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【摘 要】以沈阳燃气二十万立方米干式罐工程项目DCS与PLC之间的通讯为例,研究二者在控制领域相互结合、交换数据,提高生产效率的可行性.
【关 键 词】DCS；PLC；PROFIBUS-DP；通讯
一、引言
DCS与PLC都是计算机技术与工业控制技术相结合的产物,依靠基于计算机技术的控制器完成控制运算,通过I/O卡件完成与一次元件和执行机构的数据交换.PLC和DCS的主要差别在于开关量和模拟量的运算上,尽管随着计算机技术的发展,二者相互渗透,但仍然存在核心概念的差别,DCS是一个体系,PLC是一个装置,这种区别的影响渗透到技术经济的每一个方面.可采用PROFIBUS-DP方式将PLC数据纳入DCS统一监视和管理,由操作人员集中监控,可大大减少监控点,节约运行成本.本文将建立中控DCSJX-300XP与SIEMENSPLCS7-300基于PROFIBUS-DP通讯的网络控制系统.
二、基于PROFIBUS-DP的DCS与PLC网络控制系统硬件配置、连接方案
PROFIBUS总线是西门子公司倡导的一种国际性开放式现场总线,协议满足ISO/OSI参考模型对开放系统的要求.DP协议是目前欧洲乃至全球应用最广泛的总线系统,是为满足自动化工厂中分散I/O和现场设备所需要的告诉数据通讯的需求而设计的.典型的DP配置是单主站结构,主站与从站之间的通讯基于主-从原理,即主站向从站发送请求,按照站号顺序轮询从站.在本系统中,DCS控制站作为主站,当主站得到总线控制权时不用外界请求就可以主动发送信息；S7-300控制器作为从站,它仅仅对接收到的信息给予确认或向主站发送信息.
采用PROFIBUS-DP实现DCS与PLC系统的联网,其系统结构图如下：
硬件配置见下表：
XP239-DP主站接口卡：是SUPCONDCS的SC-Ⅱ网络节点之一,处于与主控卡同等的地位,作为SUPCONDCS与PROFIBUS-DP的接口,用于将标准PROFIBUS-DP设备连入JX-300XP系统,通过SC-Ⅱ站间通讯协议使PLC的过程参数可成功地与系统内控制站、操作站等进行信息双向通信,使PLC成为SUPCONDCS的一部分.
DCS主控卡XP243X：是DCS的核心单元,在系统中完成数据采集、信息处理、控制输出等功能.主控卡周期地向过程控制网发送实时过程信息,使得该网络上的所有操作节点均可实时监控控制站的各种状态,同时过程控制网的操作节点也可主动查询主控卡的各种信息.
PLCCPU315-DP：是一款带有中/大规模程序量和PROFIBUS-DP主/从接口的CPU,对二进制和浮点数的运算具有较高的处理能力.
三、基于PROFIBUS-DP的DCS与PLC网络控制系统的软件组态
3.1DCS组态：应用PROFIBUS-DP主站接口卡时,应在SyCon组态界面和SCKey组态界面中分别进行相应的组态.SyCon作为一个基本的配置工具,它使用了设备描述文件（GSD文件）或电子数据文档,这些文件是由设备制造商提供的,定义了总线设备的相关特性参数,标准化了一些现场总线系统.SCKey用来完成DCS的组态工作,如设置系统网络节点、I/O卡数量地址、I/O点类型、常规控制方案,所有组态完成后需要在该软件中编译、下载和发布.
组态工作流程见下图：
3.1.1SyCon组态：运行SyCon软件,选择命令菜单[File/New],在弹出的对话框中选择“PROFIBUS”,点击“OK”,创建一个新的设备配置组态文件；选择菜单命令[File/CopyGSD],选择要导入的GSD文件；选择菜单命令[Insert/Master]添加主站；选择菜单命令[Insert/Sle]添加从站.设置总线参数：点击主站图标选择菜单[Settings/BusParameter],设置波特率,保存文件.
3.1.2SCKey组态：运行SCKey软件,打开相应的组态文件,添加PROFIBUS-DP主站接口卡,在弹出的主机对话框里添加新的主机选择适当的主站接口卡型号.配置主站接口卡控制周期和地址.配置（更新）DP组态后便可对各个模块进行位号配置.
3.2PLC组态
3.2.1硬件组态：打开STEP7组态软件,双击Hardware图标,选择菜单[View/Catalog]按顺序添加S7-300从站的各个组件：机架、电源、CPU、接口模块、I/O模块.
3.2.2软件组态：因为CPU315-2DP可用作PROFIBUS通讯,可在“常规”属性中点击PROFIBUS的“属性”来设置与DCS通讯的地址和通讯速率；在“属性―DP―（RO/S2.1）”界面的“工作模式”属性下把DP设置成DP从站,在“属性―DP―（RO/S2.1）”界面的“组态”属性中组态与DCS通讯所需的通讯数据.
对于输入输出数据,每个模块最大可以配置32个字节或16个字.
在OB1主程序中编写通讯程序（部分）如下：
完成上述步骤后,对组态进行编译、下载即可.
四、总结
通过PROFIBUS-DP协议我们实现了JX-300XPDCS与S7-300PLC之间的通讯,大大提高了自动化水平,方便了生产指挥调度.随着企业的不断壮大,所采用的控制系统和设备也越来越多地朝着科技含量高、资源消耗低的方向迈进,由于制造商的不同,它们各自有自己的通讯协议,因此形成了基于DCS、PLC并存的工业控制网络.考虑到系统整体安全性、稳定性、扩展性和经济性,基于PROFIBUS-DP通讯的网络控制系统的应用,对日后更多地实现异地、异构系统的互联以节约生产成本具有重要意义.