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Modbus通信协议在分布式控制系统(DCS)中的应用

发布日期:2017-01-09 作者:网络


 

   2、程序设计

    ASCII模块支持BASIC语言编程,此外,又附加了多条系统及函数指令,如接收、发送缓冲区操作指令、信息传输差错控制CRC、LRC校验函数指令和与CPU单元数据交换的读写指令等。编程使用WINDOWS操作系统上附带的Hyperterminal(超级终端)软件,通过此软件,PC机可与连接在网络上的其它PC机或串口终端设备进行文本文件的传输及显示。编程时,将PC机串口与ASCII模块的RS232串口连接,运行该软件,就能在其界面上对ASCII模块进行程序编写、上传、下载和调试等工作。也可先通过WINDOWS系统的写字板编写程序,并保存为文本格式,然后再通过Hyperterminal将程序下载到ASCII模块。通信程序的主工作流程见图五。

    部分程序代码如下:

    OPTION BASE 0 //定义数组

    DIM R(128),FC(128)

    R(48)=0:R(49)=1:R(50)=2:R(51)=3:R(52)=4:R(53)=5:R(54)=6:R(55)=7:R(56)=8

    R(57)=9:R(65)=&h0a:R(66)=&h0b:R(67)=&h0c:R(68)=&h0d:R(69)=&h0e:R(70)=&h0f

    R(97)=&h0a:R(98)=&h0b:R(99)=&h0c:R(100)=&h0d:R(101)=&h0e:R(102)=&h0f

    OPEN #2,"COMU:19200,8,E,1" //设定串口参数

    A%=LOC(2) //判断接收缓冲区字符

    IF A%=8 THEN

    REX$=INPUT$(A%,#2)

    ……….

    ENDIF

    GOSUB *ZFCL //对信息进行分解处理

    IF ST=1 THEN *JAOY ELSE *BACK //判断是否本站信息

    *JAOY

    GOSUB *CRC //CRC循环冗余校验子程序

    IF R=CRC THEN *WORK ELSE *BACK //信息校验正确判断

    *WORK

    IF (FU=3) THEN GOTO *DJS //读功能码判断,调写操作子程序

    IF (FU=6) THEN GOTO *XJS ELSE GOTO *BACK //写功能码判断,调读操作子程序

    *DJS //读子程序

    ………

    *XJS //写子程序

    ………

    *CRC //CRC 校验子程序

 

    ……….

    *ZFCL //字符处理子程序

    ………

    由于ASCII模块支持ASCII码,而RTU则是基于二进制码的16进制字符通信方式,所以在程序编程中增加了码制转换程序。

    CH5$=MID$(REX$,5,1) :CH6$=MID$(REX$,6,1) //提取字符段

    VOL=ASC(CH5$)×256+ASC(CH6$) //将ASCII码字符转换十进制数

    VOL$=HEX$(VOL) //将十进制数转换成十六进制字符

    3、程序优化及安全措施

    在ASCII模块与CPU单元数据交换程序部分,采取由ASCII模块向CPU 单元主动发送读写请求信号,CPU单元在收到请求时才执行数据交换程序的方法。这样,就缩短了PLC的扫描周期,提高了通信实时性。

    在信息差错控制部分,采用了CRC-16循环冗余校验算法,该算法能使信息的差错率低于10-14以下。如果信息校验错误,程序将清除缓冲区,等待DCS信息重发。

    根据生产需要,可在HMI上将现场按钮等手控设备设为无效状态,所有手、自动操作均在DCS上进行。考虑到如通信网络遭到瘫痪等严重故障时,需保证现场电气设备正常启停,又增加了通信状态定时侦测程序,在规定时间(10秒)内网络上如无信号,PLC自动将现场按钮等手控设备设为有效,同时DCS故障报警,直到网络恢复正常为止。

四、结束语

    当前分布式控制系统通信网络的设备、软件及整体架构,大部分是由专业厂商生产提供的,其总体性能较好。但如前所述,它们也有系统配置可选性小、网络架构适应面窄、价格较高等缺点。笔者采用Modbus协议这一成熟通信技术,选用PLC的可编程模块,进行基于Modbus通信协议的自主程序设计,架构起本自控系统的通信网络。该网络易扩展、易维护,具有结构简单、应用灵活、编程方便、造价低廉等特点。这套系统在某化纤生产线一次投运成功,实际运行状态良好,证明其稳定可靠,能完全满足系统设计要求。到目前为止,该系统已在多个工程项目上投入使用,全部运行正常,取得了良好的经济效益。

    本文创新点:采用工业领域通用的Modbus通信协议标准,利用可编程的PLC特殊功能模块,并进行通信程序设计,低成本的解决了本系统的通信架构问题,可为分布式控制系统通信网络兼容性设计的一个思路。

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