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1、采用Modbus协议实现DCS系统中监控级数据集成 数据集成是dcs系统中的关键。一个典型DCS系统从结构上可分为四层[1]：现场级、控制级、监控级和管理级。本文讨论的是监控级,在这一级有许多并列的子站,一般采用计算机作为为机接口,各站点可按功能划分,分别采集相应的现场信号和控制某些局部设备。但是,各站点之间不是孤立的,它们必须互相配合、协调才能保证产品质量和实现连续生产,这就需要各站点能互通讯息。另外,上级管理网也需要与监控级子站交互数据,以实现全局的监控和优化。 然而,子站是采用不同开发平台、不同通讯协议组成的异构系统,可能由不同的厂
2、家和个为开发。要为每种协议写一个转换接口或驱动是比较繁琐的,特别是在站点和协议较多的时候。因此,怎样有效集成数据,避免信息孤岛的出现,是DCS系统中常遇到难点问题之一。 比较好的方法是各站点都采用标准协议进行数据通讯,而不必为每一种协议开发一个通讯接口。目前这方面的协议比较多,Modbus就是其中的一种。 采用Modbus协议实现DCS系统中监控级数据集成 数据集成是dcs系统中的关键。一个典型DCS系统从结构上可分为四层[1]：现场级、控制级、监控级和管理级。本文讨论的是监控级,在这一级有许多并列的子站,一般采用计算机作为为机接口,各
3、站点可按功能划分,分别采集相应的现场信号和控制某些局部设备。但是,各站点之间不是孤立的,它们必须互相配合、协调才能保证产品质量和实现连续生产,这就需要各站点能互通讯息。另外,上级管理网也需要与监控级子站交互数据,以实现全局的监控和优化。 然而,子站是采用不同开发平台、不同通讯协议组成的异构系统,可能由不同的厂家和个为开发。要为每种协议写一个转换接口或驱动是比较繁琐的,特别是在站点和协议较多的时候。因此,怎样有效集成数据,避免信息孤岛的出现,是DCS系统中常遇到难点问题之一。 比较好的方法是各站点都采用标准协议进行数据通讯,而不必为每一种协
4、议开发一个通讯接口。目前这方面的协议比较多,Modbus就是其中的一种。 1Modbus协议简介 Modbus协议包括ASCII、RTU、PLUS、TCP等,并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的[2]。标准的Modicon控制器使用RS232C实现串行的Modbus。RS232C规定了连接器针脚、接线、信号电平、波特率、奇偶校验等信息,Modbus的ASC水、RTU协议则在此基础上规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式,如图1所示。数据通讯采用Maser/Slave方式,M
5、aster端发出数据请求消息,Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求;Master端也可以直接发消息修改Slave端的数据,实现双向读写。 图2是一个典型的Modbus应用示例。Modbus可以应用在支持Modbus协议的PIC和plc之间、PLC和个人计算机之间、计算机和计算之间、远程PLC和计算机之间以及远程计算机之间（通过Modem连接）,可见Modbus的应用是相当广泛的。由于Modbus是一个事实上的工业标准,许多厂家的PLC、hmi、组态软件都支持Modbus,而且Modbus是一个开放标准,其
6、协议内容可以免费获得,一些小型厂商甚至个人都可根据协议标准开发出支持Modbus的产品或软件,从而使其产品联入到Modbus的数据网络中。因此,Modbus有着广泛的应用基础。 在实际应用中,可以使用RS232、RS485/422、Modem加电话线、甚至TCP/IP来联网。所以,所以,Modbus的传输介质种类较多,可以根据传输距离来选择。 2Modbus的具体应用 这里介绍的Modbus的具体应用是某厂的水泥生料生产质量控制系统。此系统中一共有5个子站：钙铁分析仪、四元素分析仪、料位位/料浆塞、配料秤、配库。每一个子站由一台计算机和
7、相关软、硬件组成,控制系统组成如图3所示。 从图3可看出,系统基本上是两个控制回路：一路由钙铁分析仪、配料秤及控制算法组成,实现磨前精配,即出磨生料质量的在线实时闭环控制;另一路由四元素分析仪、料浆塞、料位仪组成,实现摩后调配,即入窑前料浆质量的均化控制。配库算法在第二条回路中起控制、优化和网络接口的作用。系统控制参数的改变由两个事件触发：钙铁仪分析的结果和四元素分析的结果。这两个分析结果由对用户定期采得的实际生产中的样品的分析得到。从图3还可看出,各站之间是相互联系的,它们的协作关系到生料生产的质量。 在网络设计中,不仅要实现各站之
8、间数据交换,同时还要考虑到网络的灵活性、通用性、可扩展性。例如,数据源站点应能比较容易地增减数据、目标站点可能有多个、数据流向应该是双向的、所有生料系统的数据需送到
