浅析横河DCS控制系统CS3000与第三方通讯

刘 丽，董朝晖，齐文军,王 湛

（1.中国石油乌鲁木齐石化公司 炼油厂，乌鲁木齐 830019；2.北京工业大学，北京 100022）

0 引言

一套独立的DCS系统在运行过程中，总是要与其他系统如PLC、ESD等控制系统通讯，实现其他系统I/O点在DCS上的显示或控制。本章主要对横河CS3000控制系统与ESD、PLC 的通讯组态以及在通讯过程中出现的问题进行阐述。

1 横河CS3000控制系统与第三方通讯的方式

横诃CS3000控制系统的通讯卡件为ALR121和ALR111卡，这两块卡各有其特点，这里以ALR121卡为例来说明和第三方如何通讯，以及通讯的故障的处理。

ALR121卡遵从MODBUS协议，通讯接口是RS485接口，RS485只是定义了电气特性的一种总线结构形式，没有具体的数据协议。大家为了寻求一种都能兼容的协议，MODBUS成了这个目的的执行者。MODBUS后来被大家广泛采用，成为RS485的通讯协议。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP。MODBUS的ASCII、RTU的这3个协议规定了消息、数据的结构、命令和就答的方式，数据通讯通常采用Maser/Slave方式。MODBUS协议需要对数据进行校验的设置，串行协议中除了有奇校验、偶校验外，ASCII模式还采用LRC校验，而RTU模式采用16位CRC校验。然而MODBUS TCP模式却没有额外规定校验。

一般横河CS3000都采用RTU方式和第三方通讯，通讯卡ALR121的接线方式有两线制和四线制。其中两线制的接线方式接线如下图1。图中右侧为DCS接线方式，其中在DCS端RX+和RX-之间要加120Ω的电阻，TX+与RX+用短接线短接，TX-与RX-用短接线短接；与DCS通讯的另一方只需将RX+和RX-相应的连接上即可。

图1 两线制的接线方式Fig.1 Two wire connection mode

图2为四线制的接线方式，在DCS端TX+TX-RX+RX-分别接另一方通讯的RX+RX-TX+TX-端子，图中右侧为DCS方接线，在DCS方的RX+和RX-需要加120Ω的电阻，左侧为第三方的接线，完成了硬件接线后，下面要做的工作是在DCS上完成通讯卡件的设置和组态[1]。

图2 四线制的接线方式Fig.2 Four wire connection mode

2 横河CS3000控制系统与第三方通讯组态内容[2～4]

接线完毕后需要做的是对通讯卡件ALR121卡进行通讯设置和组态下装，有以下7个步骤。

1）获取对方的点地址及对应的位号

一般来说DCS控制系统和以下系统通讯较多，表1、表2给出了与DCS通讯方的模拟量和数字量地址表格（数字量通讯直接引用对方地址即可，不需要转化）。

表1 模拟量地址表Table 1 Analog address table

表2 数字量地址表Table 2 Digital address table

2）DCS控制系统与第三方需要确立通讯规则如：波特率9600，开始位1，结束位8，齐偶校验规则（EVEN-偶校验，ODD-齐校验；NONE-无奇偶校验），从站号（如SLAVE=3），这个通讯设置双方必须一致，否则导致双方数据通讯不上。

点击通讯卡件的右键，选择properties，会出现对话框，在baud Rate选择波特率为9600bps。在奇偶校验位parity选择even（也可选择Odd或No），在停止位stop bit选择8；在起始位start bit选择1；选择DR数据准备好即将DR check选中；在属性对话框的左下角有两线制和四线制的选择，实际接线是几线制就选择几线制，然后查询对方的模拟量的数值范围（如S7300的模拟量的点的范围是0-27648）。

