RTU协议

RTU协议（精选7篇）

RTU协议 篇1

随着信息技术和工业现场控制技术的发展,电能优化管理系统将融合多种学科、结合多种技术。在电能优化管理系统中,各种智能模块和现场设备互连成通信网络,以便最大限度的进行集中监控,因此网络通信和通信协议的运用是工业控制不可或缺的重要组成部分[1]。Modbus通信协议作为工业控制领域最为流行的协议,可以使用在电能优化管理系统集成之中。

目前常用的Modbus通信分为两种物理接口方式,一种是经由RS-232C兼容串行接口(或通过RS-232/485转换器转换成RS-485接口)组成Modbus网络进行通信,另一种通过以太网结合TCP/IP协议组成Modbus TCP网络进行通信[2]。在Modbus协议运用于电能优化管理系统中,需要实现串行链路通信模式向以太网模式的转换。现结合电能优化管理系统的通信需求,分别实现了RTU和TCP模式的通信,并完成了RTU与TCP模式的通信转换,成功将Modbus协议应用于电能优化管理系统中。随着工业以太网传输效率的不断提高、技术的不断完善,Modbus协议在电能管理领域的应用也将更加突出。

1 Modbus通信模式

Modbus协议是由Modicon公司在1979年开发出来的网络协议,是第一个真正意义上用于工业现场的总线协议。它定义了设备与设备之间的信息传输方式,使控制器之间、控制器和其它设备之间可以进行通信和传输数据[3]。

1.1 Modbus RTU模式

Modbus串行链路通信分RTU和ASCII两种协议传输模式[4]。ASCII是早期的模式,现在已经很少使用。由于RTU模式在相同通信速率下具有更大的数据流量,所以现在几乎所有工业仪表都采用RTU模式。RTU模式规定了消息、数据的结构、命令和应答的方式,在校验上,RTU模式采用16位CRC校验。表1为Modbus RTU信息帧结构。

RTU模式采用主-从方式进行通信,即主机发出查询命令数据帧,而从机响应查询命令数据帧作为对主机的响应信息。主机可单独和从机进行通信,在通信过程中,从机将返回一个消息帧。若主机采用广播方式进行查询,则从机对主机不作回应。主从设备查询、响应通信过程如图1所示。

1.2 Modbus TCP模式

Modbus TCP协议是基于Modbus协议的一种工业现场总线的自动化标准,是运行在TCP/IP上的用于控制和监督自动化设备的Modbus报文传输协议,该协议定义了在一个使用TCP/IP协议中如何对Modbus消息进行传输。通过此协议,主机和从机相互之间通过以太网等网络和其它设备进行通信。

Modbus TCP模式是将Modbus帧嵌入到TCP帧,其数据帧格式如图2所示。MBAP报文头由传输标志、协议标志、长度和单元标志组成。Modbus协议TCP模式相比RTU模式报文格式,多了前缀,少了后面的CRC校验,它是采用TCP/IP和链路层(以太网)校验和机制来校验分组交换的准确性[5]。

在Modbus TCP通信系统中可以包含两种不同类型的主机和从机:一种为连接至TCP/IP网络的Modbus TCP/IP主机和从机设备;另一种为互联设备,如TCP/IP网络和串行链路子网之间互联的路由器、网桥或网关等,该子网允许将Modbus串行链路的主机和从机连接起来。Modbus TCP/IP通信结构如图3所示。

2 Modbus RTU模式的实现

在电能优化管理系统中,各种EOMS-Station以及能源监测Station等都是以串行链路的形式挂接在厂级Sever上,由厂级Server对EOMS-Station和能源监测Station进行监控以及通信控制。本节将通过RS232串口连接两台计算机构成所需的硬件平台,利用Modbus Poll和Modbus Slave软件模拟主从机来实现RTU模式通信的实现。

由电能优化管理系统的通信机制和需求可知,其实现主要包括两个部分:RTU模式主设备端程序和从设备端程序开发。程序开发的具体过程为:首先为Modbus RTU模式主设备编写串口通信程序,另一台计算机运行Modbus Slave软件作为RTU模式从设备;其次为RTU模式从设备编写串口通信程序,另一台计算机运行Modbus Poll软件作为RTU模式主设备;最后,脱离Modbus Slave和Modbus Poll软件来进行Modbus RTU串口通信的实现,从而完成电能优化管理系统的Modbus RTU模式的通信实现。

