哈尔滨西门子授权一级代理商通讯电缆供应商

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　1 前言

　　近几年来，PLC 因其可靠性高、编程简单、抗干扰强等优点在工业控制领域得到了广泛应用。但PLC 在人机交互性能方面较弱，而工业控制计算机具有良好的人机界面及控制决策能力，因此，将二者结合起来可有效实现整个生产过程的综合控制。

　　为了在DCS和PLC之间实现双向数据传输，完成逻辑联锁控制，那么解决DCS和PLC之间的数据通信成为系统成败的重要因素。

　　2 通信协议

　　2.1 TPS系统协议

　　TPS系统支持两种技术协议，一种是Modicon公司的Modbus 协议，一种是Allen-Bradley（以下简称A-B）协议.使用A-B协议时设备端需配置支持AB公司全双工DF1协议接口。Modicon公司的Modbus协议可以在不同网络之间通信，支持的网路包括Modbus，Modbus+工业以太网，以及标准网路：WAP和以太网。网络间通过设备的内置端口或网络适配器等来相互访问。基于Modbus协议的各设备采用主从技术通信。网路中某一台机器作为主机发请求，其他及其机器作为从机做出应答，主机可以寻址个独立从机，也可以向所有从机广播，被寻址的从机向主机返回

　　消息，Modbus协议建立了主机发出查询请求的格式：包括从机地址，功能码，数据，校验；从机响应消息的格式为从机地址，功能码，数据，校验；如果发生错误；从机将返回一条出错消息。一般来说。通讯数量少且要以文本为主的通讯采用Modbus ASCII规约，通讯数量大且是二进制数值时则采用Modbus RTU模式通讯。消息中的每个字节包含两个十六进制数，本系统中Tps系统采用的是Modbus RTU规约，一条Modbus 网络中可以容纳16个节点，但只允许在一个主设备即DCS控制器.

前言

　　2.2 Modbus 通信传输

　　有两种传输方式：一种是ASCⅡ模式：当控制器设为在Modbus网络上以ASCII美国标准信息交换代码）模式通信，在消息中的每个8Bit字节都作为两个ASCII字符发送。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误.

　　另一种是RTU模式:当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信，在消息中的每个8Bit字节包含两个4Bit的十六进制字符。这种方式的主要优点是：在同样的波特率下，可比ASCII方式传送更多的数据。

　　2.3 TPS系统SI FTA

　　TPS系统SI卡的FTA有两种，Moudbus SI FTA的串行接口支持Moudbus的RTU协议，使用的通信

　　方式是ELA-232D或者EIA-422．485D，同时也支持PLC的多分支网络结构。SI与子系统进行直接的数据通讯，子系统的数据可被采集到APM和HPM中，这些数据可以直接用于数据采集或者用于控制策略中。

　　2.4 通信接口

　　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。控制器能直接或经由Modem组网。TPS系统和西门子PLC系统都有开放的硬件接口和通信协议，具有良好的兼容性。TPS系统提供SI串行接口卡，带有1个RS一232接口和1个RS一485／422接口，现采用RS一485口。该串行口可接l5台子系统，通信距离可达1200m。西门子PLC系统提供通信卡CP341一RS422／485，可进行串行口数据的收发。

 3.9机械制动器在变频调速系统中的正确使用。在脉宽调制（PWM）的变频器中，其输出频率与输出电压之比为一常数，即f/V=C。在输出频率低时，其输出电压也低，如果机械制动器的电磁抱闸线圈接在U、V、W端，则在变频器低速时机械抱闸始终处于抱紧状态，变频器会因过载而跳闸，所以机械制动器的电磁线圈只能接在变频器的输入端R、S、T端。

    3.10变频器低速运行时的特点及对策。常规设计的自通风异步电动机在额定工况下及规定的环境温度范围内，是不会超过额定温升的，但处于变频调速系统中，情况就有所不同。自通风异步电动机在20HZ以下运行时，转子风叶的冷却能力下降，再如果在恒转矩负载条件下长期运行，势必造成电机温升增加，使调速系统的特性变坏。所以，当自通风异步电动机在低频运行并且拖动恒转矩负载时，必须采取强制冷却措施，改善电机的散热能力，保证变频调速系统的稳定性。

