阿特拉斯空压机与第三方设备通讯的研究

酒钢3x6000m3/h制氧控制系统采用和利时公司的MACSV1.1.0系统，随着不锈钢二期扩建项目生产的需要，后新上一台阿特拉斯厂家的氮压机，此氮压机具有独立的控制系统，采用自主研发的ElektnmikcmMKIV控制器，操作人员通过机旁的LED显示屏对氮压机的数据进行记录并启、停车。这样不但增加了操作人员的劳动强度，而且很不安全，操作人员容易误操作导致停车，并在氮压机机旁操作可能因氮气泄露而导致人员室息。因此需将ElektnmikonMKIV控制器通过Modbus协议与MACSV系统建立通讯，对氮压机进行远程监控。

酒钢6000m3/h制氧现由3套6000m3/h空分系统组成。控制系统采用和利时公司的MACSV系统，实现空压机、氧压机、氮压机、液体贮槽储存等设备全过程的数据采集、生产流程的监控、过程控制、逻辑控制、快速联锁等功能，控制系统采用分布式结构设计，其中主控单元采用冗余配置，用于工程单位变换、控制运算，并通过监控网结（以太网）与工程师站和操作员站进行通讯；现场总线（Prifl3US-DP）与各个智能I/O单元进行连接；智能I/O单元芫成现场的数据采集和控制输出；起到现不锈钢扩建项目在6000m3/h制氧系统中新增一台氮压机，氮压机控制系统是主体设备自带的一套独立系统，采用自主研发的ElektnmikonMKIV控制器，包含了一块小型的液晶屏幕，用来显示所有的机组信息，具有各类指示、报警和安全功能，可在温度大幅度变化的条件下可靠工作。该控制器集成度较高，自身集成了输入/输出接口和继电器输出等端子，同时，为了克服自身I/O接口数量不足的缺点，该控制器提供了I/O扩展接口来增加可用的外部I/O数量。用于外部扩展的I/O单元包含了开关量输入输出、模拟量输入输出、继电器输出干接点、外部信号继电器隔离输入等模块。

协议Modbus协议包拮ASC、RTU、TCP等，并没有规定物理层。此协议定义了控制器能够认识和使用的消息结构，而不管它们是经过何种网结进行通信的。标准的Modbus口是使用RS-232C兼容串行接口，它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验。当在Modbus网结上通信时，此协议决定了每个控制器需要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果2011检修工程部设备技术研究论文集需要回应，控制器将生成反馈信息并用Modbus协议发出。在其它网结上，包含了Modbus协议的消息转换为在此网结上使用的帧或包结构。

Modbus协议有两种传输模式，RTU方式通讯采用8位字节的二进制数据通讯，数据校验采用CRC循环冗余校验，通讯速度较快；ASC11方式采用7位ASC码进行通讯，数据校验采用LRC逻辑冗余校验，通讯速度较慢。在一个通讯系统中，只能选用一种通讯方式，两种方式不能并用。Modbus的ASC、RTU协议规定了消息、数据的结构、命令和应答的方式，数据通讯采用Maser/Slave方式，Master端发出数据请求消息，Slave端接收到正确消息后就可以发送数据到Master端以响应请求；Master端也可以直接发消息修改aave端的数据，实现双向读写。控制器能设置为两种传输模，在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网结上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。

氮压机控制系统中，ElektamikonMKIV控制器支持本地控制、远程控制、LAN控制三种方式，系统的易用性较好。在通讯网结功能上，控制器自身还配置了LAN（CAN，ControlAreaNetwork）和RS485（Modbus）标准接□，且Modbus应用较为成熟，因此，采用Modbus接口进行通讯，可以从控制器、操作站进行数字量、模拟量数据的读取。和利时MACSV系统与阿特拉斯MKIV控制器通过Modbus进行通讯有两种方法：一种是直接在服努器上加装一块M0XA转换器，通过此转换器直接连接现场PLC配备的RS485口，以实现Modbus协议的PLC与MACSV系统的通讯；另一种方法，可以增加一块和利时公司的FM020通讯模块，该模块支持Profibus-DP总线协议与Modbus协议，通过Profibus-DP总线与控制器进行参数与数据交换实现DP从站功能，同时通过Modbus通讯协议获取或下发Modbus数据。考虑到现场生产实际情况只对前一种方法进行研究，通过配置及通讯的建立将ElektamikonMKIV控制器与DCSMACSV系统进行连接，实现对氮压机远程监控的功能。

4.1阿特拉斯通讯的建立及配置MKIV控制器系统为了与第三方设备之间进行数据通讯，独立开发了一块Combox-S模块，它是一个通用功能的串口通讯模块。下载相应的Modbus通讯程序后，它将执行Modbus-Proxy功能。该模块可以安装在控制柜内的DIN-Rail上，也可以单独安装。模块送电之前，检查确认供电电源为24VDC.Sub- D九针插头针脚1接地，针脚3接正，针脚8接负。