在使用Modbus Slave软件模拟RTU模式从设备时,应对其做出一些设置。在进行通信前,还要设置Modbus Slave的相关串口参数以及功能码的选取。主设备则对应从设备的相关参数进行设置,如:数据位、停止位、波特率、奇偶校验位以及功能码的选取等。在本通信实现中,主机的参数设置是直接通过编程语言来进行设置,相关参数设置如表2所示。

当编写好Modbus主设备的参数设置后,首先运行Modbus Slave从机模拟软件,使其处于监听的状态。然后运行Modbus RTU主设备端串口通信程序,程序将根据设置好的参数,发送相应请求帧,从机接收到主机发送的请求帧后,根据请求帧的请求内容,向主机发送相应的响应帧。在主机和从机通信过程中,Modbus RTU通信协议中的CRC校验能保证数据传输的准确性,可以根据主机请求帧中的功能码和从机响应帧中的功能码来确定串口通信内容是否正确[6]。图4为RTU模式主设备端程序运行显示的数据。

完成以上通信后即可得到RTU模式主设备端串口通信程序。然后为RTU模式从设备编写串口通信程序,另一台计算机运行Modbus Poll主机模拟软件作为RTU模式主设备来验证从机串口程序的正确性。以上工作完成后,可得到RTU模式主、从设备串口程序,从而实现电能优化管理系统中RTU模式的通信。

3 Modbus TCP模式的实现

在电能优化管理系统中,各种服务器(集团Server、监管部门Server、厂级Server等)都挂接在以太网上,通过以太网来实现服务器之间的通信。本节将通过两台计算机组成一个小型局域网来构成协议实现所需的硬件平台,利用Modbus Poll和Modbus Slave软件模拟主从机设备来实现Modbus TCP模式通信的实现。

与RTU模式通信的实现一样,TCP模式通信的实现也主要包括两个部分:TCP模式主机程序和从机程序开发。在Modbus Slave模拟从机的通信实现过程中,先对Modbus Slave进行设置,使其工作在Modbus TCP协议下,运行Modbus Slave的计算机即为Modbus TCP模式的从机。然后在另一台计算机运行Modbus TCP模式主机程序,所运行的主机程序应设置好被访问的从机的IP地址和端口号,这样两台计算机就可以分别当作主机和从机进行Modbus TCP模式的通信。图5为TCP模式主机端程序运行显示的数据。

由主机请求帧中的功能码和从机响应帧中的功能码等分析可得:Modbus TCP模式主机端通信程序运行正确,Modbus TCP主机可以和Modbus Slave从机模拟器进行通信。下面将对Modbus TCP模式从机通信程序的实现进行研究和分析。

在进行Modbus TCP模式从机通信程序实现过程中,需设置Modbus TCP模式从机的相关参数,然后运行Modbus TCP从机程序,等待Modbus TCP主机的访问。Modbus TCP主机通过Modbus Poll主机模拟器来实现,在Modbus Poll运行之前应对Modbus Poll进行设置,使其工作在Modbus TCP模式下,并且在从机上设置好IP和相应的通信端口号。这样两台计算机分别作为基于Modbus TP模式的从机和主机进行通信,验证Modbus TCP模式从机通信程序正确性,从而实现电能优化管理系统中TCP模式的通信。

4 Modbus RTU与TCP模式的通信转换的实现

如何使各种智能模块和现场设备互连成通信网络,最大限度的进行集中监控,成为电能优化管理系统中关键技术难题。所以必须将工业以太网在工业控制中发挥主干线网络作用,使其对串行链路通信集中控制。本节对Modbus RTU串行链路模式向TCP模式通信转换的研究也就可以解决上面这个问题,从而使电能优化管理系统中各种智能模块和现场设备互连成通信网络等难题得到解决[7]。

