四川广安发电有限责任公司 四川 广安 638000
摘要：以广安发电有限责任公司两台300MW机组为例，探讨分析了艾默生OVATION DCS与西门子PLC通过MODBUS协议实现数据通信的方法与技术。
关键词： OVATION DCS,西门子PLC，MODBUS
MODBUS通讯协议在DCS（分散控制系统）与第三方智能设备互联中的广泛运用，既实现了生产过程的集中控制和监视、又降低系统成本，实现了物理分散。
广安发电有限责任公司一期两台300MW机组DCS采用艾默生过程控制有限公司的OVATION系统，锅炉蒸汽吹灰系统采用西门子S7300PLC，两者通过MODBUS协议通讯，实现了数据传输共享。
一、MODBUS协议介绍
MODBUS通讯协议是一种工业现场总线通讯协议，它由Modicon公司于1979年提出，并于2004年成为我国国家标准。它通过物理层TIA/EIA-232-F或TIA/EIA-485-A（习惯称RS232和RS485），与串行链路主站、从站一起，实现串行链路上的Modbus协议。工业控制一般采用RS485接口。
MODBUS协议把通信参与者规定为“主站”（Master）和“从站”（Slave），数据和信息的通信遵从主/从模式。MODBUS总线网络中的各个智能设备通过异步串行总线连接起来，只允许一个控制器作为主站，其余智能设备作为有唯一地址的从站，主站发出带从站地址的帧请求，该从站应答请求并送回数据或状态信息，从站不能够自己发送信息。这个网的主设备，可以是另外一个网的从设备。MODBUS中从站地址8bit（RTU），因而有效的从设备地址是0-247，单个设备的地址是1-247，实际所支持的从机数要由所有通信设备决定。地址0是广播地址。
二、西门子PLC作为MODBUS从站的组态
1、 硬件组态
西门子PLC作为MODBUS从站至少需要一块西门子300CPU和一块CP341(MODBUS通讯接口)。
在PLC硬件组态中，双击CPU341模块，设置MODBUS传输波特率9600bit/s，1位起始位，8位数据位，偶校验位，1位停止位，从站站地址3。主从通讯设备的字符帧格式和波特率等参数设置需要一致。
CP341支持RS422/485接口，同一时间RS422/485接口只能一个有效。
3、Modbus驱动的下载
当配置好Modbus通信的参数后，将CPU停机，向CP341下载Modbus Slave的驱动，一旦下载完成后无需再次下载。
4、西门子MODBUS从站编程
OB1中调用功能块FB80，FB80块每个管脚含义如表2.1所示：
表2.1 FB80管脚含义
5 CP341从站的通讯区域配置
CP341里有四个配置页：
（1）FC01,05,15页，对应MODBUS地址的0区：0xxxx，保持线圈，可读写。
（2）FC02页，对应MODBUS地址的1区：1XXXX，输入线圈，只读。
（3）FC03，06，16页，对应MODBUS地址的4区：4xxxx，保持寄存器，读写。
（4）FC04页，对应MODBUS地址的3区：3XXXX，寄存器输入，只读。
三：OVATION系统作为MODBUS主站的组态
OVATION串行通讯控制器即LC卡支持MODBUS协议，该控制器作为主机，通过RS485硬件接口，以(300～19200)bit/s的通讯速率与第三方设备通讯。在这种组态下，OVATION串行通讯控制器作为主机，西门子S7300设备作为从机，MODBUS网路结构如图3.1：
图3.1 MODBUS网络结构
1、LC卡
OVATION串行通讯控制器（LC）包含电子卡和特性卡，选配不同的特性卡获得RS232或RS422/RS485通讯端口。
2、生成配置文件
配置文件也叫点组文件，它申明了MODBUS寄存器地址与LC卡寄存器地址的通信规约，LC卡寄存器地址最终被映射到OVATION控制器。一般用记事本编辑创建一文本文件，比如guangan（注意不带扩展名），用EXCEL也可，但要保证符号正确。
配置文件包括两部分：
（1）文件部分
文件部分/FILE用来描述本通信连接的全局参数。“#”用于表明本行后面部分是解释性文字。
/FILE:title=“example”，#本连接的名称
platform = RLC,#硬件平台，用PC机测试程序时设“PC”，默认“QLC”
LinkType = 485.2,#电气接口类型为485，默认是232
baud = 9600,#通信速率，默认“9600”，与从站配合设置，建议“19200”