    3.11当变频器和电动机之间的接线超长时，随着变频器输出电缆的长度增加，其分布电容明显增大，从而造成变频器逆变输出的容性尖峰电流过大引起变频器跳闸保护，因此必须使用输出电抗器或du/dt滤波器或正弦波滤波器等装置对这种容性尖峰电流进行限制。

    输出滤波电抗器用于补偿在电机电缆长距离敷设时引起的线路电容充电电流，也可抑制谐波。在多电机成组传动时，可接入一台输出滤波电抗器，总电缆长度是每台电机电缆长度的总和。从理论上说，功率等级不同的变频器所允许敷设的电机电缆长度是不同的，并且不同生产厂商的变频器所允许敷设的电机电缆长度也是不同的。因此，关于变频器敷设的电机电缆在超过多长距离时应加装输出滤波电抗器，还应参阅各变频器生产厂商提供的使用手册。

    3.12不要在变频器输出侧安装电力电容器、浪涌抑制器和无线电噪声滤波器，这将导致变频器故障或电容器和浪涌抑制器的损坏。

    3.13变频器的漏电流及其对策。由于在变频器的输入、输出布线和电动机绕组中存在分布电容，而现在的变频器大多采用PWM调制方式，因此会有漏电流流过它们，其值正比于分布电容量和变频器的载波频率。因此，要降低变频器的漏电流，一是尽可能缩短变频器和电动机之间的接线长度，二是尽量降低变频器的载波频率。

    为了保护设备和人身安全，可在变频器的进线侧安装漏电断路器。当选用变频器的漏电断路器时，其额定灵敏度电流：I△n≥10×（Ig1+Ign+Ig2+Igm）;当选用一般的漏电断路器时，其额定灵敏度电流：I△n≥10×{Ig1+Ign+3×（Ig2+Igm）};上式中：Ig1—工频电源运行时变频器输入回路的漏电流，Ig2—工频电源运行时变频器输出回路的漏电流，Ign—变频器输入侧噪声滤波器的漏电流，Igm—工频电源运行时电动机的漏电流。如果上式中的漏电流基本数据不好确定，可按下述经验选择。变频器漏电断路器的额定灵敏度电流按每台变频器20mA估算，一般漏电断路器的额定灵敏度电流按每台变频器50mA估算。

    4.结束语

    随着电力电子技术的不断发展完善，交流变频调速技术日益显现出优异的控制及调速性能，高效率、易维护等特点，加之它的价格不断下降，使其在机械设备的调速领域中应用日益广泛，成为一种优选的调速方案。但是，变频器的应用，具有不同于以往的电气传动系统的特点。本文针对应用广泛的通用变频器，提出了在变频器选型和外围配置中需要注意的一些问题。工程现场选用变频调速系统，应权衡利弊，合理选用。只有正确、灵活地用好变频器，交流变频调速系统才能安全、可靠地运行。

3 硬件方案的实施

　　3.1系统网络构建

　　由于在我公司使用的DCS系统中，以TPS的系统居多，在PLC方面以S7-300为例，所以本系统设计结构：2台GUS操作站互为备用；1台NIM负责GUS和过程控制器HPM通信；1台HM为历史模件。过程控制级由1套HPM及几套PLC组成。1个PLC主要负责1个包单元，HPM负责其它所有模拟数字点的检测和控制。TPS系统和西门子PLC系统由SI卡连接，通过RS一485口进行数据的发送和接收，这样主控就能更加准确的了解装置的运行情况，尤其是对包单元设备的了解。并能进行远程控制.在此由4个包单元，4个PLC为例，TPS系统安装在控制室，PLC系统则安装在现场. 如图1所示：

　　3.2 通信模件的连接

　　TPS SI(串行接口)模件和西门子PLC CP341一RS422／485(Modbus接口)模件之间的连接，如图2所示：