电能优化管理系统中Modbus协议RTU模式与TCP模式的通信转换,目的要让RS—232/485等串口设备转化成具有TCP/IP网络界面的网络外设。在其实现过程中,本文使用了ZNE—300T/TI模块,它是周立功公司开发的一款全功能嵌入式以太网串口数据转换模块,内部集成了TCP/IP协议栈,可以完成嵌入式设备的网络功能,具有TCP Server、TCP Client、UDP和Real COM driver等多种工作模式,在本协议通信转换过程中主要运用到了TCP Server工作模式。图6为协议转换硬件连接图。

连接好设备和模块后,通过ZNetCom软件对ZNE—300T/TI的IP地址信息、网络参数、串口参等进行设置。在Modbus通信协议转换实现前,应进一步确认整个连接环境的通信是否处于正常状态,以避免在通信协议转换实现的过程中带来不必要的困扰。

在Modbus协议TCP模式与RTU模式通信转换的实现过程中,其原理是将Modbus通信协议与以太网和串行链路分离。Modbus主机在TCP上传输至中间模块ZNE—300T/TI,然后ZNE—300T/TI将获得的信息帧通过串行链路透明传输给Modbus从机,从机接收到Modbus TCP信息帧进行解析,并将响应的信息帧返回给ZNE—300T/TI模块,ZNE—300T/TI模块将获得的串行链路的帧透明传输给Modbus主机,最后Modbus主机通过协议解析,将获得的Modbus RTU串行链路的信息帧解析为Modbus TCP信息帧。这样,就完成了整个Modbus TCP与Modbus RTU模式通信的实现。图7为Modbus RTU模式从机数据显示图,图8为Modbus主机发送和接收数据显示图。

由图8可知,主机基于Modbus TCP模式发送的命令帧为0,179,0,0,0,6,1,3,0,0,0,10。由Modbus TCP的信息帧格式可以得出主机将向地址为1的从机设备读保持寄存器,读取起始地址为02,连续读取10个数据。并且读取的数据分别为21,22,23,24,25,26,27,28,29,30。对照图8从机数据可知读取数据正确。对照从机接收、发送的数据帧界面可知基于Modbus RTU模式接收和发送的数据帧正确。由此可知该通信正常,达到通信的预期效果,实现了Modbus TCP模式和RTU模式之间的通信。

5 结束语

在满足对电能优化管理系统通信需求的情况下,结合硬件设备和仿真软件,设计并实现了Modbus RTU模式、Modbus TCP模式的通信,并完成了Modbus协议RTU与TCP模式的通信转换。从而可以解决电能优化管理系统中各种智能模块和现场设备互连成通信网络、最大限度进行集中监控等关键技术难题。随着工业以太网传输效率的不断提高、技术的不断完善,相信Modbus在电能管理领域的应用也将更加突出。

摘要：Modbus通信协议运用于电能优化管理系统中,需要将串行链路通信模式转换为以太网通信模式。在详细分析Mod-bus串行链路通信协议的基础上,分别实现了Modbus RTU模式和Modbus TCP模式的通信,然后完成了Modbus RTU与Modb-us TCP模式的通信转换。该方法为电能优化管理系统的通信和系统集中控制提供了良好的技术支持。

关键词：Modbus通信协议,电能优化管理系统,RTU模式,TCP模式

参考文献

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[4]彭道刚,张浩,李辉,等.基于Modbus协议的ARM嵌入式监测平台设计与实现.电力自动化设备,2009;29(1):115-120

[5]R W Stevens.TCP/IP详解卷1:协议.北京:机械工业出版社,2000

[6]刘生辉,王克英,廖颜深.智能开关柜操控装置Modbus-RTU通讯协议的设计.电测与仪器,2010;47(7):77-80

[7]邹红利,葛洲.简化的Modbus通讯协议在实时通讯控制中的应用.武汉工业学院学报,2009;28(4):90-93

RTU协议 篇2

随着我国工业水平的提高, 自动化程度越来越高。西门子S7-300/400等PLC广泛应用于煤矿、化工、冶炼等各个领域, 其标准的Profibus-DP通信协议具有速度高、成本低、可靠性高的优势, 广泛应用于设备级控制系统与分布式I/O的通信。由于历史原因, 大量的仪器仪表、智能传感器、信号变送器等采用Modbus通信协议, 不同的协议导致测量仪表的数据难以经济、可靠地进入PLC控制系统, 降低了系统的自动化水平。虽有新开发的带Profibus接口的测量仪表, 但价格较为昂贵, 且测量仪表具有点多面广、数量众多的特点, 一块仪表即对应一个DP子站的模式会增加较多的网卡, 增加了使用成本。特别对于旧厂改造, 全部更换测量仪表并不现实, 只能利用既有的仪表[1,2]。