databits = 8,#数据位数，默认8位
parity = none,#无奇偶校验
stopbits = 1#1位停止位。485通信选8位数据位、无校验、1位停止位
（2）点组部分
点组部分/GROUP用来描述MODBUS与LC卡寄存器的对应关系，MODBUS命令来完成他们的同步。
/GROUP: name = "PAIR",#点组名称
number = 1,#点组号。唯一，一个点组对应一个查询
从站的命令
operation = PERIODIC,#扫描方式，一般用周期性扫描，与
interval配合用
interval = 0#扫描周期，以秒为单位，为0时表示没有
停顿
#空行
I0001, RHR, 1, 0000, UINT16#读1号从站寄存器HR40001中无符号整形
LC卡I0001
I0002, RHR, 1, 0001, UINT16
I0003, RHR, 1, 0002, UINT16
I0004, RHR, 1, 0003, UINT16
#空行
/GROUP: name = "PAIR",#点组名
number = 2,#点组号
operation = PERIODIC,#扫描方式
interval = 0
#空行
D0023, RHR, 2, 0256.00#读2号从站保持寄存器HR40257的0位到LC卡D0023
D0024, RHR, 2, 0256.01
D0025, RHR, 2, 0256.02
常用命令如下：
RCS（读输出线圈状态）、RIS（读输入状态）、RHR（读保持寄存器）、RIR（读输入寄存器）、FSC（强制单个线圈）、PSR（预置单个寄存器）、RES（读例外状态）、FMC （强制一组线圈）、PMR （预置一组寄存器）。
3、创建AUTOEXEC.BAT文件
为了在LC卡重启或停电送电后能够自动启动接口解释程序，需在开机批处理文件内创建以下三行：
break=off #允许用户连PC机执行RLCEXTPC.EXE程序
Set NO87=NO_87#指明该CPU内没有浮点处理器
D1modbus -f guangan#接口解释程序解释组态文件，生成查询帧和接收数据。
4、LC卡初始化
（1）在机子上运行LC Loader windows的SETUP.EXE程序。
（2）安装完成后在我的电脑里会出现一个虚拟盘，将DLMODBUS.EXE，AUTOEXEC.BAT，RLCFLASH.EXE，配置文件guangan COPY至虚拟盘。若先运行Terminal程序，则无法操作拷贝至虚拟盘。
(3)用RS232(2、3交叉)线连接笔记本的串口和LC卡的串口（RS232编程口），在开始菜单中LC Loader windows下打开调试软件Terminal，配置端口、波特率为19200, 如果没有报文，需重新插拔卡件，正常情况下停到platform＝3。
（4）按ESC键退出到DOS提示符。此时A：盘是LC卡存储器，C：是虚拟盘。
（5）备份原LC卡配置： 将非*.EXE或*.com文件从A盘拷贝至C盘并记下文件名，注意不要覆盖原有文件。
（6）将虚拟盘中DLMODBUS.EXE，AUTOEXEC.BAT，RLCFLASH.EXE，配置文件guangan COPY至A盘；
（7）运行RLCFLASH将配置文件写入EPROM：在命令行输入RLCFLASH并回车，等到命令完成，再拔出插入LC卡一次。
（8） 1、2灯交替闪烁，8灯亮，表示程序载入正常，发送接收数据正常。
（9）新卡组态时，波特率选择当波特率为9600时，将B7和B8短接。
5、OVATION逻辑组态
经LC卡采集到的数据，必须在CB中调用SLC算法块，将数据转换成OVATION系统点。这样的算法块共有7种，分别是模拟量输入SLCAIN、模拟量输出SLCAOUT、开关点输入SLCDIN、开关点输出SLCDOUT、打包点输入SLCPIN、打包点输出SLCPOUT 、状态信息SLCSTATUS。
四、总结
本文通过OVATION分散控制系统与西门子S7300建立数据通讯实例分析，介绍了MODBUS通讯协议在不同控制系统之间实现通讯互联的优越性及可行性，以期为工程技术人员提供一定借鉴。
论文作者:曾波
论文发表刊物:《科技中国》2016年5期
论文发表时间:2016/7/26
标签：寄存器论文; 地址论文; 组态论文; 通讯论文; 广安论文; 数据论文; 线圈论文; 《科技中国》2016年5期论文;