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PLC与DCS通讯在液体CO2压缩机的应用
作者：任保同 张磊
来源：《电子世界》2013年第11期
【摘要】介绍了化工厂液体CO2压缩机运行参数的监控方案。利用西门子S7-200 PLC串口通讯技术与ECS-100控制系统进行通讯，将压缩机的实时数据传送至中央控制室的操作站，操作站通过DCS系统AdvanTrol Pro监控软件将采集到的远程数据进行直观的显示，实现对CO2压缩机运行时关键参数的监控。 【关键词】压缩机；PLC；DCS 1.引言
公司CO2年设计生产能力为10万吨，是CO2减排、综合利用环保项目，工艺采用去除低温甲醇洗装置的脱碳再生气（含CO2：97.8%）中的微量杂质，生成高纯度液体CO2，脱除甲醇后的原料气进入CO2压缩机加压，本装置采用中压法生产液体CO2，为使CO2能保持液化区的条件，CO2压缩机就显得尤为重要，压缩机的运行参数及工作状态由西门子S7-200 PLC进行采集控制。由于整个生产的工艺参数和阀门控制比较多，公司采用的是浙大中控
WebField ECS-100控制系统。针对生产工艺控制远程访问的需求，将一些设备相互连接组成一个专用网络进行管理是必然趋势，通过PLC的通讯接口，我们可以把PLC和DCS建立连接，通过DCS控制站读取远程PLC信息，从而与DCS共同实现在操作站的远程监控。 2.通讯系统的构成 2.1 系统硬件构成
我厂两台CO2压缩机分别使用西门子S7-200系列小型机CPU226进行控制，扩展2块EM235模块，4块EM231模块，CPU226有2个通讯接口，一个作为PPI接口，与西门子HMI触摸屏连接，一个通过Modbus通讯协议与DCS进行通讯。
浙大中控DCS系统设置了FW248控制站与现场PLC进行通讯用。FW248多串口多协议通信接口卡提供标准的Modbus协议，是浙大中控DCS系统与PLC等智能设备互连的网间连接设备，是SCnetⅡ网络节点之一，其功能是将PLC采集的数据通过通讯的方式连入DCS系统，通过SCnetⅡ网络实现数据在DCS系统中的共享。FW248通过TB248端子板与现场PLC相连，六路串行信号通过端子板下方的六组接线端子排接入，此两台CO2压缩机通讯电缆接分别按RS-485方式接线至COM0和COM1端口。 2.2 系统软件构成 2.2.1 PLC编程
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CPU226的Port0通讯端口允许使用用户定义的Modbus通讯协议来实现与DCS控制系统的通讯应用程序控制，Port0通讯端口只在CPU226处于RUN模式时激活，处于STOP模式时则会中断通讯。
上位机使用STEP 7 MicroWIN软件进行PLC程序的编写，PLC做为从站与DCS进行通讯的梯形逻辑图如图1所示。
其中，将Port0定义为Modbus协议并使能该协议，从站地址为3，设置波特率为9600，偶校验，信息超时延时100ms，Modbus从站协议限制DCS可存取的输入、输出、模拟输入和保持寄存器数量分别为32、32、16、50，由特殊存储器位SM0.1使能的初始化程序在PLC进入RUN模式时的第一个用户程序周期内完成，由特殊存储器位SM0.0使能的从站指令在每个循环周期中执行，为接收到的所有请求提供服务。 2.2.2 DCS组态
本设备监测点较多，主要有电机和油泵启停信号、油箱加热器和空间加热开关信号、故障信号、报警信号、阀位信号等开关量，吸入压力、排气压力、冷却水压、油压、压差、进气温度、排气温度、轴温、油温等模拟量。
FW248需要的串口参数设置和组态采用标准图形化FBD功能块，根据协议要求分别选用不同的FBD功能块，现以其中一套压缩机组态为例，其组态如图2所示。
在自定义声明中分别定义1字节变量、2字节有符号整数，4字节浮点数。串口通讯使用的串口为COM0，波特率9600，1个停止位，8个数据位，偶校验，从站地址为3。命令数据缓冲区中的30开关量连续写到序号从0开始的自定义1字节变量区域，位号依次为A1、A2、A3、A4…模拟量从保持寄存器连续读出的43个数据写到序号从0开始的自定义2字变量区域。在流程图编辑中，自定义1字节变量可与动态开关直接关联，而2字节变量区域中需要把连续的2INT数据恢复为DWORD，并最终转换为浮点数，如位号PIAS6101_B，并自定义为4字节变量，此时可与动态数据进行关联。 3.总结
现场设备与集散控制系统通讯的实现，使得数据资源得到了共享，便于工艺操作人员对生产过程的监控，及时地了解机器运转情况和工艺参数变化，确认设备运转正常，当操作现场出现严重安全隐患时，操作工能够第一时间做出反应，满足了生产工艺控制远程访问的需求。 作者简介：任保同（1984—），男，山东济宁人，大学本科，兖矿国宏化工有限责任公司助理工程师。