ModbusTCP協(xié)議在SIMATICPCS7與第三方通訊中的應(yīng)用

李曉華

摘 要：以重慶大朗冶金新材料有限公司8*36MVA密閉式礦熱爐年產(chǎn)50萬(wàn)噸鐵合金項(xiàng)目為例，介紹了Modbus TCP協(xié)議在西門子SIMATIC PCS7系統(tǒng)與北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司CSC-2000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)之間通訊應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了通訊配置，滿足生產(chǎn)需要，提高了系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性。

關(guān)鍵詞：ModbusTCP;SIMATIC PCS7;IEC60870-5-101/104;OPC

1 SIMATIC PCS7 與CSC-2000控制系統(tǒng)特點(diǎn)概述

1.1 SIMATIC PCS7控制系統(tǒng)

SIMATIC PCS 7是西門子公司在TELEPERM系列集散系統(tǒng)和 S5，S7系列可編程控制器的基礎(chǔ)上，結(jié)合最先進(jìn)的電子制造技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通訊技術(shù)、圖形及圖像處理技術(shù)、現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和先進(jìn)自動(dòng)化控制理論，面向所有過(guò)程控制應(yīng)用場(chǎng)合的先進(jìn)過(guò)程控制系統(tǒng)。PCS 7的操作員站采用了客戶/服務(wù)器的結(jié)構(gòu)，服務(wù)器與客戶機(jī)采用標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)連接，監(jiān)控軟件采用SIMATIC WINCC。

SIMATIC WINCC是西門子公司在自動(dòng)化領(lǐng)域采用最先進(jìn)的技術(shù)與微軟公司共同開發(fā)的居于世界領(lǐng)先地位的工控軟件?；赪INCC的操作員站是一個(gè)強(qiáng)大的全面開放的監(jiān)控系統(tǒng)，可以針對(duì)任何生產(chǎn)工藝生成漂亮而便捷的人機(jī)對(duì)話窗口，使操作員能夠清晰地參與生產(chǎn)過(guò)程。

1.2 CSC-2000自動(dòng)化系統(tǒng)

CSC-2000變電站自動(dòng)化系統(tǒng)（V2）是北京四方繼保自動(dòng)化股份有限公司總結(jié)多年變電站自動(dòng)化系統(tǒng)（SAS）研發(fā)和工程應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，參照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，采用最新技術(shù)設(shè)計(jì)的新一代變電站自動(dòng)化系統(tǒng)。系統(tǒng)包括監(jiān)控、遠(yuǎn)動(dòng)和間隔層的保護(hù)、測(cè)控裝置。V2系統(tǒng)在支持IEC61850標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，兼容現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，較好解決了從現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)到IEC61850的過(guò)渡問(wèn)題，系統(tǒng)具有良好的開放性。

2 SIMATIC PCS7 與 CSC-2000 控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)相互傳輸必要性及實(shí)施

根據(jù)生產(chǎn)工藝要求，需要采集電爐變壓器高壓側(cè)參數(shù)，但SIMATIC PCS7 與 CSC-2000兩套系統(tǒng)并沒(méi)有直接的通信協(xié)議可用，針對(duì)實(shí)際情況采用以下方法實(shí)現(xiàn)CSC-2000系統(tǒng)數(shù)據(jù)單向傳輸?shù)絊IMATIC PCS7控制系統(tǒng)，讓礦熱爐系統(tǒng)操作員盡可能看全參數(shù)，通過(guò)對(duì)各種參數(shù)進(jìn)行分析判斷，達(dá)到最佳控爐，提高電爐的控制與管理水平。

2.1 110KV變電站增加一臺(tái)通訊管理機(jī)

針對(duì)CSC-2000控制系統(tǒng)后臺(tái)無(wú)法提供OPC數(shù)據(jù)服務(wù)，而現(xiàn)有兩臺(tái)通訊管理機(jī)是供系統(tǒng)本身用，采用的IEC60870-5-101、102、104電力規(guī)約，現(xiàn)增加一臺(tái)CSC-1316B通訊管理機(jī)用于將礦熱爐需要的數(shù)據(jù)以MODBUS TCP通訊協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)出各個(gè)高壓參數(shù)。新增通信管理機(jī)IP設(shè)置為192.168.2.100，配置用電腦IP設(shè)置為192.168.2.120，連接好通信管理機(jī)、交換機(jī)、電腦后，使用北京四方CSC-1316調(diào)試工具進(jìn)行配置。

2.2 110KV變電站增加一臺(tái)SIMATIC WINCC上位機(jī)

