摘要：文章著重闡述了實現DCS與PLC之間控制和數據通訊的工業以太網Modbus協議。 關鍵詞：DCS系統；PLC；工業以太網；Modbus協議 1 DCS系統概述 集散控制系統DCS指的是控制與現場分散、地域安裝分散、管理和顯示集中。在自動化領域，越來越多的企業建立了包含從工廠現場設備層到控制層、管理層等各個層次的綜合自動化管控平臺，建立了以工業控制網絡技術為基礎的企業信息化平臺。 2 PLC系統 PLC是由早期繼電器邏輯控制系統與微型計算機技術相結合而發展起來的，它是以微處理器為主的一種工業控制儀表，它融計算機技術、控制技術和通信技術于一體，集順序控制、過程控制和數據處理于一身，可靠性高、功能強大、控制靈活、操作維護簡單。 3 網絡通信技術 工業以太網在技術上與商用以太網兼容，但在環境適應性、可靠性、安全性和安裝使用方面滿足工業現場的需要。它具有一系列的優點，具體表現在：以太網技術應用廣泛，為所有的編程語言所支持；軟硬件資源豐富；易于與Internet連接，實現辦公自動化網絡與工業控制網絡的無縫連接；可持續發展的空間大等。它提供了控制網絡的數據傳輸的以太網標準。主要有： （1）10Base—T以太網一同軸電纜，10Mbit／s； （2）快速以太網一光纜或雙絞線，100Mbit／s； （3）Gigabit以太網一光纜或雙絞線，1Gbit／s； （4）10Gigabit／kGigabit以太網一支持廣域網WAN和城域網MAN。它以通信網絡作為紐帶，網絡結構可分為總線型、環型和星型式，采用總線式網絡的DCS如I／AS等。它采用網絡通信技術。這是DCS的關鍵技術，它使得控制與管理都具實時性，并解決系統的擴充與升級問題。DCS與PLC之間的數據通訊和控制的實現就是通過網絡通信技術來完成的。 4 Modbus協議 Modbus協議是典型的工業以太網，原為美國Modbus公司PLC產品通信協議，由于其使用十分廣泛，后來由Modbus組織，于2002年發展為ModbusTCP／IP規范。 Modbus協議在工業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議基礎上實現的。Modbus協議主要內容有以下幾個方面。 （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標準的基礎上發展而來的。在許多工業環境中，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的。采用RS485互連的網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送數據，而另一個站只能接收數據，只能支持半雙工通訊。RS485用于多站互連十分方便，除了節省昂貴的信號線，它還可以高速遠距離傳送。 （2）功能碼在支持Modbus的系統之間交換數據的類型由功能碼FC控制。可用于實現位一位數據交換的功能碼有：FCO1讀線圈（輸出）狀態、FC02讀輸入狀態、 FC05強制單線圈、FC15強制多線圈。可用于寄存器間數據交換的功能碼有：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，數據傳輸量因類別不同而異。 （3）傳輸參數傳輸參數包括傳輸率、數據位、停止位和校驗位。在串行通訊中，每個字節被逐位按一定的順序發出。對于異步串行通訊，為保證收發雙方同步，不僅應使收發雙方傳輸速率相同，還要在每個數據位的基礎上附加輔助位。 a）傳輸率（波特率）：指數據傳輸的速度，單位是位／秒（bps）。 b）數據位：描述多少位代表一個傳輸的字符。 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，保護數據。 它定義完成傳輸數據位的總量是奇數或者偶數。當選擇“NO校驗”時，不傳輸校驗位，這會降低數據傳輸的安全。 （4）協議參數協議參數主要有：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傳輸。 c）多字符延遲時間：正常情況下，字符和字符的發送時間間隔很小。對于接受方，如果發現字符間隔超出允許值，可認為信息幀結束或傳輸異常。 5 結束語 在實際應用中，我廠DCS網內、120萬t綜合自動化調度網、新建80萬t調度網及各DCS與PLC系統通過網絡通信技術實現了全廠調度自動化，為進一步提升公司生產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