摘 要:Modbus協(xié)議是一種已廣泛應(yīng)用于當(dāng)今工業(yè)控制領(lǐng)域的通用通訊協(xié)議。ModbusTCP/IP則是運行在TCP/IP上的Modbus報文傳輸協(xié)議。通過此協(xié)議,控制器相互之間,或控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(如以太網(wǎng))可以和其它設(shè)備之間進行通信。ModbusTCP/IP協(xié)議已經(jīng)成為一通用工業(yè)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層的標準,有了它,不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò),進行集中監(jiān)控。文章以公司老污水處理控制系統(tǒng)改造項目的實施來介紹Modbus TCP/IP通訊在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
關(guān)鍵詞:Modbus TCP;污水處理;控制系統(tǒng)改造
1 老污水處理控制系統(tǒng)改造項目的實施背景
公司老污水處理系統(tǒng)由于前期污水處理量較小,采用的是施耐德Quantum系列PLC,通過Modbus通訊線與觸摸屏連接,自動化程度較低,生產(chǎn)崗位人員通過在觸摸屏上設(shè)置修改參數(shù)來進行生產(chǎn)操作,勞動強度大。隨著公司后續(xù)項目的投產(chǎn),污水處理量增大,公司配套增加了一套新污水處理系統(tǒng),新系統(tǒng)配備了上位機,采用西門子S7-300系列PLC和WINCC7.0上位機軟件,自動化程度高,使生產(chǎn)操作方便、快捷,有效降低了生產(chǎn)崗位人員的勞動強度。由于新老系統(tǒng)相互獨立,即使在老污水系統(tǒng)需要控制的設(shè)備較少情況下,每班仍需派專人操作,造成生產(chǎn)崗位人員匱乏,為解決這一問題我們對老污水處理系統(tǒng)進行了改造。通過采用ModbusTCP/IP通訊協(xié)議,將老污水處理系統(tǒng)中需要遠程控制設(shè)備的PLC點采集到新污水PLC控制系統(tǒng)進行監(jiān)控,并在新污水處理控制系統(tǒng)中編寫相應(yīng)程序以達到在新污水系統(tǒng)上位機上控制老污水處理系統(tǒng)設(shè)備運行的目的。
2 老污水處理控制系統(tǒng)改造項目的具體實施過程
為了實現(xiàn)老污水系統(tǒng)施耐德PLC中的模擬量和開關(guān)量的狀態(tài)在新污水系統(tǒng)WINCC7.0畫面中顯示和控制,本改造項目采用Modbus TCP/IP通訊協(xié)議,使WINCC7.0與施耐德Quantum PLC直接通訊,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如圖1:
2.1 硬件及網(wǎng)絡(luò)配置
為實現(xiàn)上述功能,在施耐德PLC控制柜處增加了一個交換機,通過敷設(shè)光纜將兩套系統(tǒng)連接起來。再通過編程軟件在程序中創(chuàng)建新網(wǎng)絡(luò),配置IP地址及網(wǎng)絡(luò)類型,在硬件配置中為CPU上的以太網(wǎng)口分配網(wǎng)絡(luò)。
2.2 Wincc組態(tài)連接
網(wǎng)絡(luò)配置好后打開Wincc7.0上位軟件,在Wincc7.0上位軟件中右鍵“變量管理”選擇“打開”,右鍵“Modbus TCP/IP”選擇“新建連接”,為新建的連接命名,并右鍵“連接參數(shù)”,設(shè)置連接屬性:配置好CPU類型、服務(wù)器以太網(wǎng)IP地址、端口號(設(shè)置為Modbus TCP/IP標準的502端口)及遠程從站的地址(在局域網(wǎng)時,服務(wù)器端IP地址和客戶端IP地址需要在同一個子網(wǎng)內(nèi)。即:要求點分四段IP表示法的前三段地址要相同)。
2.3 創(chuàng)建變量
“Modbus TCP/IP”通訊支持以下數(shù)據(jù)類型:二進制變量、有符號16位數(shù)、無符號16位數(shù)、有符號32位數(shù)、無符號32位數(shù)、浮點數(shù)32位IEEE754、文本變量8位字符集、文本變量16位字符集。
在之前創(chuàng)建的新建連接下創(chuàng)建實現(xiàn)功能所需要的變量,施耐德Quantum PLC寄存器編址從1開始,與Modbus地址的對應(yīng)關(guān)系為:%m對應(yīng)0X,%i對應(yīng)1X,%iw對應(yīng)3x,%mw對應(yīng)4x。例如:%m1對應(yīng)000001,%i1對應(yīng)100001,%iw1對應(yīng)300001,%mw1對應(yīng)400001。
2.4 編程及流程圖繪制
上述步驟完成以后,即在S7-300編程軟件中根據(jù)原控制邏輯編寫相應(yīng)的控制程序,并通過Wincc7.0繪制相應(yīng)的流程圖,最終實現(xiàn)老污水系統(tǒng)設(shè)備在新污水系統(tǒng)中的控制。
3 結(jié)束語
通過Modbus TCP/IP通訊,實現(xiàn)了老污水系統(tǒng)設(shè)備在新污水系統(tǒng)中的控制,使新老系統(tǒng)集成在一個上位軟件畫面上,查看流程更加完整、直觀,操作更加方便、快捷。有效解決了生產(chǎn)崗位人員匱乏的問題,同時減輕了操作人員日常工作量,提高了操作人員的工作效率。
參考文獻
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