摘要：文章著重闡述了實現(xiàn)DCS與PLC之間控制和數(shù)據(jù)通訊的工業(yè)以太網(wǎng)Modbus協(xié)議。 關鍵詞：DCS系統(tǒng)；PLC；工業(yè)以太網(wǎng)；Modbus協(xié)議 1 DCS系統(tǒng)概述 集散控制系統(tǒng)DCS指的是控制與現(xiàn)場分散、地域安裝分散、管理和顯示集中。在自動化領域，越來越多的企業(yè)建立了包含從工廠現(xiàn)場設備層到控制層、管理層等各個層次的綜合自動化管控平臺，建立了以工業(yè)控制網(wǎng)絡技術為基礎的企業(yè)信息化平臺。 2 PLC系統(tǒng) PLC是由早期繼電器邏輯控制系統(tǒng)與微型計算機技術相結(jié)合而發(fā)展起來的，它是以微處理器為主的一種工業(yè)控制儀表，它融計算機技術、控制技術和通信技術于一體，集順序控制、過程控制和數(shù)據(jù)處理于一身，可靠性高、功能強大、控制靈活、操作維護簡單。 3 網(wǎng)絡通信技術 工業(yè)以太網(wǎng)在技術上與商用以太網(wǎng)兼容，但在環(huán)境適應性、可靠性、安全性和安裝使用方面滿足工業(yè)現(xiàn)場的需要。它具有一系列的優(yōu)點，具體表現(xiàn)在：以太網(wǎng)技術應用廣泛，為所有的編程語言所支持；軟硬件資源豐富；易于與Internet連接，實現(xiàn)辦公自動化網(wǎng)絡與工業(yè)控制網(wǎng)絡的無縫連接；可持續(xù)發(fā)展的空間大等。它提供了控制網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)標準。主要有： （1）10Base—T以太網(wǎng)一同軸電纜，10Mbit／s； （2）快速以太網(wǎng)一光纜或雙絞線，100Mbit／s； （3）Gigabit以太網(wǎng)一光纜或雙絞線，1Gbit／s； （4）10Gigabit／kGigabit以太網(wǎng)一支持廣域網(wǎng)WAN和城域網(wǎng)MAN。它以通信網(wǎng)絡作為紐帶，網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)可分為總線型、環(huán)型和星型式，采用總線式網(wǎng)絡的DCS如I／AS等。它采用網(wǎng)絡通信技術。這是DCS的關鍵技術，它使得控制與管理都具實時性，并解決系統(tǒng)的擴充與升級問題。DCS與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊和控制的實現(xiàn)就是通過網(wǎng)絡通信技術來完成的。 4 Modbus協(xié)議 Modbus協(xié)議是典型的工業(yè)以太網(wǎng)，原為美國Modbus公司PLC產(chǎn)品通信協(xié)議，由于其使用十分廣泛，后來由Modbus組織，于2002年發(fā)展為ModbusTCP／IP規(guī)范。 Modbus協(xié)議在工業(yè)控制中有著極其廣泛的應用。DCS與PLC之間的通信技術就是在此協(xié)議基礎上實現(xiàn)的。Modbus協(xié)議主要內(nèi)容有以下幾個方面。 （1）接口標準RS485是計算機或終端與Modem之間的一種接口標準，是在RS232C標準的基礎上發(fā)展而來的。在許多工業(yè)環(huán)境中，要求用最少的信號線來完成通訊任務。目前廣泛使用的RS485串行接口總線正是適應這種需要而出現(xiàn)的。采用RS485互連的網(wǎng)絡信號傳輸線為雙絞線，某一時刻兩個站只有一個站可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一個站只能接收數(shù)據(jù)，只能支持半雙工通訊。RS485用于多站互連十分方便，除了節(jié)省昂貴的信號線，它還可以高速遠距離傳送。 （2）功能碼在支持Modbus的系統(tǒng)之間交換數(shù)據(jù)的類型由功能碼FC控制?？捎糜趯崿F(xiàn)位一位數(shù)據(jù)交換的功能碼有：FCO1讀線圈（輸出）狀態(tài)、FC02讀輸入狀態(tài)、 FC05強制單線圈、FC15強制多線圈?？捎糜诩拇嫫鏖g數(shù)據(jù)交換的功能碼有：FC03讀保持寄存器、FC04讀輸入寄存器、FC06預設單寄存器、FC16預設多寄存器。每種功能碼對應特定的起始地址范圍，數(shù)據(jù)傳輸量因類別不同而異。 （3）傳輸參數(shù)傳輸參數(shù)包括傳輸率、數(shù)據(jù)位、停止位和校驗位。在串行通訊中，每個字節(jié)被逐位按一定的順序發(fā)出。對于異步串行通訊，為保證收發(fā)雙方同步，不僅應使收發(fā)雙方傳輸速率相同，還要在每個數(shù)據(jù)位的基礎上附加輔助位。 a）傳輸率（波特率）：指數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俣龋瑔挝皇俏唬耄╞ps）。 b）數(shù)據(jù)位：描述多少位代表一個傳輸?shù)淖址? c）停止位：定義傳輸兩個字符可能的最小時間間隔。 d）校驗位：用于判斷字符傳輸錯誤，保護數(shù)據(jù)。 它定義完成傳輸數(shù)據(jù)位的總量是奇數(shù)或者偶數(shù)。當選擇“NO校驗”時，不傳輸校驗位，這會降低數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩? （4）協(xié)議參數(shù)協(xié)議參數(shù)主要有：從站地址、操作方式、多字符延遲時間。 a）從站地址：指定Modbus從站地址，哪個CP將響應。1個主站最多可向247個從站發(fā)出通訊請求，Modbus報文形式為請求／響應幀方式，僅當主站請求指令字符串以“00”開頭時，會被所有從站接收。 b）操作方式：有正常方式和沖突禁止兩種。沖突禁止方式下忽略收到的錯誤信息繼續(xù)傳輸。 c）多字符延遲時間：正常情況下，字符和字符的發(fā)送時間間隔很小。對于接受方，如果發(fā)現(xiàn)字符間隔超出允許值，可認為信息幀結(jié)束或傳輸異常。 5 結(jié)束語 在實際應用中，我廠DCS網(wǎng)內(nèi)、120萬t綜合自動化調(diào)度網(wǎng)、新建80萬t調(diào)度網(wǎng)及各DCS與PLC系統(tǒng)通過網(wǎng)絡通信技術實現(xiàn)了全廠調(diào)度自動化，為進一步提升公司生產(chǎn)和管理水平奠定了堅實的基礎。 點擊下載：DCS與PLC通訊技術分析