山东恒通化工股份有限公司液氯搬迁改造工程中采用了Honeywell HC900控制器与第三方系统的通讯连接,即 1 台HC900 控制器作为中央控制单元,2台12槽的IO卡件箱,现场信号通过隔离栅或者继电器与相应的输入、输出模件相连,上位机为2台计算机,通过密码设定可以在工程师和操作员权限下切换,上位机采用Windows XP操作系统。
现场设备为3台大连冷冻机股份有限公司生产的F2JLN2LG25FZ型冷冻机,该套机组主要由制冷剂循环系统、冷冻机油循环系统以及控制系统组成,其中控制系统的核心部分——GUARDIAN SCC50控制器是由英国嘉德国际控制公司开发的专用微电脑控制器,可独立完成螺杆压缩机组现场自动、手动开停机以及远程控制,通过现场面板可显示机组压力、温度、电机电流、能级、报警等相关数据。在SCC50控制器面板上有2个 RS485 通讯接口,分别是 COM1 口和 COM2口,其中COM2 端口通过 Modbus 协议来与上位通讯系统连接。
系统连接
1.RS485接口与Modbus 协议。RS485是由电子工业协会(EIA)制定并发布的串行数据接口标准,是在RS232通信接口标准的基础上发展起来的,具有传输距离远、传输速率高、抗干扰能力强,可实现多点、双向通信等功能,是现代工业生产中常用的一种接口标准。RS485允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,非常适合组网进行数据传输。Modbus 协议是一个公开的、被广泛应用的串行通信协议, 最初由Modicon (莫迪康) 公司为本公司的可编程控制器和工业自动化系统而制定,由于协议和协议说明均可免费使用,它已经被成千上万的不同类型的设备所采用。在我公司的本次液氯搬迁工程中,HC900控制器以及GUARDIAN SCC50控制器均提供RS485串口并支持Modbus 协议,非常方便连接进行数据传输。
2.通讯连接。在HC900 集成控制器的CPU 模件上有2个以太网端口,通过该端口使用10Base-T 的网络通讯介质分别与上位机和IO卡件箱相连。同时还提供了1个RS485端口,我们利用该端口与3台SCC50控制器的RS485端口连接。RS485有两线制和四线制两种接线方式,因两线制接线方式为总线式拓朴结构,在同一总线上最多可以挂接32个结点,所以现在多采用这种接线方式。3台SCC50控制器的通讯线缆在计算机柜内通过1个并接端子转接到HC900的RS485接口上。
3.接地要求。很多情况下,连接RS485通信链路时只是简单地用一对双绞线将各个接口的A、B端连接起来,而忽略了信号地的连接,这种连接方法在许多场合能正常工作,但也存在一些隐患:共模干扰问题和EMI问题。因此应选择带屏蔽网的双芯通讯线缆,并采用单端接地的方式将屏蔽网进行安全接地。
软件组态过程
HC900控制器实现对设备监控的过程大致如下:首先确定现场设备的Modbus地址,然后利用Hybird Control Designer 软件对硬件进行组态,存入HWIOPC数据库,通过Quick Builder和Gus Display Builder 以图形画面的形式开发出友好的人机界面,实现对设备的监控,其中利用Hybird Control Designer 建立硬件组态点是实现通讯的关键点。
SCC50控制器地址设定。HC 900控制器在与SCC50控制器通讯时,遵照主、从方式进行数据传输,其中HC900控制器为主站(Master),SCC50控制器为从站(Slave),由HC900提出查询请求,SCC50控制器进行应答。SCC50控制器所返回请求信息是以“打包”方式传递,信息包是字符串的集合,以异步串行的方式在主、从设备之间传输。每个信息包由地址域、功能码域、数据域、校验域组成。SCC50 控制器必须在设定了地址后才能进行控制,在同一个数据网络中其地址是唯一的。
硬件点组态。Hybird Control Designer 软件包是HC900 控制器的编程工具,控制器的设置、控制功能组态、程序的上传和下载、运行状态监视等功能都利用它来完成。Hybird Control Designer软件为图形化的开发环境,并提供了诸如输入输出、回路控制、逻辑控制、通讯等丰富的功能块。可对Modbus Slave功能块的属性进行定义,在本次液氯搬迁工程,由于3台冷冻压缩机的控制方案全部由生产厂方进行设计、调试,我们没有对其参数进行修改写入,仅进行读取以便控制室操作人员远程监控。
数据显示。在完成I/O 设备驱动设置和数据库组态之后,其他OPC数据库的连接以及流程图的绘制和数据点的显示、创建历史和实时趋势等工作可按照一般常规步骤进行。在软件组态过程中需要清楚第三方数据包的地址,确定相应的对应关系,实现点对点的通讯功能。HC900 控制器的开放性和丰富的联网功能,令其与第三方系统数据的通讯与连接可以轻松实现,构建多用户的监控网络非常方便。该通讯策略的成功应用对于其他具备RS485通讯端口的设备也具有非常可行的指导意义。