西门子 PLC 与 HIMA H41Q 的Modbus RTU 冗余通信.pdf

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1、１１５０化工自动化及仪表第４２卷西门子PLC与HIMAH41Q的ModbusRTU冗余通信刘天虎王海群徐峰唐山（北京航天石化技术装备工程公司加热炉事业部，北京１００１６６）摘要介绍某项目加热炉控制系统中安全仪表系统和ＰＬＣ系统之间的冗余ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ通信实现方法，给出了主站的硬件和软件组态方式。现场实际应用情况证实，该通信方式完全能够满足加热炉控制系统数据传输的安全性和可靠性，同时有效地降低了成本。关键词冗余通信ＰＬＣＨＩＭＡＨ４１ＱＭｏｄｂｕｓＲＴＵ硬件结构软件组态中图分类号ＴＨ８１２文献标识码Ｂ文章编号１０００-３９３２（２

2、０１５）１０-１１５０-０６根据某项目加热炉的控制要求，在其自控系级的控制系统ＳＩＳ。项目要求配套控制系统要实统中设计有安全仪表系统（ＳＩＳ），ＳＩＳ对控制系统现安保联锁、回路调节、参数显示及设定等功能，的异常检测结果实施联锁停止控制，是工厂自动这些功能由一套ＳＩＳ完全实现。经统计仅有２／３控制中的重要组成部分。西门子ＰＬＣ编程灵活的点要进入ＳＩＳ去完成安保联锁功能，考虑到ＳＩＳ且组网功能强大，因而被广泛应用于工业自控系采购和后期维护费用都很高，故采用ＳＩＳ和ＰＬＣ［１］统。随着现场总线技术的不断发展与兼容要求联合控制模式。该项目的

3、Ｈ４１Ｑ系统ＣＰＵ板卡的不断提高，为了与其他厂商的设备进行通信，西自带ＲＳ４８５接口只支持ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ协议，使用［２］门子提供了Ｍｏｄｂｕｓ通信产品，协议转换器其他通信接口都要额外增加通信板卡，又考虑到ＭａｓｔｅｒＤｏｎｇｌｅ的软件，以实现主站通信功能。ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ协议的非实时性，因此两个系统间的某项目加热炉控制系统采用西门子ＰＬＣ和数据交互采用冗余ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ，既可满足安全性ＳＩＳ联合控制模式，二者之间采用冗余Ｍｏｄｂｕｓ和可靠性，又能有效降低采购和维护成本。ＲＴＵ实现数据通信，在此着重介绍主站的硬件结2系统结构

4、构和软件组态。某加热炉控制系统的硬件结构如图１所示，①1系统简介ＳＩＳ采用ＨＩＭＡＨ４１Ｑ系列，ＰＬＣ采用Ｓ７-３００系某项目加热炉自控系统回路的安全完整性等列，触摸屏为ＳＩＥＭＥＮＳＭＰ３７７系列。ＰＬＣ和ＳＩＳ级要求达到ＳＩＬ２或ＳＩＬ３，因此必须用具有ＳＩＬ等之间的数据交互由冗余ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ实现。系统图１加热炉自控系统硬件结构示意图①收稿日期：２０１５-０８-３１（修改稿）第１０期刘天虎等．西门子ＰＬＣ与ＨＩＭＡＨ４１Ｑ的ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ冗余通信１１５１编程在ＰＣ机进行，ＰＣ机与ＰＬＣ通信采用西门子选择半双工ＲＳ４８５

5、，接收端初始状态按图４ＵＳＢ-ＭＰＩ电缆，ＰＣ机与ＳＩＳ通信采用普通网线。设置电气接口。各从站的接口电气标准必须与主3通信实现站一致。ＳＩＳ采用冗余ＣＰＵ，每块ＣＰＵ卡带一个ＲＳ４８５接口用于ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ通信，ＳＩＳ作为从站。ＰＬＣ配有两个ＣＰ３４１ＲＳ４２２／４８５（以下简称ＣＰ３４１）模块，每块ＣＰ３４１带一个ＲＳ４８５接口，并且每块ＣＰ３４１配一个主站Ｄｏｎｇｌｅ，ＰＬＣ作为主站。作为Ｍｏｄｂｕｓ从站的ＳＩＳ组态相对简单，只需将读写数据放置到相应的数据区域，等待主站ＰＬＣ的指令即可。下面主要针对主站的组态进行图４ＣＰ３４

6、１电气接口设置说明。3．2软件组态3．1ＰＬＣ硬件组态根据网络结构，主从站的Ｍｏｄｂｕｓ接口是一对ＰＬＣ的硬件组态如图２所示，两个ＣＰ３４１的逻一直连的，因此两个主站卡的编程方式完全一致。辑起始地址分别为２５６和２７２。ＰＬＣ的核心是Ｓ７-基于一块ＣＰ３４１卡件只能调用一个数据发送功３１５-２ＤＰＣＰＵ，同时使用了两块ＣＰ３４１卡件作为能块ＦＢ８和一个数据接收功能块ＦＢ７，同时一块ＭｏｄｂｕｓＲＴＵ主站，每块ＣＰ３４１卡件配一个Ｍａｓｔｅｒ主站卡要实现读取从站和写从站功能，因而采用Ｄｏｎｇｌｅ，两个模块的Ｐｒｏｔｏｃｏｌ参数设置完全

7、一致。先读后写的顺序，先发送读取报文再发送写入报文。下面以第一块主站模块为例说明主站读写的编程过程。创建发送数据块ＤＢ１，定义Ｍｏｄｂｕｓ功能代码０３和１６的数据格式，如图５所示。图２ＰＬＣ硬件组态图５Ｍｏｄｂｕｓ功能代码０３和１６的数据格式定义ＣＰ３４１的参数设置如图３所示，双击ＣＰ３４１读从站多个寄存器使用功能代码０３，从站地→Ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ→Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，选择ＭｏｄｂｕｓＭａｓｔｅｒ；双击址为１，起始地址为０（即Ｍｏｄｂｕｓ地址从４０００１开蓝色按钮Ｐｒｏｔｏｃｏｌ，选择ＭｏｄｂｕｓＭａｓｔｅｒ设置总线始），读取长度

8、为４个字；写从站多个寄存器使用传输速率和帧字符结构，ＳＩＳ从站的设置必须和功能代码１６，从站地址为１，起始地址为０（即主站设置一致。该项目中的传输速率设置为Ｍｏｄｂｕｓ地址从４０００１开始），写入长度为４个字，９６００ｂｉｔ／ｓ，８位