在国内, Modbus-RTU是Modbus协议中使用最广泛的, Profibus-DP是Profibus协议中使用最广泛的, 针对这种情况, 以及上述的工程需求, 本文设计了一种Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关。该网关的功能是, 将具有ModbusRTU接口的仪表和传感器映射成为Profibus-DP网络的一个从站, 在不改变原有仪表、传感器、PLC通信协议的情况下, 实现Profibus-DP网络中的PLC主站经济、便捷地与仪表、传感器实现互联。本文阐述了网关的网络结构和软硬件设计。

2 网络结构

协议网关的网络结构如图1所示。在Profibus-DP网络中, 协议网关作为从站, 在Modbus-RTU网络中, 协议网关作为主站。协议网关将Modbus-RTU网络中寄存器地址映射到Profibus-DP网络中, 对于Profibus-DP网络中的主站, 其无需关心Modbus-RTU网络, 只需根据寄存器地址, 读取相应的数据即可。这种协议转换, 实现了两种网络的隔离, 对于原有的网络没有影响。

3 硬件设计

协议网关的硬件电路框图如图2所示。按照功能模块划分, 网关可以分为电源管理模块、中央处理器模块、ProfibusDP从站模块和RS485通信模块[3]。

电源管理模块的作用是对整个网关的电源进行管理, 包括稳压滤波、电压转换、电压监测。对于所有电路, 电源是基础, 必须保证电源的稳定, 对于输入电源, 要进行滤波, 以滤除来自线路的干扰, 减小电压和电流的瞬间波动, 保证CPU和各个芯片的稳定运行。对于每个芯片, 在电源管脚附近必须加去耦电容。CPU和各个芯片的供电电压不尽相同, 需要进行电压转换。电压监测的功能是保证各个芯片工作在可控状态, 以CPU芯片为例, 当供电电压低于工作电压时, CPU有可能复位, 而如果电压来回波动, 则CPU有可能时而工作, 时而复位, CPU的程序运行就会异常, 可能导致不可预知的后果。电压监测可以保证在供电电压不稳的情况, 让CPU复位, 此时CPU停止工作, 不会造成不可预知的后果。当监测到工作电压稳定了一段时间后, 取消CPU复位, 让CPU重新工作。总之, 电源管理模块是任何一个电路的基础, 决定了电路的稳定性。

中央处理器模块, 即CPU, 是整个网关的核心, 数据报文的收发、格式转换以及Modbus协议的处理都由CPU完成。Profibus-DP网络的传输速率最高可达12Mbps, 因此CPU的运行频率必须要高, 可以采用ARM系列的高性能CPU。CPU通过驱动Profibus-DP从站芯片来实现对Profibus-DP通信过程的控制, 包括通信接口检查、正常和发生故障情况下诊断数据的发送及数据交换等过程;通过Modbus协议实现对下挂的输入输出从站模块的查询操作;通过对输入输出模块的应答帧 (或通信超时) 进行分析来判断模块的状态以及模块的通道状态[3]。

Profibus-DP采用SPC3专用芯片, 实现CPU串口电平与RS485电平的转换, 并且集成了Profibus-DP从站协议。采用SPC3专用芯片可以简化CPU对通信的处理, CPU无需关注Profibus协议, 只需要按照单片机的普通串口进行数据收发处理即可。RS485通信模块实现单片机的TTL电平与RS485电平的转换, RS485是半双工的差分信号, RS485芯片只实现物理上电平转换, 与Modbus协议无关, Modbus协议由单片机程序实现。

