河钢集团矿业公司机电检修分公司 河北唐山 063701
摘要：本文主要阐述利用和利时LM系列PLC的RS485通讯端口与上位机WINCC系统进行通讯和数据采集应用，以河钢矿业中关铁矿水源热泵系统为例，通过对MODBUS通讯协议的理解，选择最优的通讯方案，搭建硬件网络结构，进行硬件配置和软件组态，实现对和利时PLC数据的采集，该方案成熟稳定，提高了矿山的自动化水平，推动了智慧矿山的建设。
关键词：RS485通讯 OPC技术 虚拟串口
0 引言
MODBUS是MODICON公司最先倡导的一种软的通讯规约，经过大多数公司的实际应用，逐渐被认可，成为一种标准的通讯规约，只要按照这种规约进行数据通讯或传输，不同的系统就可以通讯。目前，在RS232/RS485通讯过程中，更是广泛采用这种规约。
常用的MODBUS通讯规约有两种，一种是MODBUSASCII，一种是MODBUSRTU。一般来说，通讯数据量少而且主要是文本的通讯则采用MODBUSASCII规约，通讯数据数据量大而且是二进制数值时，多采用MODBUSRTU规约。
1 系统介绍
中关铁矿水源热泵系统主要包括五个机组，一套西门子控制系统，一台上位机系统，主要功能是供给整个矿山洗浴系统，空调和采暖系统，其中一号和二号机组负责洗浴系统，每个机组包括一套和利时LM系列CPU系统，三到五号机组负责空调和采暖系统，每个机组包括两套和利时LM系列CPU系统，每个机组包含一个触摸屏，操作模式为现场操作，工作数据在触摸屏上进行显示，机组外的其他泵由西门子控制系统进行控制，已经实现远程控制，现根据智慧矿山的建设要求，需要将现场每个机组的数据采集到数据中心，实现水源热泵所有设备的远程集中控制，决定通过LM系列CPU的PS485通讯接口，采用MODBUS通讯协议进行数据采集，并从硬件和软件方面入手，最终实现的机组数据采集和水源热泵系统的集中控制，实现了无人值守。
2 通讯方案制定
根据现场硬件系统构成，并结合软件系统接口的采集原理，基于LM系列PLC只能提供RS485通讯接口，制定了两套系统采集方案
(1)利用现场的西门子S7400控制系统，在原有的机架上增加专用的RS485通讯采集模块，并且需要硬件狗的支持，通过RS485双绞线将机组接入西门子系统，通过在西门子系统中进行程序的编写，实现机组数据的采集，最终通过WINCC进行系统数据显示的组态，并实现现场设备的控制。
(2)通过OPC技术，直接采集机组CPU的数据，进行画面显示和控制，通过在远程服务器上安装OPC软件，在WINCC中添加相应的驱动，实现机组数据的采集，并通过组态画面进行显示和控制。
通过对两种方案的比较，结合投入成本的计算，根据系统简单可靠的思想，依托先进自动化控制理念和OPC成熟技术的发展，最终决定使用第二种数据采集方案。
3 系统配置
3.1 硬件网络搭建
现场由于机组和服务器的距离较远，RS485通讯距离的限制，在每个机组处各增加串口服务器一个，机组与串口服务器之间通讯传输采用RS485双绞线连接，每个串口服务器通过网线接入交换机，最终通过光纤接入中关铁矿数据中心，在服务器上安装串口调试软件，组态王软件，西门子PCS7软件，最终在服务器上进行数据的采集和显示。
硬件网络图如下：
3.2 软件系统配置
首先进行机组串口服务器调试，通过组态王软件对机组CPU内部的数据进行采集，首先需要在组态王中安装和利时系列CPU的设备驱动程序，然后在组态王中新建串口连接，选择和利时PLC-LM_RTU-COM的选择顺序，设置连接的名称，通讯串口，通讯地址，通讯参数等参数，然后对新设置的连接进行通讯波特率、数据位、停止位、校验位、通讯方式的设置，然后可以进行通讯的测试，观察通讯状态。在组态王数据词典中根据地址映射关系建立变量表，最后在组态王中建立名称为OPCServer.WinCC.1的OPC服务器。
（3）PCS7软件的调试和画面显示
在服务器端，中关铁矿数据中心采用的西门子PCS7软件，在OSServer上的WINCC中添加OPC驱动程序，通过设置系统参数，连接本机的组态王的OPC数据，选择需要采集的数据并建立连接名称，最终采集到服务器的WINCC系统中，组态机组数据的显示画面，包括常用数据的显示、报警数据的显示，控制信号的操作画面。完成整个水源热泵系统的远程集中控制。
4 结束语
该控制方案充分利用了OPC技术，通讯系统简单明了，和传统的控制方案相比，自动化程度更高，成本更低，节省了大量的人力物力，提高了工作效率，该系统经过现场是实际应用，比较稳定，数据传输较快，具有较高的推广性。
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论文作者:王勃,孙小杰
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/26
标签：通讯论文; 机组论文; 系统论文; 数据论文; 规约论文; 串口论文; 软件论文; 《防护工程》2018年第17期论文;