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1 前言

　　近幾年來，PLC 因其可靠性高、編程簡單、抗干擾強等優點在工業控制領域得到了廣泛應用。但PLC 在人機交互性能方面較弱，而工業控制計算機具有良好的人機界面及控制決策能力，因此，將二者結合起來可有效實現整個生產過程的綜合控制。

為了在DCS和PLC之間實現雙向數據傳輸，完成邏輯聯鎖控制，那么解決DCS和PLC之間的數據通信成為系統成敗的重要因素。

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2 通信協議

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2.1 TPS系統協議

TPS系統支持兩種技術協議，一種是Modicon公司的Modbus 協議，一種是Allen-Bradley（以下簡稱A-B）協議.使用A-B協議時設備端需配置支持AB公司全雙工DF1協議接口。Modicon公司的Modbus協議可以在不同網絡之間通信，支持的網路包括Modbus，Modbus+工業以太網，以及標準網路：WAP和以太網。網絡間通過設備的內置端口或網絡適配器等來相互訪問。基于Modbus協議的各設備采用主從技術通信。網路中某一臺機器作為主機發請求，其他及其機器作為從機做出應答，主機可以尋址個獨立從機，也可以向所有從機廣播，被尋址的從機向主機返回

消息，Modbus協議建立了主機發出查詢請求的格式：包括從機地址，功能碼，數據，校驗；從機響應消息的格式為從機地址，功能碼，數據，校驗；如果發生錯誤；從機將返回一條出錯消息。一般來說。通訊數量少且要以文本為主的通訊采用Modbus ASCII規約，通訊數量大且是二進制數值時則采用Modbus RTU模式通訊。消息中的每個字節包含兩個十六進制數，本系統中Tps系統采用的是Modbus RTU規約，一條Modbus 網絡中可以容納16個節點，但只允許在一個主設備即DCS控制器.

2.2 Modbus 通信傳輸

有兩種傳輸方式：一種是ASCⅡ模式：當控制器設為在Modbus網絡上以ASCII美國標準信息交換代碼）模式通信，在消息中的每個8Bit字節都作為兩個ASCII字符發送。這種方式的主要優點是字符發送的時間間隔可達到1秒而不產生錯誤.

另一種是RTU模式:當控制器設為在Modbus網絡上以RTU（遠程終端單元）模式通信，在消息中的每個8Bit字節包含兩個4Bit的十六進制字符。這種方式的主要優點是：在同樣的波特率下，可比ASCII方式傳送更多的數據。

2.3 TPS系統SI FTA

TPS系統SI卡的FTA有兩種，Moudbus SI FTA的串行接口支持Moudbus的RTU協議，使用的通信

方式是ELA-232D或者EIA-422．485D，同時也支持PLC的多分支網絡結構。SI與子系統進行直接的數據通訊，子系統的數據可被采集到APM和HPM中，這些數據可以直接用于數據采集或者用于控制策略中。

2.4 通信接口

標準的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定義了連接口的針腳、電纜、信號位、傳輸波特率、奇偶校驗。控制器能直接或經由Modem組網。TPS系統和西門子PLC系統都有開放的硬件接口和通信協議，具有良好的兼容性。TPS系統提供SI串行接口卡，帶有1個RS一232接口和1個RS一485／422接口，現采用RS一485口。該串行口可接l5臺子系統，通信距離可達1200m。西門子PLC系統提供通信卡CP341一RS422／485，可進行串行口數據的收發。

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?3 硬件方案的實施

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3.1系統網絡構建

由于在我公司使用的DCS系統中，以TPS的系統居多，在PLC方面以S7-300為例，所以本系統設計結構：2臺GUS操作站互為備用；1臺NIM負責GUS和過程控制器HPM通信；1臺HM為歷史模件。過程控制級由1套HPM及幾套PLC組成。1個PLC主要負責1個包單元，HPM負責其它所有模擬數字點的檢測和控制。TPS系統和西門子PLC系統由SI卡連接，通過RS一485口進行數據的發送和接收，這樣主控就能更加準確的了解裝置的運行情況，尤其是對包單元設備的了解。并能進行遠程控制.在此由4個包單元，4個PLC為例，TPS系統安裝在控制室，PLC系統則安裝在現場. 如圖1所示：

3.2 通信模件的連接

TPS SI(串行接口)模件和西門子PLC CP341一RS422／485(Modbus接口)模件之間的連接，如圖2所示：

4 軟件的實施和尋址

在TPS系統中，是通過ARRAY點來建立與外部

PLC通信和進行數據存取。

建立通信的主要參數如下：

SI FTA NUMBER：現場PLC串行接口的FTA號

(1，2)：

SERIAL LINKDEVICE ADDRESS：現場PLC系

統的硬件地址；

START INDEX：根據Modbus設備的線圈地址所

決定的ARRAY點讀寫數據的第一個點的地址；

AUXDATA參數決定Modbus接口的一些特性；

AUXDATA1：保持地址(00001～09999)在激活狀態；

AUXDATA2：信息反應時間(0．25～0．5s)，可以保持其默認值；

AUXDATA3：通信方式(RS一232／RS一485)；

AUXDATA4：波特路率及奇偶校驗。

　　S7-300的Modbus協議中寄存器地址被分配成不同的窗口，每個窗口可分配若干個點，具體分配由PLC編程決定，系統有專用的通訊模塊，如有可讀寫模塊FCO1、FC05、FC15，還有只讀模塊FC02等。這樣就可以通過TPS中的START IN—DEX和PLC編程方提供的地址，將兩者聯系起來，建立良好的通信。按照上面分析對TPS進行相應的設置，則該系統中的TPS系統就可以和四個包單元的PLC進行通信的，對于PLC系統的開關同樣可作出相應的設置：系統斷電，重新啟動，TPS系統的ARRAY點可與PLC中的相應地址進行讀寫操作.

5 結束語

采用以上方法，解決了TPS系統與西門子PLC的通信問題，并構建了一個系統網絡.在此過程中要確保PLC和DCS的通訊速率一致，要保證通訊地址的有效性,確保硬件、軟件可靠和穩定.這種DCS加PLC系統的控制結構為用戶提供了一種經濟可行的模式，既節約了資金又得到較好的控制效果。目前DCS應用相當廣泛，但在一些場合，比如開關量較多、安全可靠性要求不是很高、信號比較集中等場合，DCS并不是最佳選擇，這時候也可以考慮PLC和DCS相結合的方法.

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?參考文獻

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[1]邱遠，基于Honeywell TPS系統的遠程控制及串口通訊，2006.10

[2]周澤魁，控制儀表與計算機控制裝置，化學工業出版社，2002.6