无论对于Profibus网络还是Modbus网络, 网络上的节点众多, 线路上存在着各种干扰。为了防止CPU的运行受到影响, 通信信号需要进行隔离才能接入CPU。由于通信信号的频率相对较高, 需要采用高速隔离器件, 高速隔离器件常用的有高速光耦和磁耦, 磁耦具有更好的特性和环境适应性, 因此采用磁耦作为Profibus网络和Modbus网络的隔离器件。

4 软件设计

软件流程图如图3所示。CPU初始化主要完成单片机晶振、定时器、I/O口的初始配置, 这是单片机正常运行的基础。初始化完成后, CPU读取参数设置开关的信息, 参数设置开关主要用来设置Profibus接口和Modbus接口通信参数, 包括通信地址、波特率、数据位、校验位等, 参数设置开关方便用户的使用。通信参数配置完成后, 就进入处理通信数据的阶段。在协议网关中, Modbus接口是主站接口, Profibus接口是从站接口, 因此, 在程序中先处理Modbus网络的数据, 按照仪表或传感器的Modbus地址读取其数据, 并将数据按照变量映射表映射到相应的Profibus地址, CPU内部的Profibus地址仅仅是一个数据缓冲区, 由于Profibus接口是从站接口, CPU需要等待主站的数据呼叫。根据收到的Profibus主站的数据命令, 网关做出相应的数据回应, 具体的工作就是根据主站呼叫的数据地址, 将相应的数据从数据缓冲区写入到SPC3芯片中。由于Profibus具有总线诊断功能, 在一个数据处理周期完成后, CPU需要判断各个通信模块是否有错误信息, 如果有错误信息, 需要将错误信息写入到诊断寄存器, 以备Profibus主站查看。完成数据诊断存储后, 整个CPU主循环结束, 然后执行下一个循环。

5 结语

根据实际的工程需求, 设计了一种Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关, 可以实现两种网络的数据互联, 并不会影响原有的数据网络。阐述了硬件电路中电源管理模块、处理器模块、Profibus-DP从站模块、RS485通信模块和通信电路的隔离, 分析了软件设计流程。Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关对于提升原有工业控制系统的智能化水平具有现实意义。

摘要：西门子S7-300/400等具有Profibus接口的PLC在工业控制系统的应用越来越广泛, 而老的智能仪表和传感器多数只有Modbus接口, 要实现数据通信, 需要进行协议转换。设计了一种Modbus-RTU与Profibus-DP协议转换网关, 并对电源管理模块、处理器模块、Profibus-DP从站模块、RS485通信模块和软件设计流程图进行了重点阐述。

关键词：Modbus,Profibus,协议转换,RS485,SPC3

参考文献

[1]潘巍, 张春有.一种Modbus-Profibus转换器的工程应用[J].冶金自动化, 2012, (2) :420-424.

[2]毕可仁, 孙锡春, 邢金成.PLC在煤矿生产中的应用[J].煤矿机械, 2006, (7) :188.

RTU协议 篇3

当前水资源缺乏是世界性的难题, 采取适当措施, 对水资源合理开发利用是当前急需解决的问题。IC卡水量控制仪是有效控制地下水取水量和取水时段的控制仪表。目前, 该类仪表基本都是独立设备, 没有通信功能。为实现井群的集群控制, 本文在传统仪表的基础上增加了通信功能。由于该类设备主要应用于农村野外环境, 现有MODBUS协议对现场环境的适应能力不强, 通信中经常会产生误码, 为提高系统通信的可靠性, 本文对传统的MODBUS-RTU协议进行了改进。在传统MODBUS-RTU协议中, 由于协议的“包头”是由时钟产生, 在发送和传输帧的过程中容易产生误码, 最终导致数据帧的乱码, 使得接收端对数据的处理时间过长。由于在验证数据帧的包头时, 需要检验包头的T3.5时间间隔, 故在数据帧的接受端直接用一个T1.5时间段, 对除包头以外的数据进行验证和匹配, 对出现误码的数据帧进行丢弃, 使系统处理速度变快。

