485接口连接变频器和DCS应用探讨

摘要：DCS是分散控制系统，具有高可靠性、开放性、灵活性、易于维护、良好协调性以及功能齐全等特点，广泛应用于工业级分布式控制系统。传统的DCS采用I/O端子板（不冗余）XP520与变频器控制端子进行连接，存在卡件成本较高、电缆成本较高、人工成本较高以及DCS跟变频器的信号不一致的缺点。而浙江新和成股份有限公司采用485接口连接变频器和DCS的改进技术，克服了以上缺点，具有良好的工业使用价值，值得在业界推广。

关键词：485接口；变频器；DCS；连接

中图分类号：TP216 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）21-0052-02

近年来，随着工业自动化和计算机应用技术水平的不断提高，工业变频器在各领域广泛使用，例如水泵风机控制、机械传动控制、节能控制、过流过压过载保护等，主要靠内部开关的开断来调整输出电源的电压和频率，来实现电机的智能化控制。在实际应用中，常采用DCS和变频器连接组成一个执行机构，进行相应的执行行为控制。我公司采用RS485接口连接变频器和DCS的改进技术能够较大程度上减小成本，解决信号不匹配等问题，更加符合实际工程应用需要，现报道如下。

1 传统变频器和DCS接口连接方法

为研究变频器和DCS连接方法，本文以浙江新和成股份有限公司成酮新工艺技术开发项目40台森兰SB系列变频器接入浙大中控DCS为例进行了研究。采用最新的SUPCON JX系列集散控制系统，此系统是全新设计的新一代全数字化DCS。IO卡件的智能化能够自动调整零点和量程、自动冷端补偿、智能化自检和故障诊断、方便地实现冗余、远程采集和控制、小卡件结构，点数为4～7点，更体现分散性、信号的隔离，抗干扰能力强。

传统的DCS通讯接口接线定义I/O端子板（不冗余）XP520与变频器控制端子进行连接，连线结构如图1、图2、图3、图4所示：

由图1、图2、图3、图4可见，采用I/O端子板（不冗余）XP520与变频器控制端子进行连接接线，在连接40台变频器中，连接运行信号和故障信号需要卡件XP363（B）各5块，8点/卡，需要40根2×1.5规格的电缆，调频信号需要10块XP322卡件，4点/卡，此外需要40根2×1.5规格的电缆，电流显示需要7块XP313卡件，6点/卡，需要40根2×1.5规格的电缆。连线较为复杂，并且成本高昂。此外，此连接方法中DCS和变频器信号不一致的问题，变频器输出信号为0～20mA，DCS信号为4～20mA。

2 改进变频器和DCS接口连接方法

由于传统的变频器和DCS接口连接方法存在较多连线冗余、电缆成本和人工成本较高以及变频器信号与DCS信号不统一的问题，我公司对传统接口通讯方式进行改进。XP248通讯卡支持4路串口的并发工作，每路串口支持RS-232和RS-485两种通讯方式。4个串口可同时运行不同的协议。改进的变频器和DCS接口连接采用RS485通信方式，管脚定义如下图5所示。RS485接口采用半双工通信协议，多采用屏蔽双绞线传输，采用总线型拓扑结构，能够在同一总线上连接32个结点，主要采用主从通信方式，能用一个主机连接多个从机进行通信。RS485设备之间要进行通信，必须要通过主设备进行中转，而主设备同时具有完整的软件支持系统，能够处理总线信号之间的冲突以及链路维护等，因此采用RS485接口连接能够具有更多的可靠性，方便进行维护。

由图5可见，RS485是直通线，地线可以不接；如果使用屏蔽线，则屏蔽层一端接地，可大大减小通信线缆的使用，减小线缆成本。连接全部信号端口只需1卡件、80点/卡以及2根2×1.5规格电缆。连接线缆数量减少，意味着与外部接口的连接可靠性更高，同时能保证信号通信的通

用性。

3 两种方法比较结果

为了比较两种接口连接方式的实际工程应用效果，我们从两种方法的电缆使用、卡件使用、卡件点数以及硬件连接成本、人工维护成本、信号连接匹配度等方面进行了比较。比较结果如下表1和表2所示：

由表1和表2可以看出，传统的连接方式共需要120根电缆，22个卡件，连接成本高达61600元，而改进后的硬件连接方式共需要2根电缆，1个卡件，连接成本只有15000元。可见改进后的485接口连接方式能够较大程度上减小硬件连接成本。

4 讨论

本文以浙江新和成股份有限公司成酮新工艺技术开发项目40台森兰SB系列变频器接入浙大中控DCS为例，介绍了改进后的变频器和DCS连接方法，相对于传统的I/O端子板（不冗余）XP520与变频器控制端子进行连接方法，改进后的RS485接口连接采用半双工通信协议以及总线型拓扑结构，能够实现同一总线多结点连接，同一主机挂接多从机终端，这样就大大减少了变频器和DCS连接的线缆使用数量以及卡件的使用数量，增加DCS与外部系统的连接可靠性和安全性，消除了不同器件信号的不匹配性，此外还能减少卡件和线缆的使用成本，增加设备的可维护性。综上所述，采用改进型的RS485接口连接变频器和DCS，能够较大程度上减小卡件使用成本、电缆使用成本、人工使用成本以及保证DCS跟变频器的信号格式一致，值得在工业自动化领域广泛推广。

参考文献

[1] 宋人杰，王晓东，李蕾.一种优化的DCS通信接口方案[J].电力系统自动化，2005，19（2）：45-46.

作者简介：唐海峰（1980-），男，浙江绍兴人，供职于浙江新和成股份有限公司，研究方向：电气自动化。