力控在空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

引言

廣東某鉛鋅礦運(yùn)轉(zhuǎn)工區(qū)的空氣壓縮機(jī)組是采礦生產(chǎn)中的關(guān)鍵設(shè)備，共有六臺(tái)進(jìn)口的英格索蘭

centac

空氣壓縮機(jī)，它的運(yùn)行穩(wěn)定與否直接關(guān)系到整個(gè)礦區(qū)的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

原上位機(jī)監(jiān)控軟件為英格索蘭的

cem2.52，由于其數(shù)據(jù)處理量大，數(shù)據(jù)更新速度慢；并且軟件必須運(yùn)行在

windows95

英文版操作平臺(tái)上，操作人員很難看懂英文數(shù)據(jù)，軟件版本也無(wú)法升級(jí)；另外，上位機(jī)的報(bào)警功能失效，遠(yuǎn)程操作與管理功能無(wú)法實(shí)現(xiàn)，造成操作人員無(wú)法及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，處理突發(fā)事件。為了解決上述存在的問(wèn)題，提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度，決定對(duì)空氣壓縮機(jī)組原有的監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行改造。控制系統(tǒng)間的通訊是改造過(guò)程中的難點(diǎn)，本文介紹了采用

modbus

通訊協(xié)議實(shí)現(xiàn)上述通訊的方法，采用力控組態(tài)軟件開(kāi)發(fā)了空氣壓縮機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了空氣壓縮機(jī)組的智能化控制，使得空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定、可靠、精度高、維護(hù)方便，而且保證了礦區(qū)的安全生產(chǎn)，影下長(zhǎng)大的，你說(shuō)你有沒(méi)有躲在被窩里看書(shū)？”“沒(méi)有，有也沒(méi)有那么夸張具有直接的經(jīng)濟(jì)效益。modbus

通訊協(xié)議1．1

協(xié)議

modbus協(xié)議是由modicon為其控制器設(shè)計(jì)的一種可靠而有效的工業(yè)控制系統(tǒng)通信協(xié)議。從功能上看，可以認(rèn)為是一種現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)[1]。modbus協(xié)議定義了消息域格式和內(nèi)容的公共格式，使控制器能認(rèn)識(shí)和使用消息結(jié)構(gòu)，而無(wú)需考慮通信網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，它描述了一個(gè)控制器訪問(wèn)其它設(shè)備的過(guò)程。當(dāng)采用

modbus

協(xié)議通信時(shí)，此協(xié)議規(guī)定每個(gè)控制器需要知道自己的設(shè)備地址，識(shí)別按地址發(fā)來(lái)的消息，如何響應(yīng)來(lái)自其它設(shè)備的請(qǐng)求，如何偵測(cè)錯(cuò)誤并記錄。其數(shù)據(jù)通訊采用主從方式，主機(jī)只能有

1

臺(tái)，每個(gè)從機(jī)都有指定的地址，地址范圍在

0～247

之間(其中

0

為廣播地址)，只有主機(jī)具有主動(dòng)權(quán)，從機(jī)只能對(duì)主機(jī)發(fā)送的命令作出響應(yīng)。當(dāng)主機(jī)端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息(查詢(xún))時(shí)，從機(jī)端接收到正確消息后就可以發(fā)送影下長(zhǎng)大的，你說(shuō)你有沒(méi)有躲在被窩里看書(shū)？”“沒(méi)有，有也沒(méi)有那么夸張數(shù)據(jù)到主機(jī)端以響應(yīng)請(qǐng)求；主機(jī)端也可以直接發(fā)消息修改從機(jī)端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)讀和寫(xiě)。查詢(xún)回應(yīng)周期

1。如果采用廣播方式(地址為

0)查詢(xún)，從機(jī)不作任何回應(yīng)。1．2

信息塊格式modbus

通訊時(shí)主機(jī)發(fā)出的指令字符串的通常格式如表

1。從機(jī)地址：主機(jī)指明的接收命令的從機(jī)地址。

功能碼：功能碼決定本次通訊要求從機(jī)執(zhí)行的動(dòng)作，功能碼占

1

個(gè)字節(jié)，modbus

可能的功能代碼范圍是十進(jìn)制的

1～255。其中有些代碼適用于所有的控制器，有些是針對(duì)某種

modicon

控制器，有些是為用戶(hù)保留或備用。表

2

為

modbus協(xié)議規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)功能碼，某些設(shè)備的

modbus

協(xié)議只兼容其中的一部分功能碼，表中的功能碼為16

進(jìn)制數(shù)。影下長(zhǎng)大的，你說(shuō)你有沒(méi)有躲在被窩里看書(shū)？”“沒(méi)有，有也沒(méi)有那么夸張

數(shù)據(jù)起始地址：通訊時(shí)讀出、寫(xiě)入數(shù)據(jù)的起始地址。modbus

有多種批量數(shù)據(jù)操作功能碼，可同時(shí)讀出或?qū)懭攵鄠€(gè)具有連續(xù)地址的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)起始地址占用

2

個(gè)字節(jié)。

數(shù)據(jù)量：命令中進(jìn)行讀出或?qū)懭氲臄?shù)據(jù)數(shù)量，這些數(shù)據(jù)從起始地址開(kāi)始連續(xù)地址排列，在對(duì)模擬量進(jìn)行操作時(shí)，每個(gè)數(shù)據(jù)具有