通过改进的MODBUS-RTU协议使多口机井联网, 形成井群, 这种集群控制使区域内的水资源能够达到最优化的配置。

本文源于石羊河流域水资源调度系统的建设, 井灌区是石羊河流域的重要组成部分, 井灌区由多个井群组成, 集群控制在灌区管理中占有重要地位, 集中控制取水量、取水时段等控制性指标, 有重要意义。本文主要介绍两个方面:一个是对MODBUS-RTU协议的改进和对远传IC卡水量控制仪通信模块的设计;另一个是软件系统的架构。

2 MODBUS?RTU协议改进设计

MODBUS协议采用主从工作方式:主机为智能终端或上位机, 从机为一台或多台遵守MODBUS协议的智能仪表, 每台从机由用户设定地址以实现访问操作。读取或写入信息除设备地址外, 还要了解数据寄存器的起始地址。标准的MODB-US协议使用两种模式进行通信:ASCII和RTU, 这两种模式在报文结构、功能命令上是相同的, 仅有帧信息的表示方法不同。

2.1 RTU模式

以RTU模式建立通信时, 信息是以8位二进制方式传送的, 如:45 (十六进制) 在RTU模式下是用8位二进制01000101表示的, 这种方式的最大好处是同等传输速率下, 可以比ASCII模式传输较多的信息, 该模式在智能仪表上被普遍采用。RTU模式在传输效率上大致是ASCII模式的2倍, 故在工业应用中使用最常见的传输模式是RTU模式。

2.2 改进的RTU模式

在传统的RTU模式中, 在发送一个完整的数据帧的时候, 其包头不是一个字符串, 而是一个发送3.5个字符的时间间隔T3.5, 当T3.5产生以后, 接着传送一个完整的数据包, 在数据结尾的时候, 再发送一个T3.5。而下位机接收端只通过判断数据帧的开头是不是T3.5来决定是否接受这个数据帧, 易导致错误帧被下位机接收, 最终导致一个错误的结果。

由于其包头是一个时间间隔, 在数据帧发送和传送的过程中, 就有可能出现如下情况:如一个或多个字符的发送丢失, 在传送中出现信号干扰现象导致数据出现失真, 此时就需要对该协议进行一个容错的改进:在接收一个完整的数据帧后, 在接收端设置一个1.5个字符间隔T1.5, 对数据帧进行容错检测, 如果发现数据帧的字符之间有大于或等于T1.5的时间间隔, 就说明该数据帧有误码, 直接丢弃该帧。如果没有这个容错处理, 就会增加单片机对数据处理的负担, 降低速度, 并且会导致接收一些错误帧, 使整个系统的准确性降低。加了容错处理后, 对因定时器和时间上出现的差错进行较好的处理, 使数据帧的有效率增加, 单片机的利用率增加, 在数据帧中和CRC校验一起确保数据帧的正确性。

2.3 通信帧格式

MODBUS帧格式由地址、功能码、数据段、校验码组成, 数据段内容根据主-从或从-主关系可包括寄存器起始地址、寄存器数据位等 (以下均以RTU模式为例) 。见表1-表3。

其中“数据长度”就是“响应数据”的实际字节数。

(1) 地址[2]。帧首的Addr地址为智能仪表的轮询地址, 范围为0~247, 这个字节表明拥有Addr地址的从机将接收主机发送来的信息, 并且每个从机都具有唯一的地址, 响应的信息均以各自的地址码开始。

(2) 功能码[2]。信息帧的功能码用一个字节 (RTU) 表示, 范围为1~255, 功能码表示主机要求从机执行何种操作, 如03为读寄存器数据, 06为修改从机地址等。

(3) 数据段。数据段是请求和响应的主要内容, 主机向从机请求读取寄存器内容时, 数据段包括寄存器的起始地址及读取的寄存器个数。从机回送响应的数据段包括数据长度、实际采集的数据。另外, 从机出现异常, 数据段则以错误代码表示。

(4) 校验码。为避免误码, 保证通信的可靠性, 标准的MODBUS协议有两种数据校验方法:LRC (纵向冗余校验) 和CRC (循环冗余校验) 。LRC用于ASCII模式的传输校验, 校验码为两个ASCII字符。CRC用于RTU模式的传输校验。

