DCS与PLC通讯研究

【摘要】以沈阳燃气二十万立方米干式罐工程项目DCS与PLC之间的通讯为例，研究二者在控制领域相互结合、交换数据，提高生产效率的可行性。

【关键词】DCS；PLC；PROFIBUS-DP；通讯

一、引言

DCS与PLC都是计算机技术与工业控制技术相结合的产物，依靠基于计算机技术的控制器完成控制运算，通过I/O卡件完成与一次元件和执行机构的数据交换。PLC和DCS的主要差别在于开关量和模拟量的运算上，尽管随着计算机技术的发展，二者相互渗透，但仍然存在核心概念的差别，DCS是一个体系，PLC是一个装置，这种区别的影响渗透到技术经济的每一个方面。可采用PROFIBUS-DP方式将PLC数据纳入DCS统一监视和管理，由操作人员集中监控，可大大减少监控点，节约运行成本。本文将建立中控DCS JX-300XP与SIEMENS PLC S7-300基于PROFIBUS-DP通讯的网络控制系统。

二、基于PROFIBUS-DP的DCS与PLC网络控制系统硬件配置、连接方案

PROFIBUS总线是西门子公司倡导的一种国际性开放式现场总线，协议满足ISO/OSI参考模型对开放系统的要求。DP协议是目前欧洲乃至全球应用最广泛的总线系统，是为满足自动化工厂中分散I/O和现场设备所需要的告诉数据通讯的需求而设计的。典型的DP配置是单主站结构，主站与从站之间的通讯基于主-从原理，即主站向从站发送请求，按照站号顺序轮询从站。在本系统中，DCS控制站作为主站，当主站得到总线控制权时不用外界请求就可以主动发送信息；S7-300控制器作为从站，它仅仅对接收到的信息给予确认或向主站发送信息。

采用PROFIBUS-DP实现DCS与PLC系统的联网，其系统结构图如下：

硬件配置见下表：

XP239-DP主站接口卡：是SUPCON DCS的SCnet-Ⅱ网络节点之一，处于与主控卡同等的地位，作为SUPCON DCS与PROFIBUS-DP的接口，用于将标准PROFIBUS-DP设备连入JX-300XP系统，通过SCnet-Ⅱ站间通讯协议使PLC的过程参数可成功地与系统内控制站、操作站等进行信息双向通信，使PLC成为SUPCON DCS的一部分。

DCS主控卡XP243X：是DCS的核心单元，在系统中完成数据采集、信息处理、控制输出等功能。主控卡周期地向过程控制网发送实时过程信息，使得该网络上的所有操作节点均可实时监控控制站的各种状态，同时过程控制网的操作节点也可主动查询主控卡的各种信息。

PLC CPU315-DP：是一款带有中/大规模程序量和PROFIBUS-DP主/从接口的CPU，对二进制和浮点数的运算具有较高的处理能力。

三、基于PROFIBUS-DP的DCS与PLC网络控制系统的软件组态

3.1DCS组态：应用PROFIBUS-DP主站接口卡时，应在SyCon组态界面和SCKey组态界面中分别进行相应的组态。 SyCon作为一个基本的配置工具，它使用了设备描述文件（GSD文件）或电子数据文档，这些文件是由设备制造商提供的，定义了总线设备的相关特性参数，标准化了一些现场总线系统。SCKey用来完成DCS的组态工作，如设置系统网络节点、I/O卡数量地址、I/O点类型、常规控制方案，所有组态完成后需要在该软件中编译、下载和。

组态工作流程见下图：

3.1.1SyCon组态：运行SyCon软件，选择命令菜单[File/New]，在弹出的对话框中选择“PROFIBUS”，点击“OK”，创建一个新的设备配置组态文件；选择菜单命令[File/Copy GSD]， 选择要导入的GSD文件；选择菜单命令[Insert/Master]添加主站；选择菜单命令[Insert/Slave]添加从站。设置总线参数：点击主站图标选择菜单[Settings/Bus Parameter]，设置波特率，保存文件。

3.1.2SCKey组态：运行SCKey软件，打开相应的组态文件，添加PROFIBUS-DP主站接口卡，在弹出的主机对话框里添加新的主机选择适当的主站接口卡型号。配置主站接口卡控制周期和地址。配置（更新）DP组态后便可对各个模块进行位号配置。

3.2 PLC组态

3.2.1 硬件组态：打开STEP7组态软件，双击Hardware图标，选择菜单[View/Catalog]按顺序添加S7-300从站的各个组件：机架、电源、CPU、接口模块、I/O模块。

3.2.2 软件组态：因为CPU315-2DP可用作PROFIBUS通讯，可在“常规”属性中点击PROFIBUS的“属性”来设置与DCS通讯的地址和通讯速率；在“属性―DP―（RO/S2.1）”界面的“工作模式”属性下把DP设置成DP从站;在“属性―DP―（RO/S2.1）”界面的“组态”属性中组态与DCS通讯所需的通讯数据。

对于输入输出数据，每个模块最大可以配置32个字节或16个字。

在OB1主程序中编写通讯程序（部分）如下：

完成上述步骤后，对组态进行编译、下载即可。

四、总结

通过PROFIBUS-DP协议我们实现了JX-300XP DCS与S7-300 PLC之间的通讯，大大提高了自动化水平，方便了生产指挥调度。随着企业的不断壮大，所采用的控制系统和设备也越来越多地朝着科技含量高、资源消耗低的方向迈进，由于制造商的不同，它们各自有自己的通讯协议，因此形成了基于DCS、PLC并存的工业控制网络。考虑到系统整体安全性、稳定性、扩展性和经济性，基于PROFIBUS-DP通讯的网络控制系统的应用，对日后更多地实现异地、异构系统的互联以节约生产成本具有重要意义。

参考文献

［1］廖常初S7-300/400 PLC应用技术第2版 北京：机械工业出版社，2009.

［2］曾蓉，冯继勇，丁明亮基于PROFIBUS-DP的DCS与PLC通信的排污控制系统化工自动化仪表2009年第6期

［3］PROFIBUS-DP主站接口卡使用手册浙江中控技术股份有限公司