的設(shè)置即可作為OPC Server。成品油灌區(qū)SCADA系統(tǒng)和DCS進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，可以采用SCADA系統(tǒng)作為TDCS9200系統(tǒng)的客戶端，TDCS9200系統(tǒng)向SCADA系統(tǒng)提供本機(jī)OPC Server服務(wù)名和本機(jī)的IP地址，與在同一個(gè)網(wǎng)段的SCADA系統(tǒng)建立OPC連接，SCADA系統(tǒng)即可查詢到TDCS9200系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)，同時(shí)SCADA系統(tǒng)可以使用和改寫OPC Server中的數(shù)據(jù)。
當(dāng)然，SunyTech工業(yè)控制應(yīng)用軟件的功能也是非常強(qiáng)大的，它不僅可以作為OPC Server，同時(shí)也可以作為OPC Client端來訪問其它系統(tǒng)的OPC Server。通過簡(jiǎn)單的設(shè)置，輕松的和遠(yuǎn)方OPC Server實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通訊。
·結(jié)束語
通過采用Modbus協(xié)議解決了TDCS9200系統(tǒng)和YQJC-Ⅱ巡檢儀的通訊問題。SCADA系統(tǒng)具有OPC Client端的通訊能力，采用OPC Server-Client是解決TDCS9200系統(tǒng)站和SCADA系統(tǒng)數(shù)據(jù)通訊的首選。TDCS9200采用這兩種通訊技術(shù)，為系統(tǒng)提供了一個(gè)和第三方設(shè)備交換數(shù)據(jù)的實(shí)現(xiàn)方法。
參考文獻(xiàn)：
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