浅析通讯在甲醇装置控制系统中的应用

1 简要介绍

中海石油建滔化工有限公司甲醇一期装置常规控制系统采用的是横河公司基金会现场总线控制系统（FCS）CENTUM CS 3000，SIS 和压缩机采用Tricon 的停车TS3000 系统。成套包（PLC）系统都利用Modbus 通讯。Modbus 网络结构如图1 所示。

系统中的Modbus 通讯使用了冗余通讯，采用了RS-232和RS-485 等多种方式，SIS（ESD）系统间通信采用光纤通信，减少毫秒误差。装车站台距离较远，改用了光纤连接方式。

图1 Modbus 协议网络结构图

2 应用实例与分析

根据通讯距离分为两种情况。

FCS 的通讯模块采用RS-232 的连接方式。

FCS 与PLC 等控制系统之间是用RS-486/422 接口进行通讯。对于较远距离通讯的问题，采用摩莎公司出品的TCF-142 系列串口光纤转换器。将Modbus 的RS-285/422 通讯的信号转换为光纤信号，以适应远距离通讯。

2.1 FCS 系统与TRICON 系统（SIS）

FCS 系统进行RS-485 通讯的模块是ALR121 与Tricon紧急停车系统相接，在SIS（ESD）系统中采用冗余。使用双4119A（4119A 卡为同轴电缆通讯端口，经常出现数据丢包，后将其升级为4351B 卡，改为以太网通讯）模块，并在FCS 接收卡ALR121 模块R+/R-接头处配120Ω。双方系统参数设置：Baud Rate=，Data Bit=8（RTU 方式），Stop Bit=1，Parity=Even。

2.2 FCS 系统与本特利3500 振动监测系统

机组为本特利3500 系统监测同时传输到FCS 中。使用本特利3500/95 卡，FCS 为ALR121 卡，这两张卡为专用的通信卡，可组较多类型的通信模式，按厂家指导说明书即可完成连接调试工作。

2.2.1 Modbus 通讯在合成压缩机控制系统中的应用

压缩机是采用ITCC 控制系统和本特利3500 监测系统，使用Modbus 通讯：如表1。

表1卡件类型 通途RS485 I/O Modbus FCS 通讯RS422/232 I/O Modbus Computer 通讯DCS 通讯Computer 通讯3500 系统卡件槽通讯92 卡以太网/RS232 I/O Modbus 9 针串口与3500 系统通讯以太网/RS485 I/O Modbus 9/15 针串口与3500 系统通讯

以太网接口与Modbus 协议通讯是用到了本特利3500 系统以太网/RS232 I/O Modbus 和以太网/RS485 I/O Modbus卡件，如下表。

表2Signal Name Connector(9-pin)Pn以太网/RS232 I/O Modbus GND Ground 5 TXD Tran 3 RXB Receive 2 GND Ground 1 DTR Data Transmit Ready 4 DSR Data Send Ready 6 RTS Ready To Send 7 CTS Clear To Send 8 CD Carrier Detect 9以太网/RS485 I/O Modbus GND Ground 5 TXB Transmit Positive 3 TXA Transmit Negative 9 RXB Receive Positive 4 RXA Receive Negative 6

2.2.2 Modbus 通讯在蒸汽透平中的应用

监控为本特利3500，Modbus 传输到FCS 系统，在FCS系统中为中些数据设定报警值，然后，将这些报警值以节点信号的方式利用Modbus 通信方式传送到ESD 系统中，参与装置区内ESD 系统的控制。

本特利3500 系统卡件与FCS 连接时要涉及多个卡件串联，将每个架构层面上的分系统连接，将数据信号传输到FCS 系统中。为四个3500 系统架构层面的串联。分别是CT-01001、CT-01002、CT-06001 和CT-01501 层面对应的是我厂四台蒸汽透平，连接方式为双冗余架构。如果以后需要增加相应的检测机组，在地址需求不超当前范围的情况下，只需要在空余的端口处进行连接，当然，还需要在3500 系统的软件和FCS 系统方面进行配给设置就可以了。详细参数：Modbus Slave Address=1，Baud Rate=，Data Bit=8（RTU 方式），Stop Bit=1，Parity=Even。

2.3 FCS 系统与变压吸附PLC 控制系统

PSA 控制系统是西门子公司的S-7417-4H PLC 系列。通讯模块为CP441，通讯参数为：Modbus RS-485；Baud Rate=；Data Bit=8;Stop Bit=1;Parity=Even。主站FCS 的ALR121 模块与CP441 模块之间采用了两线制连接方式，

PLC 系统与FCS 系统通讯中涉及到寄存器地址转换的问题。在主站FCS 中设定：

表3Data Point LOWER RANGE LR UPPER RANGE UR PV、SP、DB In Eng. Units In Eng. Units

3 Modbus 应用中注意事项

3.1 硬件

硬件方面的注意事项大致有以下三个方面：（1）使用ITP 电缆。（2）接口适配器的选型，应尽量选择同一模式。（3）在进行远距离转接时，选用同厂家的同批次型号的产品。

3.2 怎么确认通讯是否正常

当模块卡件的状态指示灯显示错误状态时，这时就应该先检查硬件再检查软件。在软件编程的时候，要注意以下几点：（1）要确保主站和从站的通讯速率一致，一般采用9600bit 和bit 的通讯速率及波特率，尽量不使用奇偶校验，除非设计专门要求。（2）如果出现通讯地址错位的情况，则可以在主站的通讯清单中对应的设置，当然，也可以在从站中修改。

文章来源：《林业科技通讯》 网址: http://www.lykjtx.cn/qikandaodu/2021/0804/1117.html