Combox-S模块*上面LED灯从左到右依次表示为：Modek、未用。通过观察指示灯状态判断通讯是否正常Combox-S模块如所示：C0MB0X-S和所连计算机串口设定的技术参数如下：睡通讯协议：MODBUS/RTU网结结构：RS485起始位：1数据位：8校验位：None停止位：1通讯速率：9600 485网结通讯成功测试如下，此测试可以验证协议转换器工作正常；此时通讯协议转换器的3、4、5、6号指示灯应该是闪烁状态。

485网络通讯测试界面4.2和利时通讯的建立及配置通常历史数据的记录都是通过数据库的映射进行存储的，而数据库功能也都是建立在服努器的基础上，这样可以考虑通过在服努器上加装带有Modbus接口的M0XA通讯卡，通过此卡用Modbus电缆直接连接阿特拉斯C0MB0X-S通讯模块，MACSV作为主站，MKIV控制器作为从站，从而实现和利时MACSV系统与阿特拉斯MKIV控制器之间的通讯。再在服努器上安装接口软件，通信执行文件MvModbusMDT.exe，该通信软件通过串口实现将现场遵循Modbus协议的设备数据采集到MACSV系统中，并可给设备下发控制命令，将数据从Modbus接口中读出或写入，在MACSV中进行操作与归档，从而实现氮压机自带控制系统中所有数据、参数在现有的DCS控制系统中记录、操作等功能。

本通信软件支持多种模拟量数据类型，支持DCS系统多域，支持任意域中的服努器双网冗余。采用标准MODBUS协议、RTU方式，作为MODBUS主站进行通信，支持功能码如表1：表1支持功能列表请求接收开关量发送单个开关量请求接收模拟量发送单个开关量发送单个模拟量发送多个开关量发送多个模拟量一一二2011检修工程部设备技术研究论文集数据通道表、子站地址、串口通信波特率、数据位、停止位等参数，这些数据都应配置到MvMod-busMDT.INI文件中。具体配置如下：口配置P0RT=1――串口号TIMEOUT=200――读串口数据超时时间，单位：毫秒INSIDEINTERYAL=50――命令间间隔时间，单位：毫秒OUTERINTERYAL=50――设备间间隔时间，单位：毫秒BAUDRATE=9600――波特率，单位：位/秒DATABIT=8 -奇校验，2-偶校验）PERIOD=2000――通信周期，单位：毫秒服努器1的IP服努器2的IP地址2SUBSTATI0NNUM=2――第三个域的子站个数SUB1ARGNUMBER=5――**个子站的通信协议数SUB2ARGNUMBER=5――第二个子站的通信协议数MULTIPLE1=1――**个点缩放倍数P0INTTYP1=5――**个点数据类型2011检修工程部设备技术研究论文集1*设备I接>Ki号设备第i个HHSt的功1等设第|个协《的功《*4369*（拟董IE薷~睡|序第三个域**个子站第二个协议的配置-**个点点名第三个域第二个子站**个协议的配置=1――**个点缩放倍数P0INTTYP1=5――**个点数据类型读取和下发开关量数据时，点类型和放大倍数这两个参数无效，可以不做配置；采用06H功能码下发单个模拟量数据时，点类型参数无效，默认的点类型为有符号短整型。

发送点配置：MACSV系统发送给设备的模拟量点，是MACSV工程数据库中已有的数据点，只需将相应数据的标签变量名配置在MvModbusMDT.ini中。模拟量：在服努器配置模拟量AM点，数值默认为初始0.接收点配置：对MACSV系统接收的模拟量点，要写入MACSV工程数据库中，所以必须在MACSV工程中添加相应的中间变量。需要在MACSV组态软件的数据库总控中添加0号站的AM点。配置芫成以后双击MvModbusMDT.exe即可进行MACSV系统与设备通信。如通讯正常显示X号设备第X个协议的功能码X正确，说明配置文件没有问题。

配置文件路径不对或不存在，如所示：通倍连接不正常信息2）通信正常通讯正常信息s壬玷多减通《序2011检修工程部设备技术研究论文集如果出现通信软件提示正常接收报文，但MACSV服努器没有正常接收到通信软件写入服努器的值，可能是由于文件点名的配置和服努器的配置没有对应上或者服努器的IP地址没有配置正确。

通过对和利时MACSV系统与阿特拉斯ElektnmikonMKIV控制器之间采用Modbus协议进行通讯的研究，实现和利时MACSV系统与MKIV控制器之间的通讯，将该机组所有参数记录在现有DCS控制系统中，同时也可在DCS控制系统操作站上直接对该机组进行启、停操作，保证了控制系统的一体化，降低了操作人员的劳动强度，达到了增加效益的目的。同时对其它类似的应用有一定的借鉴意义。