基于DPcoupler的西门子300与deltav系统的通讯.doc

基于DPDP coupler的西门子PLC300与艾默生DeltaV系统的通讯张倍摘 要 本文以冶炼厂硫酸风机为例，介绍了西门子300系统通过DP/DP coupler 与艾默生DeltaV DCS系统的通讯方法关键字 DP/DP coupler DeltaV DCS与PLC通讯一、 概述1. 背景简介垣曲冶炼厂是一家以冶炼铜矿为主的多金属综合工厂，2012年起进行技改重建，2014年投产，其DCS系统选用了世界一流的美国艾默生公司的DeltaV系统。制酸工艺部分，硫酸风机选用了KKK风机。KKK风机使用西门子PLC300系统，自成体系，并没有与全厂DCS系统联网。如何将PLC的局部系统，并入全厂DCS大系统，成为自投产以来的难题。2. 硫酸风机极其PLC系统KKK风机采用了西门子S7 300系统，其中CPU选用的是315-2DP，并配备了DPDP coupler 用于与外系统通讯。KKK风机的PLC柜就在风机房，配以一块西门子触摸屏，操作和观察数据时都需要进入风机房里。3. 艾默生DeltaV DCS系统介绍DeltaV控制系统是目前性能最优越的DCS控制系统之一，在国内外有着广泛的应用。冶炼厂选用DeltaV系统作为全厂级的控制系统，除了管理全厂的仪表电气设备外，还通过配备的DP卡件和MODBUS卡件与现场的第三方设备通过DP总线或MODBUS总线进行通讯连接，从而实现全面的控制管理4. PLC与DCS通讯的意义和难点现代化的自动化工厂都实现了中控化的集中管理控制，而现场的第三方设备往往自带有小型的控制系统，如小型的PLC。而将这些分散的小型系统与DCS通过通讯相连，是常常需要解决的重点和难点。由于各系统常常是不同的厂家，比如垣曲冶炼厂DCS是美国艾默生系统，PLC是德国西门子系统。而他们各自都推出自己的总线方式，造成了彼此通讯上的支持往往比较落后。DeltaV系统现在已经能够支持DP总线，但是应用案例少，再加上PLC种类繁多，使得实际操作是总会带来种种困难。由于硫酸风机是厂里的重点设备，其巡检与监护非常重要，而现有的方式工人必须经常去风机房查看触摸屏，如果一旦有参数异常，而因为巡检工不在则有可能带来危险隐患。因此两个系统的通讯非常重要。二、 DP/DP coupler 原理及使用方法DP/DP耦合器用于连接两个Profibus-DP主站网络，以便在这两个主站之间进行通讯，数据通讯区最高可以达244字节输入和244字节的输出。最多可以建立16个I/O数据交换区图1：DP/DP coupler 模块面板图DP/DP coupler可以连接连个不同的Profibus网络进行通讯，2个网络的通讯速率，站地址可以不同。并且两个网络实现电气隔离，相互独立，一个网络出问题不会影响另一个网络运行。它的这些特性用在KKK风机上，既保护了风机运行的独立性，又满足了通讯的需求DP/DP coupler 两个通讯网络的数据区必须对应，否则会造成通讯故障，比如PLC的输入区对应DCS的输出区，PLC的输出区对应DCS的输入区采用双路冗余供电，可通过DIL开关，Step7或其他编程工具设定profibus站地址三、 S7 300 通讯编程组态以KKK风机和DCS通讯为例，KKK风机为网络1，CPU为315-2DP其组态设计如下网络1：CPU315-2DP主站DP/DP coupler的DP1地址为11，网络波特率为1.5Mbit/s与网络2的数据通讯接口区64字节的输出（连续），64字节的输出（连续）图2：网络1 PLC硬件组态四、 DeltaV系统通讯编程组态1. DCS侧组态设计网络2：DeltaV系统主站DP/DP coupler的DP1地址为12，网络波特率为1.5Mbit/s与网络1的数据通讯接口区64字节的输入（连续），64字节的输入（连续）2. 硬件组态（1） 在Exploring DeltaV 中，首先导入DP/DP coupler所用的GSD文件，可以由西门子官网下载。依次打开LibraryDevice Definitionsprofibus DP Devices 右键Add Device Definition，选中所用GSD文件导入即可（2） 选中所用DP卡件符号C64，右键P01属性，勾选Enabled，选择波特率并设定主站地址为1（3） 在P01下新建通讯站点，命名为3KFJ。右键属性，勾选Enabled并选择子站地址为12（4） 在3KFJ下新建2个Slot ，选择64Bytes input consistent（5） 在每个Slot下按地址表依次录入数据点，选择16bit unsigned integer，并对每个数据做地址偏移（6） 通过诊断检查通讯是否正常3. 模拟量组态通讯过来的数据是一个一个字的整数，需要通过换算并选择单位。在DCS组态里新建一个模拟量AI模块，选中对应模拟量单位和精度换算。图3：模拟量数据组态4. 开关量组态（1） 开关量不同于模拟量，是由16个开关量位信号组成一个字信号通讯过来，所以需要先将通讯过来的字信号进行拆解（2） 在组态画面里选用BFO（布尔泛输出功能块）功能块，将通讯过来的字信号，打散为16个位信号（3） 根据地址表对16个位信号进行相应的数字量组态图4：布尔泛输出功能块五、 常见错误总结在通讯的过程中，有一些容易出现错误的重点难点需要注意，总结如下（1） 耦合器实现的是两个主站之间的通讯，耦合器的1网和2网分别对应两个主站的从站。（2） 耦合器的1网和2网的地址由拨码开关设置，在相应的主站要对应好相应的地址，两个网络互不干扰。（3） 耦合器数据区域应当相互对应，比如PLC网络选择64字节输出（保持），对应DCS测选择64字节输入（保持）六、 结束语随着时代的进步，越来越多的工厂实现自动化生产。而不同自控系统如何互联，成为业界经常要解决的问题。本文通过介绍冶炼厂KKK风机PLC系统和全厂DCS系统的通讯，介绍了一种PLC DP coupl