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聚酯装置DCS与PLC系统的通讯 |
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1 引言
天津石化公司化纤厂2001年投产的20万吨聚酯装置采用pta工艺路线法生产，工艺主装置采用的是美国honeywell公司最新推出的tps集散控制系统进行控制，而pta n2输送系统是从德国waeschle公司引进的，控制系统采用的是西门子s5 135u系列plc，它们之间采用的是串行通信方式进行信号联系。本文就西门子s5 plc如何与tps集散控制系统进行通讯问题进行讨论。它们之间的硬件配置方式见图1。
2 plc与tps系统串行通讯的实现
pta氮气输送系统采用的是西门子公司的s5-135u型可编程控制器，硬件结构配置为：1个cpu 928b(6es5928-2ub12)，3个数字量输出模块，4个数字量输入模块，2个模拟量输入模块，1个模拟量输出模块，1个通讯处理器cp524(6es5524-3ua13)。
cp524是用来实现一种计算机和计算机的链接，这种链接是一种两个单元之间用以交换数据的串行点对点连接，这两个单元可以都是simatic s5系列可编程控制器，也可以是simatic s5控制器与另外类型控制器之间的通讯，s5侧标准控制程序为3964r。cp524通讯处理器有一个串行接口，它包括一块接口板和一个25针的插座连接器，cp524模板前板包括有用户内存子模块插口。用户存储器子模块包含了由设备指定的接口程序(解释程序和规程)，和由用户指定的链路参数以及作业管理器。设备指定的程序需占8k字的内存容量，作业管理器则占1k字。用户存储器子模块是一块eprom，可使用编程器及com525软件在其上进行离线编程。cp524的传输速率为9600baud, 其中通讯接口配置如下：
(1) 接口方式：rs485 半双工
(2) 数据位：8
(3) 停止位： 1
(4) 设备地址：1
(5) 奇偶校验：none
工艺主装置采用的是honeywell公司tps集散控制系统,它的siiop（串行通讯卡）与该系统hpm（high-performance process manager）的modbus,allen-bradley 子系统相连接，每个siiop挂2个fta，每个fta有1个通讯接口对应16个数组点。化纤厂采用的是modbus 系统 ，sifta串行接口的通讯方式为r485d。si与子系统进行直接的数字通讯，子系统的数据通过数组点（array）被采集到hpm中，这些数据可以直接用于数据采集或者用于控制算法中，si iop 模件有32个槽，其中16个槽与fta1通讯，另外16个槽与fta2通讯，其中每个sifta用16个数组点来映象子系统的数据，si iop 支持对子系统数据进行读和写。数组点（array）再按预先编好的程序连接到指定fta的si iop上的槽，连接好后可以自动进行通讯。
数组点(array)是honeywell公司设计的一种非常灵活的数据结构，它更容易存取用户的自定义数据，对先进控制和批量顺序控制程序特别有用。数组点(array)可用于串行口通讯，即将子系统的数据读到数组点的参量子集中，或将数组点的参量(包括旗标量点(flag)，数值点(numeric)，字符变量(string)等写到子系统中，这样实现了与任何串行接口数组点的双向通讯。
数组点所映相的子系统的数据可在操作站gus上显示，也可用于控制算法中，这些数据再与hpm的数字组合点，设备控制点，常规控制点和cl程序相配合，最终实现了外部串行通讯系统与tps的有机结合。
除了上述说明外，由设计人员所编写的映相数据表是非常重要的，它详细记录了各数组点中各参量的名称，内容，解释说明及在s5侧的数据库的地址，符号，位置等，设计和维护人员只有应用这个映相表，才能将s5侧的内容与tps系统中的数组点参量一一对应，将预先编好的两套系统连接起来，并且可以便于今后查看信息及功能维护。如果没有这个映相表，则无法弄清楚数组点中各参量的意义，不知道s5程序中通讯的内容与tps系统数组点参量的对应关系。
s5 plc与tps系统之间串行通讯的数据流向见图2。
图2 s5 plc与tps系统之间串行通讯的数据流向
3 系统在实际运行中存在的问题及解决
20万吨聚酯装置的tps系统与s5plc系统调试成功以后，在一段时间内经常出现gus站上显示短暂的数值为坏值(badpv)，操作人员经复位后正常，笔者仔细的检查了dcs和plc的硬件和软件设置，并未发现有异常。于是怀疑通讯线路中存在有干扰，于是从以下两个方面进行检查：
(1) 接地问题：通讯线路中的第七脚为接地端，笔者认真地检查了plc端cp524通讯卡，dcs端的si iop 卡接地端是否有效的连接，经确认，接地连接和接地电阻均正常，于是由接地引入干扰的可能性被排除。
(2) 通讯线路的安装及设置：根据rs485通讯协议知，通讯线路阻抗不连续点会发生信号的反射，我厂总线的不同区段采用了不同材质的电缆，这样就会造成阻抗的不连续，于是笔者将tps控制室内的总线电缆全部更换为与原电缆材质一样的电缆，并重新焊接了一个25针d型插头，后观察效果，再也没有出现过通讯故障的现象。
4 结束语
dcs和plc的通讯技术到目前来说，技术已经相当成熟，特别是国际知名品牌系统之间的通讯，是相当容易实现的，并且是可靠的，因此，在出现两个系统间的通讯不能建立时，在确认相关的通讯卡无硬件故障时，应主要检查通讯线路的连接和通讯参数的设置是否存在问题。
该系统自投入运行以来，一直运行良好，控制稳定，利用串行通讯将pta输送站与中控室紧密的结合起来，将现场信息及时显示于gus站上，便于操作和监视生产过程，保证了生产稳定运行。特别是因为采用了通讯技术，可以不用重新布线，就可以更改程序组态，变更控制功能。并且节约了大量的信号电缆及安装维护费用，大大降低了投资成本，克服了传统方式检查维护量大的缺点，收到了良好经济效益。(end)
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(10/19/2011) |
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