基于SmartPro系统的通讯接口设计与实现--控制网



基于SmartPro系统的通讯接口设计与实现
企业：控制网 日期：2004-06-15
领域：电源 点击数：1620

 

梅锐 熊辉

 

    随着“以信息化促进工业化”口号的提出，越来越多的企业专重于企业信息化的发展，DCS分布式控制系统开始广泛应用在各个行业。而在应用分布式控制系统的同时，面临着各种智能仪表和繁多的老设备再应用问题。如何将这些设备顺利接入控制系统，提高控制系统的使用效率和降低企业改造成为一个难点；另一方面，随着控制系统与上层管理系统的日益融合，企业管理人员需要及时了解现场的运行数据和设备运行状况，从而打破“信息化孤岛”的限制。这些都要求分布式控制系统本身具有良好的开放性。目前来说，支持多少种第三方设备，提供多少种向外接口方式，已成为衡量一套DCS性能好坏的重要指标之一。

 

    北京和利时系统工程股份有限公司推出的第三代分布式控制系统―SmartPro系统是一款优秀的系统。它集成了人机界面软件FacView和控制算法软件ConMaker。其中其人机界面软件使用灵活、功能强大。它既拥有丰富的图库，而且具有丰富的软件接口功能，包括DDE/NETDDE、OPC、ODBC、Internet远程访问功能等，而且其提供的代码功能能够完成低速的串口编程能力。另外，它还提供DDK开发工具包，工程技术人员在其框架内就能完成某设备的驱动编写，并集成入该系统；SmartPro系统的分布式设计，以及灵活多变的工程组态方式可以帮助你解决许多实际的问题。总之，该系统不仅可以作为优秀的DCS人机界面工具，而且在建立企业REALMIS方面发挥一定的作用。下面结合笔者的工程实际，简单介绍SmartPro系统在通信接口和管理网方面的应用。

 

1    概要设计

 

    某单位新老两套锅炉控制先后均采用了北京和利时公司DCS系统，型号分别是SmartPro和HS2000。根据用户要求，上层将建立专用管理网并配置两台管理监视站，对两套DCS的运行情况进行实时综合监视。管理监视站计算机软件上采用和利时公司的FacView作为监控平台，均运行独立工程，其中任一台退出不会影响另一台计算机的运行。

 

    两台管理站分别位于两锅炉房办公室，相距800米，采用多模光纤作为通讯介质。新锅炉动力系统共采用了23台艾默生不同系列变频器，此次需要连入SmartPro系统。其中EV2000共19台，TD1000共4台。通讯协议均为该变频器专用协议。

 

    综合以上要求，在该项目中，通讯接口成为该项目实施的重点。笔者根据需求将项目的通讯划分为三个方面，整个通讯接口包含三部分，分别是：管理网与HS2000系统通讯接口；SmartPro系统与管理网通讯接口；SmartPro系统与艾默生变频器串行通讯接口。

整个系统结构如图1所示。

 

图1  系统结构图

 

2    HS2000与管理网通讯

 

(1)  HS2000网关

图2  数据包结构

 

        HS2000系统为和利时公司早期产品，运行平台为DOS6.22，开放性较差，不具有NETDDE、OPC这类进程间通讯方式，其系统网络为5M ARCNET。为实现与管理网的接口，HS2000需配制专用网关完成数据向以太网的转换，并采用自定义数据格式以UDP的方式，周期性地向管理网广播。广播包结构如图2所示。

 

        其中，VALUE为包含各种数据类型的联合，每个数据点占四个字节，所有数据均以实型方式发送（包括开关量点）。网关仅发送点值，客户端程序在处理接收数据时，应与网关发送顺序保持严格一致。点名信息文件（Outpoint.inf）由相关程序编辑生成。

 

(2)  管理站配置

        UDP协议是一种对等通信协议，没有固定的服务端和客户端，即发送端和接受端同时充当服务器和客户机。FacView并不直接支持对网关通讯格式的转换，因此单独开发了基于UDP的通讯接收程序。FacView提供了一套驱动开发包，并开放了部分通讯数据结构，可用来开发相应的驱动程序。通讯程序编制与后面“SmartPro与变频器接口”类似，只是对以太网的操作采用了Windows的Socket套接字。

 

3    SmartPro与管理网通讯

 

(1) 服务端配制

    通讯实现上采用NETDDE方式。NETDDE即基于网络的动态数据交换，该方式是采用Windows消息传递方式，来完成不同主机上不同应用程序间实时数据的传输与交换过程。实现上采用Client/Server方式。Windows配置了专用的通信程序DDEML（DDE管理库）完成客户端和服务端的数据传输。

 

    新锅炉房SmartPro系统采用从I/O服务器充当NETDDE服务器，另配一块网卡与管理网联接。FacView工程运行时内嵌为DDE服务器，但必须申明DDE服务器应用程序名、主题名和数据项名。

 

(2)  客户端配制

    如图3所示，管理站组态如下：名称：任意；设备号：2；地址：\\ OP2 \ NDDE$ | Mytest$ | Variable；协议：DDEDRV。

图3  NETDDE客户端组态界面

 

    综合以上，管理网计算机工程通信组态如图4所示。

图4  管理站工程结构

4    SmartPro与变频器通讯

 

(1)  硬件配制

    新锅炉动力系统共采用了变频器中EV2000共19台，TD1000共4台。通讯采用RS485方式，自定义通讯协议。每台变频器有3个数据点要采集，分别是：运行频率、运行电流、变频器故障码。

 

    为了降低工程成本，在保证系统的可靠性基础上，没有采用专用通信站，而是采用SmartPro系统主I/O服务器完成变频器的通讯连接。该服务器上增加一块多串口卡，型号 MOXA CP-114IS，4口RS232/RS422/RS485方式可跳线选择，对应服务器上串口2到串口5（服务器自带串口1）。为了增加程序的并发性，提高通讯速度，这里将变频器分成3组接入系统。其中，串口2对应变频器1～8，串口3接变频器9～21，串口4接变频器22、23。

 

    串口通讯参数设置：波特率9600、8位数据位、1位停止位、无奇偶校验。通讯介质采用屏蔽双绞线，与MOXA卡连接为9针D型母头。

 

(2)  软件说明

        FacView并不直接支持该类型变频器，其通讯程序同样要采用FacView提供的驱动开发包单独开发。通讯协议采用请求/响应方式，命令帧与响应帧均为18个字节，各帧数据格式分为帧头、地址、命令、索引、数据、校验和帧尾7部分。其中，校验为一般的校验和方式，帧头和帧尾均为引导码，无实际意义。所有数据按大写ASCII方式传送。

 

    通讯程序最终以动态连接库（.DLL）的形式映射到应用程序地址空间。应用程序通过驱动控制块（DCB）完成与驱动程序间的交互。驱动控制块包含了双方交互所需的所有信息，例如设备地址、数据点信息等。应用程序周期性的将运行页面中对设备数据的请求打包，生成相应的驱动控制块挂到InDCB队列中。驱动程序解析DCB内容后，从缓冲区取出相应数据填充该DCB，然后返回。该驱动程序对变频器的读写请求采用固定时间片轮循方式，周期性的从各变频器读取相应的点信息。

 

5    结语

 

    该项目既有基于以太网的通讯方式，又有基于串口的通讯方式，显示了SmartPro系统的开放性和兼容性较强。该系统至投入运行以来均表现正常，通讯的实时性和安全性均能很好的满足要求，达到预期的要求。
  • 在线反馈
1.我有以下需求：



2.详细的需求：
姓名:
单位:
电话:
邮件: