袁伟杰

（江西瑞林电气自动化有限公司，江西南昌330038）

随着自动化技术的不断进步，集散控制系统DCS和可编程逻辑控制器PLC在自动化领域的应用更加广泛、复杂。由于前期规划和一些专业设备的要求，目前在很多场合普遍存在DCS与其他控制系统或工控设备混合使用的情况。为了实现中央监控室能够监视其他工控设备控制的系统运行情况，以便现场设备出现报警和故障时能够及时发现处理，避免造成大的损失，需要实现DCS与PLC之间的数据通信。本文结合某冶炼厂二氧化硫风机S7-1500 PLC和硫酸的横河CENTUM VP型DCS之间的通信，探讨通过DP/DP Coupler实现PLC主站与DCS主站之间通信的技术难点。

1 Profibus-DP通信原理分析

Profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供可行的解决方案[1]。Profibus可提供Profibus-FMS、Profibus-DP以及Profibus-DA 3种协议类型，其中PROFIBUS-DP能精简7层通信标准模型中第一层和第二层的结构，一定程度上提高了网络的传输效率，主要应用于现场、分布式I/O设备以及PLC间的通信过程。

Profibus-DP协议明确规定了用户数据怎样在总线各站之间传递，用户数据的含义在Profibus行规中有具体说明，同时Profibus行规还对Profibus-DP在不同领域的应用进行了详细、精确的规定。在此行规下，不同厂商所生产的不同设备可实现互换使用。

Profibus的传输速率为9.6 kbps～12 Mbps。最大传输距离在传输速率为9.6～187.5 kbps时为1 000 m；传输速率为500 kbps时，为400 m；传输速率为1 500 kbps时为200 m；传输速率为3 000～12 000 kbps时为100 m；且如果便用中继器，传输距离可延长至10 km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。

Profibus支持主—从系统、纯主站系统、多主多从混合系统等几种传输方式。主站具有对总线的控制权，可主动发送信息。对多主站系统来说，采用主令牌方式传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，供事先规定好的令牌在各主站中循环最长的1周时间。按Profibus的通信规范，令牌在主站之间按地址编号顺序，沿上行方向进行传递。主站在得到控制权时，可以按主—从方式，向从站发送或索取信息，实现点对点通信。主站可对所有站点广播（不要求应答），或有选择地向一组站点广播。

图1 DP网络拓扑

2 项目系统配置

本系统DP网络拓扑如图1所示。系统中DP主站A采用横河CENTUM VP型DCS集散控制系统，对整个烟气制酸系统进行集中监控；DCS侧配置横河专用的DP通信卡ALP121。DP主站B采用的是西门子S7-1500系列PLC，实现对二氧化硫风机的操作和监视；PLC侧配置西门子专用的DP通信卡CM 1542-5。通过DP/DP Coupler实现横河DCS与西门子PLC主站之间的通信。

2.1 DP/DP Coupler模块概述

DP/DP Coupler用于连接2个Profibus-DP主站网络，以便在这2个主站网络之间进行数据通信，数据通信区最高可以达244字节输入和244字节的输出。各拨码开关含义见表1。

表1 各拨码开关含义

本项目DP/DP Coupler拨码为：DP1、DP2的PS拨为ON，DP1、DP2的DIA拨为OFF，DP1、DP2的拨为ADDR OFF，DP1的地址拨成11，DP2的地址拨成11。

2.2 组态及通信编程

2.2.1 DCS侧编程及其组态

打开SYCON软件，导入DP/DP Coupler的GSD文件，在图形编辑器中添加DP/DP Coupler节点。本系统节点数为11，配置DP网的通信速率为187.5 kBits等，配置分别见图2和图3。

图2 DP网络配置

图3 DP网络参数

依据需要通信数据量的大小，在从站地址区中选择相应的通信格式进行配置。本项目设计规划为2组32个输入字节的通信量，即在通信IO地址表配置2个64个字节的通信数据，配置见图4。

图4 DP从站数据交换区

通信地址表见图5和图6，配置步骤如下：1）Buffer栏设置64，占用了%ww0001～%ww0064通信地址块；2）Program Name栏选择ALR121模块对应的地址位代码；3）Size栏设置32，32为第1个通信地址块，大小为32个字节；4）Port栏设置为1，使用模块端口1通信；5）Station设置为11，11为DP从站地址；6）Device&Address设置为1-1，前面1为第1个地址包，后面的1表示偏移地址区，1为从第1地址块开始；7）Data Type设置问为16为有符号整形；8）在%ww0033行Size栏设置32，32为第2个通信地址块，大小为32个字；9）在%ww0033行Port栏设置1，使用模块端口1通信；10）在%ww0033行Station设置11，11为DP从站地址；11）在%ww0033行Device&Address设置2-1，2为第2个地址包，后面的1表示偏移地址区，1为从第1地址块开始；12）Data Type设置为16位无符号整形。

图5 通信地址配置1

图6 通信地址配置2

2.2.2 PLC侧编程及其组态

在TIA portal软件硬件配置中添加DP/DP Coupler从站；在网络组态里将CM 1542-5和DP/DP Coupler组态好进行连接，并设置好DP地址和传输率。在智能从站配置中完成相应的数据区配置，PLC通信连接及地址分配分别见图7和图8。

图7 PLC通信连接

图8 PLC通信地址分配

3 结语

综上所述，在本项目中通过DP/DP Coupler实现了DCS主站和PLC主站之间的通信。相比主从通信方式，该方式更能提高系统稳定性，相比硬接线方式节约了电缆和控制系统的成本，减轻了安装施工的工作量，提高了工程实施进度，并且能监控更多的设备运行参数，具有很好的推广性。