110KV變電站控制室增加一臺(tái)電腦，打開機(jī)箱安裝兩張獨(dú)立網(wǎng)卡，安裝純凈的WIN7 64位操作系統(tǒng)，安裝PC需要的各個(gè)驅(qū)動(dòng)程序，安裝西門子SIMATIC WINCC，特別要注意，此軟件版本必須高于V7.0，接下來(lái)安裝WINCC需要的各個(gè)授權(quán)文件，其中一個(gè)網(wǎng)口IP設(shè)置為192.168.2.121，用于接入通訊管理機(jī)，另一個(gè)網(wǎng)口IP設(shè)置為192.168.9.2，用于接入礦熱爐自控系統(tǒng)，完成后重新啟動(dòng)電腦。

新建一個(gè)項(xiàng)目文件，項(xiàng)目名稱更換為110KV OPC_Server，在變量管理器里面加載Modbus TCPIP驅(qū)動(dòng)程序，新建一個(gè)連接，點(diǎn)右鍵設(shè)置連接參數(shù)，具體參數(shù)如下：CPU類型為Premium，Micro;服務(wù)器：192.168.2.100;端口：502;遠(yuǎn)程從站地址：100;選擇轉(zhuǎn)換字類型數(shù)據(jù)為16位值，根據(jù)通訊地址碼表建立變量。

110KV站數(shù)據(jù)不僅僅是礦熱爐控制系統(tǒng)需要讀取，在后續(xù)建設(shè)的EMS、MES系統(tǒng)也會(huì)用到，因此110KV OPC_Server服務(wù)器是用于將110KV站數(shù)據(jù)通過(guò)MODBUS TCP讀取，以O(shè)PC協(xié)議轉(zhuǎn)發(fā)，所以需要配置DCOM，一切配置好后重啟電腦，啟動(dòng)SIMATIC WINCC，激活項(xiàng)目，用OPC客戶端調(diào)試軟件能讀取數(shù)據(jù)，至此，110KV站數(shù)據(jù)通過(guò)MODBUS TCP和OPC轉(zhuǎn)發(fā)成功。

2.3 SIMATIC PCS7控制系統(tǒng)讀取110KV站數(shù)據(jù)

礦熱爐自控系統(tǒng)上位機(jī)讀取110KV站的數(shù)據(jù)在這可有兩個(gè)選擇，一是用MODBUS TCP通訊協(xié)議按110KV OPC_Server讀取110KV站的數(shù)據(jù)方式，二是用OPC協(xié)議讀110KV OPC_Server數(shù)據(jù)。為了降低110KV站通訊管理機(jī)通訊負(fù)荷（如果用MODBUS TCP讀取數(shù)據(jù)，那每臺(tái)上位機(jī)都要和通訊管理機(jī)通訊），采用OPC協(xié)議讀110KV OPC_Server數(shù)據(jù)，和110KV OPC_Server一樣需要配置DCOM，配置完成后重啟電腦，用OPC客戶端調(diào)試軟件就能正確讀取OPC服務(wù)器數(shù)據(jù)。

礦熱爐自控系統(tǒng)上位機(jī)已經(jīng)有WINCC項(xiàng)目文件，在變量管理器里面加載OPC驅(qū)動(dòng)程序，新建一個(gè)OPC連接，在OPC條目管理器里增加變量，至此110KV站數(shù)據(jù)已經(jīng)讀取到礦熱爐控制系統(tǒng)。電爐變壓器一次側(cè)部分?jǐn)?shù)據(jù)需要參與運(yùn)算和控制，比如變壓器的一次電流、有功功率、有功電量等數(shù)據(jù)，由于工藝特殊性，一次電流有可能會(huì)突變?cè)龃?，?huì)引起110KV站綜合保護(hù)器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳停電爐變壓器，因此在礦熱爐自控系統(tǒng)里設(shè)計(jì)一次電流大于設(shè)定值延時(shí)自動(dòng)將變壓器檔位調(diào)低一檔，保障電爐變壓器不會(huì)因綜合保護(hù)器過(guò)流保護(hù)動(dòng)作跳停。需要在WINCC項(xiàng)目管理器用全局腳本將OPC變量寫值到STEP7定義的變量，才能在STEP7程序引用電爐變壓器高壓側(cè)參數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

為了滿足生產(chǎn)需要，不同系統(tǒng)相互讀取數(shù)據(jù)，在實(shí)際的使用過(guò)程中會(huì)經(jīng)常遇到，選擇什么方式需要根據(jù)實(shí)際來(lái)定，在自動(dòng)化控制系統(tǒng)中常見的通信協(xié)議有MODBUS RTU、MODBUS TCP、PROFIBUS-DP等。此文結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目，旨在通過(guò)MODBUS TCP通訊協(xié)議讀取異構(gòu)系統(tǒng)數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)集成，構(gòu)建一個(gè)為控制中心提供統(tǒng)一數(shù)據(jù)，以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信的通用性.

參考文獻(xiàn)

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