2

字節(jié)；在對(duì)數(shù)字量進(jìn)行操作時(shí)每

8

個(gè)數(shù)據(jù)為

1

個(gè)字節(jié)。數(shù)據(jù)量占用

2

個(gè)字節(jié)。1．3

數(shù)據(jù)格式

modbus

通訊協(xié)議規(guī)定了

2

種通訊方式。rtu(remote?terminal?unit)方式通訊采用

8

位字節(jié)的二進(jìn)制數(shù)據(jù)通訊，數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用

crc

循環(huán)冗余校驗(yàn)，通訊速度較快；ascii

方式采用

7

位ascii

碼進(jìn)行通訊，數(shù)據(jù)校驗(yàn)采用

lrc

邏輯冗余校驗(yàn)，通訊速率較慢。在一個(gè)通訊系統(tǒng)中，只能選用一種通訊方式，兩種方式不能并用。為了減少網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸量，在我們的應(yīng)用系統(tǒng)中一般使影下長(zhǎng)大的，你說(shuō)你有沒(méi)有躲在被窩里看書(shū)？”“沒(méi)有，有也沒(méi)有那么夸張用

rtu

通訊方式。2

系統(tǒng)的硬件組成

下位監(jiān)控站采用六個(gè)英格索蘭單片機(jī)對(duì)六臺(tái)空氣壓縮機(jī)進(jìn)行控制，包括對(duì)壓力、振動(dòng)、溫度，油溫、油壓等參數(shù)的監(jiān)控，每個(gè)單片機(jī)外接一個(gè)通用通訊模塊，上位監(jiān)控站采用工控機(jī)，由于現(xiàn)場(chǎng)控制站與工控機(jī)相距

60m

左右，使用rs485/rs232?轉(zhuǎn)換器，轉(zhuǎn)換器與現(xiàn)場(chǎng)控制站采用rs485

總線(xiàn)，工控機(jī)與轉(zhuǎn)換器之間采用

rs232

總線(xiàn)，這樣既解決了傳輸距離過(guò)遠(yuǎn)而無(wú)法連接問(wèn)題，也提高了系統(tǒng)的抗干擾能力。其硬件組成modbus

通

訊

網(wǎng)

絡(luò)

2

所

示

。

軟

件

平

臺(tái)

采

用windowsxp，選用三維科技有限的力控組態(tài)軟件。3

力控的

i/o

驅(qū)動(dòng)配置

在使用力控軟件進(jìn)行組態(tài)時(shí)，i/o

設(shè)備驅(qū)動(dòng)配置為：采用標(biāo)準(zhǔn)的

modbus，選

rtu

串行口通訊方式，按設(shè)備地址從

0106

匹配六臺(tái)現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)，數(shù)據(jù)更新周期為

500

毫秒，超時(shí)時(shí)間為

8

秒，使影下長(zhǎng)大的，你說(shuō)你有沒(méi)有躲在被窩里看書(shū)？”“沒(méi)有，有也沒(méi)有那么夸張用串口（rs232/422/485）通訊，1

端口設(shè)置與現(xiàn)場(chǎng)控制機(jī)的端口參數(shù)設(shè)置一樣為

9600.8.無(wú).14

通訊過(guò)程

modbus

協(xié)議通訊時(shí)主機(jī)首先向從機(jī)發(fā)送通訊請(qǐng)求命令字符串，從機(jī)接收到命令字符串后，根據(jù)命令字符串中的命令碼向主機(jī)作出相應(yīng)的回答，完成一次通訊，整個(gè)的網(wǎng)絡(luò)通訊都是由主機(jī)進(jìn)行調(diào)度。下面舉例說(shuō)明

04

和

05

功能碼實(shí)現(xiàn)模擬量數(shù)據(jù)讀取和遠(yuǎn)程操作功能的通訊過(guò)程[2]。

例

1：假定主機(jī)要求讀取

01

從機(jī)的系統(tǒng)壓力數(shù)值時(shí)，主機(jī)將發(fā)送如表

3

所示的通訊請(qǐng)求命令字符串，在英格索蘭單片機(jī)中系統(tǒng)壓力數(shù)據(jù)起始地址為十六進(jìn)制代碼

0bbe（modbus

協(xié)議規(guī)定通訊字符串中的地址比實(shí)際地址小

1），正常情況下從機(jī)回信字符串如表

4。

從機(jī)地址即01號(hào)機(jī)的設(shè)備地址，數(shù)據(jù)量0002表示存放系統(tǒng)壓力數(shù)值有兩個(gè)寄存器，該位占兩影下長(zhǎng)大的，你說(shuō)你有沒(méi)有躲在被窩里看書(shū)？”“沒(méi)有，有也沒(méi)有那么夸張個(gè)字節(jié)。

英格索蘭單片機(jī)是一個(gè)

32

位浮點(diǎn)數(shù)處理器，數(shù)據(jù)

42dcd4c6

經(jīng)過(guò)

ieee32

位浮點(diǎn)數(shù)轉(zhuǎn)換后得出系統(tǒng)壓力為

110.4156psi。

例

2：假定主機(jī)要求遠(yuǎn)程啟動(dòng)

01

從機(jī)，主機(jī)將發(fā)送如表

5

所示的通訊請(qǐng)求命令字符串，在英格索蘭單片機(jī)中遠(yuǎn)程啟動(dòng)數(shù)據(jù)起始地址為十六進(jìn)制代碼

00e0，正常情況下從機(jī)回信字符串如表6。

從機(jī)回信的字符串與主機(jī)發(fā)送的通訊請(qǐng)求命令字符串應(yīng)該是同樣的，數(shù)據(jù)

ff00

迫使

01

從機(jī)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)繼電器線(xiàn)圈打開(kāi)，數(shù)據(jù)

0000

迫使01

從機(jī)的遠(yuǎn)程啟動(dòng)繼電器線(xiàn)圈關(guān)閉。5

結(jié)束語(yǔ)

利用

modbus

協(xié)議實(shí)現(xiàn)了礦區(qū)空氣壓縮機(jī)監(jiān)