ModbusTCP/IP在长输管线压缩机组控制系统中的应用

【摘 要】在介绍天然气管道压缩机组UCS系统的基础上，分别从硬件连接、UCS编程、3500组态3个方面说明本特利3500与UCS系统之间Modbus通讯的应用方法。

【关键词】ControlLogix；本特利3500；MVI56-MNETC；Modbus通讯

2012年11月，我国首套国产20兆瓦天然气管道电驱压缩机组在西气东输二期高陵压气站一次投产成功，标志着我国长输管道关键设备全国产化进入工业性应用阶段，将打破这类产品长期依赖进口的被动局面。为机组配套的控制系统重要（Unit Control System， UCS）犹如智能化的大脑，对机组的稳定运行发挥出保驾护航的重要功效。与机组的研制一样，控制系统的开发，走的是一条完全自主设计、开发、制造的道路。管道压缩机组控制系统采用罗克韦尔AB ControlLogix5000冗余控制器，通讯卡采用Prosoft公司的MVI56 MNETC，并使用Modbus TCP/IP通讯协议，实现控制系统与本特利3500之间的通讯。

1 通讯的应用实现

Modbus协议支持传统的RS-232、RS-422、RS-485和TCP/IP，在管道压缩机组UCS系统中选用TCP/IP。在UCS系统中，MNETC卡件提供一个CFG端口，用于实现卡件配置文件的下载；此外还提供一个ETHERNET端口，用于实现Modbus TCP/IP通讯。MNETC卡可支持30个客户端，与3500通讯时只占用一个客户端，其他客户端可用于实现与其他外部设备的通讯。

2 硬件连接

由于选用的MNETC卡与3500/92卡都是带ETHERNET端口的卡件，所以只需将两块卡件通过网线连接至交换机，并分配不同的IP地址，就可以方便地实现了硬件连接；同时若其他外部设备选用支持Modbus TCP/IP的卡件也可以便捷地连接至该网络中。此外，MNETC卡作为一个I/O模块可通过背板直接与ControlLogix控制器直接通讯，这样就实现了将3500/92卡中的数据通过MNETC卡传送ControlLogix控制器.

2.1 本特利3500硬件组态

本特利3500的硬件组态需要完成通信IP地址、子网掩码、连接方式、通信数据满量程上限、数据格式等的设置。本特利3500上电后可通过上载功能读取所有的卡件，如图2所示，可以看到冗余电源模块3500/15、TDI模块3500/22M、键相模块3500/25、4块振动/位移模块3500/42M、2块温度监视模块3500/65、16通道联锁继电器输出模块3500/33和通讯模块3500/92。

在图1所示的组态界面中点击Options，再点击3500/92卡模块，进入通信模块硬件组态界面，如图2所示。在组态中进行相关项目的设定。注意，I/O Module选项要选择Comm. Gateway Ethernet /RS-485 I/O选项，并且在Ethernet（TCP/IP）的Active前打勾，激活该通讯口。

2.2 MVI56-MNETC硬件组态

在ProSoft Configuration Builder软件中对MNETC卡进行配置，主要需完成的项目有Module、MNET Client0、Ethernet Configuration 模块参数。

3 软件组态

要想实现数据的通信和显示，还需完成软件的组态与程序编写。本特利3500的软件组态主要完成寄存器数据的定义，而MNETC的软件组态则需要根据3500的软件组态内容进行相对应的组态内容，使之一致。

3.1 本特利3500软件和MNETC软件组态

在本特利3500中将需要进行通讯的测量数据变量，即机组的瓦温、振动、位移及键相定义到固定的寄存器，等待MNETC卡访问时提取数据。MNETC卡读取3500/92卡数据时作为Modbus主站，需对MNET Client0进行指令编写，点击MNET Client0 Command进入。指令的含义为将IP地址为192.168.1.10设备的46001到46080数据读取到MNETC卡的1000到1079。其中，1000为MNETC卡的读取起始寄存器，80为寄存器长度，192.168.1.10为本特利3500/92卡的IP地址，502为TCP的端口，FC 3为读取使能的功能码，6001为3500/92卡的寄存器起始地址。

4 结束语

首套国产化天然气管道压缩机组高陵站已进入4000小时的工业性应用考核，从目前的实际运行情况可以看出，运用Modbus协议实现了本特利3500系统与UCS系统间的数据通讯，完成了机组状态监控，对机组的平稳运行提供了有力的保障。

参考文献：

[1]鱼小丽，张波，孔鲁源. 液位感应式冷凝液自动排除阀在压缩机组上的应用[J].中国仪器仪表. 2010（08）.