基于MODBUS协议的DCS与PLC通讯应用

基于MODBUS协议的DCS与PLC通讯应用
摘要本文以MODBUS协议为基础，就DCS系统与PLC系统之间实现数据共享的通讯应用进行分析与探讨，对基于MODBUS协议的DCS与PLC通讯系统的系统组成与系统组态进行阐述，并介绍了该通讯系统常见故障的判断与排除。

关键词MODBUS协议；DCS系统；PLC系统；通讯应用
DCS系统以及PLC系统以其独特优势而被各行各业广泛应用，为实现生产的经济高效、节能环保提供了可靠的基础保障。

但DCS系统与PLC系统之间的通讯始终是工程生产的重点问题，本文对MODBUS协议基础上，实现DCS系统与PLC系统之间的通讯进行分析与探讨，以其对工程生产提供帮助。

1系统组成
1.1通讯系统
Modbus通讯协议是一种通用的电子控制器应用语言，可利用网络或其它设备实现控制器之间的通讯，Modbus协议可以在忽略控制器通信方式的前提下，对其所能认识与使用的消息结构做出定义，是一个通用的工业标准，它还对控制器与其他设备之间的访问请求与过程进行描述，可以侦测错误信息并进行记录。

并且，Modbus协议还制定了公共内容格式及消息域格局，控制器可设置为RTU 或ASCII中任一种传输模式，用户可在标准的Modbus网络通信中选择所需模式及串口参数，Modbus网络上所有设备在控制器配置时，都应将传输模式以及串口通信参数选择一致。

本文基于RS485协议来实现DCS与PLC之间的数据共享，可通过DCS控制PLC，也可将PLC的数据上传到DCS。

实际操作时，可将一块MODBUS转DP通讯模块增加于DCS控制器下方，以使维护与控制简单方便，而基于MODBUS协议，此通讯模块可作为通讯主站，实现与现场PLC间的通讯，也可基于Pmfibus-DP协议并作为从站，实现与DCS系统的挂接。

1.2DCS系统
集散控制系统DCS是以通信网络为连接纽带并包括过程监控级与控制级的多级计算机系统，它将计算机技术、控制技术、通讯技术以及显示技术等有机结合起来。

本文DCS系统采用的是和利时MACS V控制系统，不仅可以实现集中操作而分散控制，还可以分级进行管理，组态及其方便且配置较为灵活。

1.3PLC系统
因工业化发展需求而产生的PLC数字运算操作系统，它利用可编程存储将定时计数、顺序控制及逻辑运算等操作指令存储起来，再经由数字模拟输入与输出对机械设备或生产过程进行控制。

可编程控制器与相关设备的选择应从其功能
原则设计扩充简便为切入点，选择易与工业控制系统形成整体的设备，而且维护与控制也较为简便。

本文PLC系统是由三套和利LK207、一套GE的IC200以及一套西门子S7-200组成。

2系统组态
2.1硬件组态
将通讯线自各PLC串口引出，并将其与MODBUS转PROFIBUS-DP协议转换模块的MODBUS接口连接。

2.2软件组态
1）DCS系统组态。

将MODBUS转PROFIBUS-DP协议转换模块中的GSD 文件拷贝至MACS V系统的相应安装目录，再打开MACS V系统的控制器组态文件与工程，将此模块添加于硬件组态中，然后打开模块属性对通讯参数波特率等进行设置，再基于PLC读写数据对MODBUS读写数据块进行合理添加，数据块属性设置取决于数据起始地址及PLC地址。

以各自地址以及PLC读写变量进行添加于程序中的子程序编写以及变量添加，然后对编译进行保存。

将PLC 变量至工艺画面添加至打开的MACS V画面的组态程序并保存，然后下装于操作员站，而将PLC传过来的量程或信号类型等变量属性添加至打开的MACS V 数据库的组态程序，再联编并将其下装于服务器；
2）PLC系统组态。

本文以GE公司的IC200型PLC来说明该系统组态。

将GE PLC编程软件打开并对PLC Port（2）进行设置，然后利用网络将小酒改后的设置内容下至PLC。

3系统常见故障的判断与排除
若DCS系统与PLC系统之间的数据通讯正常，则对故障隐患的判断可通过模块状态指示灯来实现，可从模块上的数据传送与接收指示及错误状态表示对，作通讯状态进行判断并对故障进行诊断。

而若DCS与PLC之间的数据通讯为不正常状态，则DCS系统画面所显示的数据不正常，模块状态指示灯有错误状态显示。

对此，应对硬件错误及软件错误进行依次检查并排除故障。

硬件方面，应使用DP电缆，接线时切忌将正负极性接反，模块选型时也要注意选择有较高的使用信誉度且实用效果较好的产品，由于兼容性差异的问题，两次以上的接口转换情况应尽量避免。

而软件方面，首先要保持一致的DCS与PLC间的通讯速率，最好使用无校验而减少奇偶校验，其次要确保DCS与OLC系统的通讯数据地址合理有效，若有地址错位状况，可通过DCS系统设置来解决。

4结论
综上所述，在实现DCS系统与PLC系统之间的通讯中应用MODBUS协议，可以取得良好成效，即是说，基于MODBUS协议的DCS与PLC通讯的实现，
具有稳定的通讯性能，可以为工艺监控提供可靠技术支持，为工程生产创造良好的条件，有效实现生产的节能减排、经济高效。

参考文献
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