1.JX-300X集散控制系統通訊特點
JX-300X系統有一重要特點是具有多功能的協議轉換接口,使用通信接口卡(SP244)可以與多種現場總線儀表、PLC以及智能儀表通信互連的功能,可方便地完成對它們的隔離配電、通訊、修改組態等,可實現系統的開放性和互操作性。
2.JX-300X與外界通訊的方式
2.1支持標準協議的設備,如支持MODBUS-RTU,HostLink協議的設備;
通信接口卡(SP244)是通信接口單元的核心,是JX-300X DCS系統的網關卡,是SCnetⅡ網絡節點之一(在SCnetⅡ中SP244處于與SP243X同等的地位),它解決了JX-300X系統與其他廠家測控系統和智能設備的互聯問題,已實現了MODBUS、Host Link等多種協議的網間互聯。通過網間聯接,其他廠家測控系統和智能設備的過程參數可成功地與系統內控制站、操作站等進行信息雙向通信,使異種設備成為JX-300X系統的一部分(子系統)。目前,SP244卡件具有一個RS232的物理端口,RS485需要配置轉換模塊產生。通過軟件編程可以完成其他通信總線與SCnetⅡ之間的物理層聯接、通信協議轉換、流量控制、信息緩沖等功能。SP244的兩個端口都以主從應答方式與其他設備通信,而且以SP244為主設備。SP244具有符合SCnet Ⅱ規范的網絡接口,實現與SCnet Ⅱ網絡的互聯,可以與其他控制站或操作站實現數據交換。
因為SP244只有一個RS232接口,RS-485通訊接口必須通過RS232/RS485轉換模塊(型號SP428)對SP244的RS232端口進行電平轉換,其連接示意圖如圖一:
圖一:SP244卡通信接口示意圖
SP244卡件的網絡BNC通信口的聯接規范和網絡地址的設置同SP243X卡件。SP244在整個JX-300X DCS 系統中的作用如圖二:
圖二:JX-300X 網絡圖
2.2支持非標準協議的設備,在非標準協議又分為兩種情況:
有協議和無協議兩種,對于有非標準協議的可用SCX語言編寫程序,對無協議的則可用協議網關的方式來解決。當對方設備采用的協議既不是MODBUS協議也不是HostLink協議時,我們稱之為自定義協議。只要此協議說明了通訊雙方的主從關系、命令格式、數據格式,就可以使用SP244卡與對方設備通訊。
主從關系:一般采用SP244卡主動發送,對方設備響應的方式;如果是對方設備主動發送,且不需要SP244卡返回數據的方式,還需要一個通訊模塊。
命令格式:有關SP244卡該發送哪些字節,對方設備又會發送哪些字節的詳細描述;每條通訊命令都應該有具體的命令格式。
數據格式:每條命令中數據字節及其含義的描述;收到通訊命令后,為了將傳送的數據從命令中提取出來,需要具體的數據格式。
相對來說,采用自定義協議,編程的工作量要大一些。
3.具體實驗項目
總的來說,系統與智能設備的互聯存在較多的不確定因數,這些問題都應該在智能設備互聯方案確認前研究互聯對象,并作詳細的技術準備。JX-300系列DCS已具有成熟的通訊接口(如RS232/485接口)硬件產品(如SP244、SP242等,一般稱為"網關卡"),但與智能設備互聯的驅動程序(應用軟件)需要確定互聯協議后才可以為對象作特別設計,并且軟件設計、調試的工作量較大,因此與互聯設備之間的通訊驅動程序的設計才是智能設備"網關"設計的重點。SP244卡的通訊驅動程序可以通過SCX語言編寫實現,由組態軟件下傳到SP244卡中運行。SCX語言提供了使用方便的串行通訊庫函數,MODBUS協議庫函數,HostLink協議庫函數。對采用這兩種協議的設備,SP244卡可以方便的與之連接。
下面就通訊的兩種不同情況作如下實驗:
3.1實驗項目一(支持MODBUS-RTU協議的設備):
實驗對象特點:
支持協議為MODBUS-RTU;波特率4800bit/s;數據格式為8位數據位,無校驗;下位機為新加坡TANK Reader,地址為201;
總共讀13個罐的液位和溫度值,每個罐的溫度包括溫度值3個點和一個平均溫度;使用讀語句是readholdingreg;可分5次共讀65個位號;
硬件配置:1塊SP244卡;
互聯方案:直接連接在RS232口上,其拓撲結構如圖三:
圖三:連接拓撲圖
需要使用的MODBUS庫函數有:int readcoil(int slave,int addr,int num,bool buf[])、int forcecoil(int slave,int addr,int num,bool send[])、 int readinput(int slave,int addr,int num,bool buf[])等;具體程序使用SCX語言實現.
其程序流程圖如圖四:
圖四:程序流程圖
3.2實驗項目二(自定義協議):
實驗任務:該實驗中SP244卡主要是與水泥計量系統的皮帶稱進行相關數據互相傳送。其外部設備為西門子的S7-200 PLC,接口為RS-485,協議為自定義協議;編碼方式為BCD碼;采用主從問答方式,DCS為主,PLC為從;通訊速率:9600 bps,8位數據位,無校驗。
讀命令:AA 0 2 BB(4字節)=4個INT型字符;
寫命令:AA 1 3 1 99 99 BB(7個字節);
第三方PLC 響應為:
CC 1 3F 99 99 99 99 99 99 99 99 DD(12字節);
狀態為:
bit7 始終為0
bit6 起停狀態,1起動;0停止
bit5 備妥狀態,1已準備好;0未準備好
bit4 就地中控狀態,1中控;0就地
bit3 荷載上限報警狀態,1報警;0正常
bit2荷載下限報警狀態,1報警;0正常
bit1 速度上限報警狀態,1報警;0正常
bit0 速度下限報警狀態,1報警;0正常
稱號范圍為:1~4
設定值范圍為:0.00~99.99
瞬時量范圍:0..00~99.99
累計量范圍為:0.00~999999.99
此次通訊實驗,由于西門子的PLC 系統沒有加CP341模塊,兩個系統又不能相互支持對方的協議,只能采用自定義協議。
硬件配置:1塊SP244卡,1個ADAM模塊
互聯方案:采用RS485接口方式,其拓撲結構如圖五:
圖五:連接拓撲圖
具體SCX語言程序略。
4.結束語
網關卡SP244是通信接口單元的核心,它解決了JX-300X系統與其他廠家智能設備的互聯問題。其作用是將用戶智能系統的數據通過通訊的方式聯入JX-300X系統中,通過SCnet II網絡實現數據在JX-300X系統中的共享。
根據目前SP244卡自身的特點,另通訊速率受多方面影響等因素,使得它的應用和系統擴展功能的實現受到了很大程度的限制,也使JX-300X系統的通訊和開放性存在較大局限。但是市場對系統增加開放性的要求迫切,普遍希望能增強通訊功能,使系統可方便與其他智能設備相連。雖然SP244卡仍然存在這樣那樣的問題,但它的應用在很大程度上解決了一部分外部設備與DCS系統的通訊,使得DCS系統能較方便得與一些廠家的現場智能設備相連,已經實現了符合MODBUS-RTU、HostLink-ASCII通訊協議和一些用戶協議開發的智能設備的互聯。