3 远传IC卡水量控制仪的设计实现

3.1 总体设计

在远传IC卡水量控制仪的设计中, 主要采用单片机通过阀门控制电路控制电阀门, 通过流量传感器来统计流量, 进行水资源的控制。IC卡目前主要采用的是非接触式的射频卡, 有不易损害, 操作方便等优点, 采用MRFC500和Mifare-1S50组成IC卡系统。

IC卡水量控制仪原理见图1。

3.2 硬件设计实现

根据图1可以得到如图2的系统硬件主框图。

本文主要介绍通信模块[3,4]电路, 采用的RS-485总线设计, 控制多块水量控制仪的通信。主机对水量控制仪 (简称水表) 的连接框图如图3。

在通信模块的设计中, 采用改进的RTU模式进行通信传输, 并设置时序函数, 根据它来判断是否是主机发送的指令, 并且单片机反馈给主机的指令中也要由此函数来产生时序。所以, 在单片机MSP430F413中用C语言编写的接收指令的时序函数ResetInterval特别重要, 在单片机MSP430F413接收主机发过来的指令时, 首先判断T3.5的时间间隔, 否则就认为是错误帧, 其原理图如图4。由于波特率的不同, 字符发送的时间不同, 故要根据波特率来产生3.5个字符时间间隔。函数如下:

3.3 软件设计实现

在工控机的软件设计中, 采用多线程的处理方式, 来完成对水量控制仪的发送指令、读取指令和报文数据的处理, 因此设置了两个线程:一个状态机线程和一个工作者线程。

软件分为前台与后台, 一共3个线程, 前台是主界面线程用来显示主界面、设置数据。后台是用来监听报文帧、分析报文、取出主界面设置的数据并打包做出回应。其中报文处理线程由工作者线程启用, 发送和接受指令由状态机线程控制。主界面线程负责全局调用。

(1) 主界面线程设计。主界面要显示水量控制仪的瞬时流量和一个累计流量。后台通过设置两个线程:一个状态机线程用于控制指令的发送和处理水量控制仪反馈的指令;一个工作者线程用于处理水量控制仪返回的数据包括CRC校验。由于返回的数据是经过IEEE754格式处理的浮点数, 因此还要对数据进行格式的转换。

(2) 软件的设计框图。在改进的MODBUS-RTU模式下的数据传输过程中, 在工控机和单片机中的程序设计步骤都是一样的, 因为协议的格式一样, 都采用如下流程 (见图4) :

T3.5相当于MODBUS-RTU协议的一个默认的“包头”, 使用定时器的3.5个字符时间间隔来区分一个完整的帧。在帧传输的过程中, T1.5用来判断该帧在传输的过程中是否出现错误, 如果在接收到的两个字符之间的时间间隔大于T1.5, 表示传输中出现了错误。此时设置帧格式错误。

当通信命令由发送设备 (主机) 发送至接收设备 (从机) 时, 符合相应地址码的从机接收到通信命令, 并根据功能码及相关要求读取信息, 如果CRC校验无误, 则执行相应的任务, 然后把执行结果返送给主机。返回的信息中包括地址码、功能码、执行后的数据以及CRC校验码。如果CRC校验出错就不返回任何信息。

从机返回的功能码与主机发送来的功能码一样, 表明从机已进行相关的操作。

由于使用RTU模式进行传输通信, 所以只要总线上有数据在传输, 则任何从站节点对这部分数据都是“可见”的, 从站从总线上获取消息帧时必须严格检测消息帧的时序, 即检测该消息帧是否开始或结束于3.5个字符时间间隔, 且该消息帧中任意字节间的时间间隔是否小于1.5字符时间。

状态机线程和工作者线程的流程图如图5-图7。

状态机线程中最重要的就是对MODBUS-RTU协议的封装, 定义MODBUS类用于模仿MODBUS-RTU协议, 完成标准功能码处理、自定义功能码的处理以及CRC比对校验等功能。

4 结果分析

在现场试用的结果, 能有效的把井灌区的实时数据及时地反馈到上位机上, 把对井灌区的智能监控、水量控制和水资源合理的利用集中控制起来, 实现了对井灌区的智能化控制。用户可根据自己的要求进行相应的操作。运行结果图如图8。

