摘要：文章著重闡述了實(shí)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(guān)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(chǎng)分散、地域安裝分散、管理和顯示集中。在自動(dòng)化領(lǐng)域，越來(lái)越多的企業(yè)建立了包含從工廠(chǎng)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備層到控制層、管理層等各個(gè)層次的綜合自動(dòng)化管控平臺(tái)，建立了以工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基礎(chǔ)的企業(yè)信息化平臺(tái)。 2 PLC系統(tǒng) PLC是由早期繼電器邏輯控制系統(tǒng)與微型計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合而發(fā)展起來(lái)的，它是以微處理器為主的一種工業(yè)控制儀表，它融計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和通信技術(shù)于一體，集順序控制、過(guò)程控制和數(shù)據(jù)處理于一身，可靠性高、功能強(qiáng)大、控制靈活、操作維護(hù)簡(jiǎn)單。 3 網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 工業(yè)以太網(wǎng)在技術(shù)上與商用以太網(wǎng)兼容，但在環(huán)境適應(yīng)性、可靠性、安全性和安裝使用方面滿(mǎn)足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需要。它具有一系列的優(yōu)點(diǎn)，具體表現(xiàn)在：以太網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用廣泛，為所有的編程語(yǔ)言所支持；軟硬件資源豐富；易于與Internet連接，實(shí)現(xiàn)辦公自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)與工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的無(wú)縫連接；可持續(xù)發(fā)展的空間大等。它提供了控制網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蕴W(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。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(xiàn)，100Mbit／s； （3）Gigabit以太網(wǎng)一光纜或雙絞線(xiàn)，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(luò)作為紐帶，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)可分為總線(xiàn)型、環(huán)型和星型式，采用總線(xiàn)式網(wǎng)絡(luò)的DCS如I／AS等。它采用網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)。這是DCS的關(guān)鍵技術(shù)，它使得控制與管理都具實(shí)時(shí)性，并解決系統(tǒng)的擴(kuò)充與升級(jí)問(wèn)題。DCS與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊和控制的實(shí)現(xiàn)就是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)來(lái)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(guó)Modbus公司PLC產(chǎn)品通信協(xié)議，由于其使用十分廣泛，后來(lái)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(yīng)用。DCS與PLC之間的通信技術(shù)就是在此協(xié)議基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的。Modbus協(xié)議主要內(nèi)容有以下幾個(gè)方面。 （1）接口標(biāo)準(zhǔn)RS485是計(jì)算機(jī)或終端與Modem之間的一種接口標(biāo)準(zhǔn)，是在RS232C標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的。在許多工業(yè)環(huán)境中，要求用最少的信號(hào)線(xiàn)來(lái)完成通訊任務(wù)。目前廣泛使用的RS485串行接口總線(xiàn)正是適應(yīng)這種需要而出現(xiàn)的。采用RS485互連的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸線(xiàn)為雙絞線(xiàn)，某一時(shí)刻兩個(gè)站只有一個(gè)站可以發(fā)送數(shù)據(jù)，而另一個(gè)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(hào)線(xiàn)，它還可以高速遠(yuǎn)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(lèi)型由功能碼FC控制。可用于實(shí)現(xiàn)位一位數(shù)據(jù)交換的功能碼有：FCO1讀線(xiàn)圈（輸出）狀態(tài)、FC02讀輸入狀態(tài)、 FC05強(qiáng)制單線(xiàn)圈、FC15強(qiáng)制多線(xiàn)圈。可用于寄存器間數(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(yù)設(shè)單寄存器、FC16預(yù)設(shè)多寄存器。每種功能碼對(duì)應(yīng)特定的起始地址范圍，數(shù)據(jù)傳輸量因類(lèi)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(yàn)位。在串行通訊中，每個(gè)字節(jié)被逐位按一定的順序發(fā)出。對(duì)于異步串行通訊，為保證收發(fā)雙方同步，不僅應(yīng)使收發(fā)雙方傳輸速率相同，還要在每個(gè)數(shù)據(jù)位的基礎(chǔ)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(gè)傳輸?shù)淖址? c）停止位：定義傳輸兩個(gè)字符可能的最小時(shí)間間隔。 d）校驗(yàn)位：用于判斷字符傳輸錯(cuò)誤，保護(hù)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(dāng)選擇“NO校驗(yàn)”時(shí)，不傳輸校驗(yàn)位，這會(huì)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(shí)間。 a）從站地址：指定Modbus從站地址，哪個(gè)CP將響應(yīng)。1個(gè)主站最多可向247個(gè)從站發(fā)出通訊請(qǐng)求，Modbus報(bào)文形式為請(qǐng)求／響應(yīng)幀方式，僅當(dāng)主站請(qǐng)求指令字符串以“00”開(kāi)頭時(shí)，會(huì)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(cuò)誤信息繼續(xù)傳輸。 c）多字符延遲時(shí)間：正常情況下，字符和字符的發(fā)送時(shí)間間隔很小。對(duì)于接受方，如果發(fā)現(xiàn)字符間隔超出允許值，可認(rèn)為信息幀結(jié)束或傳輸異常。 5 結(jié)束語(yǔ) 在實(shí)際應(yīng)用中，我廠(chǎng)DCS網(wǎng)內(nèi)、120萬(wàn)t綜合自動(dòng)化調(diào)度網(wǎng)、新建80萬(wàn)t調(diào)度網(wǎng)及各DCS與PLC系統(tǒng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)了全廠(chǎng)調(diào)度自動(dòng)化，為進(jìn)一步提升公司生產(chǎn)和管理水平奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 點(diǎn)擊下載：DCS與PLC通訊技術(shù)分析