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浙大中控DCS与PLC和单片机串行通讯的实现

作者：张伟 段重军

来源：《电子技术与软件工程》2015年第21期

摘 要 以浙大中控DCS与西门子PLC和Atlas空压机单片机串行通讯为背景，阐述了串行通讯的通讯原理，浙大DCS通讯卡和PLC和单片机网络的搭接，以及DCS组态程序的实现和程序中函数的解析，通讯时常出现的问题及解决办法。 【关键词】浙大中控DCS PLC 单片机 Modbus 多机通讯 1 引言

以吉林石化公司乙烯厂浙大中控DCS JX-300XP系统与原有反渗透系统和新增加一套空压机需要和DCS的多机通讯，总结PLC和单片机同时和DCS通讯在构建和程序设计的实现。根据两套系统的通讯能力，采用了MODBUS RS-485通讯。空压机是Atlas Copo的单片机系统，在实现通讯时，必须增加一块通讯转换卡，才能达成RS-485协议。而反渗透采用的是西门子S200的系统，已经和DCS建立了通讯。实现了通过DCS集中对两套独立单元进行监视和控制。

2 RS-485方式构成的多机通信原理

RS-485 是RS-422 的变形。RS-422 为全双工，可同时发送与接收； RS-485 则为半双工， 在某一时刻一个发送另一个接收， 当用于多机互连时， 可节省信号线， 便于高速远距离传送。许多智能仪器设备均配有RS-485 总线接口， 将它们联网十分方便。所以本站通讯采用RS485进行通讯。

在由单片机构成的多机串行通信系统中，一般采用主从式结构：从机不主动发送命令或数据，一切都由主机控制。并且在一个多机通信系统中，只有一台单机作为主机，各台从机之间不能相互通讯，即使有信息交换也必须通过主机转发。在实现DCS和空压机和反渗透系统通讯时，也相应的把DCS设为主机，而两套PLC设为从机。 3 实现过程 3.1 硬件

在硬件上，SP244 卡与SP243X 卡（主控卡）一致，搭配使用。主控卡出厂时，通常不焊RS232口的处理芯片，但SP244 必须有RS232 或RS485 口才能工作。因此拿到SP244 卡时检查大板子靠近欧式插针的右下角，焊有MAX232 芯片和四颗0.1uf 的贴片电容的为RS232接口

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的卡件，而焊有DS75176 和四个贴片电阻（二个为4.7K，二个为22 欧姆）的为RS485接口的卡件。请各位在工程应用中注意，通常使用一块SP244卡就可以和小于4个站的进行同时串行通信。 3.2 线路

SP244 卡的网络地位与主控卡一样，它只能插在任意机笼的任意I/O 槽位，支持RS232和RS485协议，从下列引脚引出：

（1） RS232 可从它所在槽位的端子上引出，E——TXD （发脚），F——RXD（收脚），C.D——GND（接地脚），通过3 芯电缆与第三方设备的RS232 口相连；

（2）RS485 可从所在槽位的端子上引出，E 表示RS485 + 端，F 表示RS485 – 端。本次通讯采用是RS485通讯，且没有接接地端。通过进口的专用电缆2 芯电缆与第三方设备的RS485 口相连。通信电缆要求能够满足阻抗小于等于120Ω。 如图1。 3.3 软件

SP244 卡的芯片烧主控卡的程序。它的通讯程序通过SCX 语言编写，由组态软件下传 到SP244 卡中。SCX 语言提供了使用方便的串行通讯库函数，Modbus 协议库函数，HostLink协议库函数。

在软件配置上，把反渗透地址分配为1号，寄存器存储非保持型的Signed INT 16位数据，没有转换数据，需要DCS通过数型转换。即标记为300001起始地址的数据，；而空压站地址分配为2号，寄存器存储保持型的Signed INT 16位数据，即标记为400001起始地址的数据，不需要DCS通过数型转换.所以在SCX语言中模拟量分别采用

“readinputreg”“ readholdingreg”两个函数。数值量采用“ readinput”“forcesinglecoil” 两个函数对数据进行读取。

此程序采用波特率9600，无奇偶校验，有延时的设置。因为采用的是多机通讯，利用分周期控制，能够更好的保证数据传输的准确。所以变量K在程序中就是起到分周期的作用。当K=0时，读取反渗透的数据，在K=1时候，读取空压机的数据。由于DCS扫描周期是500ms 所以不会影响数据的读取。在空压机通讯的过程中发现readholdingreg 函数在读取数据的时候只能读取前90位的地址数，如果超过，返回值为4，通讯会出现异常。 4 通信线的选择和安装处理

（1）抗干扰能力强。虽然总线末端接一个匹配电阻，吸收总线上的反射信号，保证正常传输信号干净；从而增加了总线抗干扰的能力。但是，我们在铺设通信线时还是选择外面加屏

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蔽网的。因为从地下穿管暗敷与电讯并行，又与校园广播网交叉，且不可避免地与强电靠近；这些外界的高次谐波会由屏蔽网隔离，从而减少干扰。

（2）消除通信线自身分布电容，长距离的，极高的频率，平行的双导线不是最佳选择，较密的双绞线可以消除通信线自身分布电容。

（3）减少中间接头，长距离通讯，中间必然接头，接头的存在会影响信号的传输，在与厂方订货时，就一步到位把正根线长度加大。但过长的导线施工起来很不方便，采取把接头放在室内桥架内，便与处理和维护。

（4）具备较小的阻值和较高的机械强度，满足要求的选择1.0mm2截面的BR高密双绞屏蔽导线，内加纤维抗拉筋。地埋于-0.7米深度，穿直径50波纹管内保护，在转弯处加转角井，留有一定余量备伸缩。墙面桥架内穿管保护 作者单位

吉林石化公司乙烯厂仪表车间 吉林省吉林市 132001