3）对DCS CS3000控制系统的通讯卡设置足够的缓冲区

双击ALR121通讯卡，打开建点画面在缓冲区buffer设置足够大，即超过组态的占用的点数总和。

4）在ALR121通讯卡中建点（AI点和DI点）

AI点建立：双击ALR121通讯卡，进行建点，在program name有选择项，选择的是所组态的通讯卡件的物理位置，在大小size中输入所组态连续地址的点数，在port中输入1（通讯端口1），如果输入2则用的是端口2通讯；在station输入从站号，在第二步双方已规定好的SLAVE=3；在device&address输入第三方的地址；在date type中选择下拉菜单是输入还是离散量，是16位还是32位，是有符号还是无符号，这要根据第三方的送到DCS访的通讯数据类型而定，如果数据类型不统一，也是通讯不上的；在reverse中选择NO还是YES(一般是NO)，在scan扫描中选择normal，在service comment中输入所组态点的文字说明；在label中输入%%位号名（不可重复，在功能块的组态中会用到）。

如果是DI点通讯则需要在Date Type中选择Input Discrete。其余与建立AI点是一样的，只是在不需要在Label中输入位号名，在相应的Element有%WW0055这个地址，点击Tools的call%wb number difinition，进入到DI位号说明的组态，在空白的地方写入Element的地址%WB005501～%WB005516，也就是说%WW0055这个地址可以组态16个DI点，在Tag name Tag comment写入相应的位号和说明。检查组态无误，点击FILE保存在线下装即可。

5）在FUNCTION BLOCK中组态

在组态FUNCTIONBILOCK中添加PVI块，地址连接通讯卡的label，组态方法与普通硬点的组态方法是一致的。检查组态无错误后，便可以download。

6）在流程图中链接点，既可以在DCS实时监控系统中调用点的面板，查看显示值。

3 横河CS3000控制系统与第三方通讯的故障处理

但是在实际应用当中，经常会发生通讯卡双方通讯不通的问题，主要现象表现为通讯卡件状态为红色X，或是卡件红色并且显示1C、2C，同时在process report中看不到数据，有以下几方面的原因。

1）可能是双方设置的通讯参数不同，通过核对参数并调整来解决这个问题。

2）可能通讯电缆发生断路或者通讯电缆不是标准电缆，解决的办法是检查电缆：正常通讯电缆上的电压是4.5VDC～5.0VDC，如果用万用表测量通讯电缆的电压小于4VDC，那么就是通讯电缆的问题。

3）DCS方或第三方的通讯卡件故障，解决办法是改用备用通讯卡件，查看是否能够通讯上。如果为通讯卡件故障则需要更换通讯卡件。

4）其他原因。

某控制系统与横河控制系统在通讯过程中经常出现如下报警信息：“FCS0105 IOM OUT SERVICE FI01 NODE12 SLOT3”，这条报警信息大概每一分钟出现一次。

原因1，某控制系统只进来了一组信号，而DCS控制系统却有一对冗余的通讯卡。通过将所需通讯信号调换到非冗余的通讯卡件后，通讯调试正常；原因2，某控制系统的通讯接口为RS232，而横河控制系统的通讯接口是RS485，由于是先把电缆铺设到光电转换器侧，然后进行RS232到RS485的转换，这中间距离大概有30m，然而RS232的传输距离只有十几米，所以导致通讯超时，没有通讯成功。后来就先在第三方控制系统侧进行RS232到RS485的转换，再把电缆铺设到光电转换器。这个办法使得通讯正常。

4 结束语

通过以上对横河CS3000控制系统与第三方通讯组态的讲解，对通讯过程中出现的问题也进行了阐述和分析，相信大家按照步骤就可以对DCS的通讯进行组态了，实现了其他系统在横河DCS控制系统的正常显示，满足石油炼制企业对控制系统的要求，实现了各个不同控制系统之间的数据共享。

[1]横河公司CS3000系统资料[Z].

[2]横河公司CS3000系统组态资料[Z].

[3]华镕.从Modbus到透明就绪:施耐德电气工业网络的协议、设计、安装和应用[M].北京:机械工业出版社.

[4]石油化工仪表自动化培训教材编写组.自动控制基础理论[M].北京:中国石化出版社.