5 结语

对一个井灌区而言, 对水资源的检测和控制是至关重要的。由于要对当前水资源合理地使用, 使我们开始研究IC卡水量控制仪, 根据用户的需求量提供水资源, 达到节约用水的目的。设计IC卡水量控制仪和对水资源的检测和控制集成为一体的系统, 能更好地满足当前的需要, 使对水资源的管理更加智能化, 方便化。

本文创新点:首先是对MODBUS-RTU协议的改进, 使单片机在处理数据时更加准确, 减少出错率。其次, 在以往的水量控制仪的设计中, 它是作为一个单独的终端进行, 不利于集群控制, 现在由于对水资源的管理和检测的功能也同样被要求, 需要一个综合功能的系统。在整个系统中, 对水资源监控的模块是采用RS-485总线进行通信, 而远传IC卡水量控制仪的通信也采用RS-485总线, 因此, 设计整个井群集群控制系统的通信是基于RS-485总线上的改进MODBUS-RTU协议。在整个软件设计系统中采用多线程处理, 使操作变得有效, 数据处理及时。

参考文献

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油田RTU系统设计 篇4

油田被称为“没有围墙的工厂”,油井、注水井星罗棋布且大部分在人烟稀少的地方,油田单位的经济效益与抽油机以及注水泵的正常运行息息相关。生产单位需要对采油井和注水井工作状态实时监控,维修工的定期检查、 维护必不可少[1]。随着油田现代化管理的发展,迫切需要一种全天候、24小时无人值守的监控手段,以保证采油井和注水井的正常工作。本文设计了一款基于ARM的RTU系统,动态监测油田多种生产数据并实时上传数据, 对于有效监控油田工作状况,提高油田生产效率具有重要意义。

1RTU系统设计

基于STM32的RTU系统结构如图1所示。系统采用STM32为CPU,主要包括 模拟量输 入模块及 输出模块、数字量输入模块及输出模块、RS232通信模块、RS485通信模块、存储器模块、电源模块、显示模块等。数据传输采用Modbus通信协议,采用us/os-ii操作系统作为嵌入式系统。

设计方法如下:对采集到的模拟量和数字量,首先通过不同的信号调理电路进行处理,再进入到CPU中,进行A/D采样、软件滤波,并对不同的参数根据相应的算法进行计算,最终将处理后的数据通过不同的通讯方式向上级RTU或者上位机系统传输,并接收控制信号,实现模拟量和数字量的输出。

1.1CPU选型

油田工业现场这一特殊环境决定了CPU要有足够的可靠性和低功耗。ARM系列处理 器性能高、功耗低,恰恰符合 本设计要 求。 本系统采 用ARM9系列的STM32F103VET6处理器,该处理器使用高性能的ARM Cortex-M3 32位的RISC内核,工作频率 为72MHz,该CPU具有以下性能:1内置高速存储器,具有高达128K字节的Flash和20K字节的SRAM;2丰富的增强I/O端口,包含2个12位ADC、3个通用16位定时器 和一个PWM定时器;3先进的标准通信接口:2个I2C和SPI、3个USART、一个USB和一个CAN;4供电电压2.0-3. 6V,一系列省电模式保证了低功耗应用要求[2]。

1.2模拟量输入输出模块

RTU具有8路模拟量输入和4路模拟量输出,单路的模拟量输入和输出电路原理如图2所示。8个模拟量输入通道均可跳线到0~20mA电流模式。电压模式时, 增益通过软件设置。4路模拟量输出通道提供4~20mA电流信号。在前端加入适当的输入调节电路,包括精密电阻、滤波电容、瞬态抑制二极管等元器件。

模拟量输出采用OPA333芯片。OPA333是非常优 异的单电源轨至轨运算放大器,具有2.7~5.5V的宽工作电压,经过测试 电压输出 最低为30uV,最高为VCC30uV。OPA333芯片性能优异,电路具良好的稳定性和精确性。DACOUT从STM32的DAC1或DAC2输出,经滤波后进入运放,进行1∶1缓冲,后经晶体管放大电流,由接地电容进行去抖 处理,同时在接 地电阻上 进行电压 检测,4~20mA信号由AN_OUT+/AN_OUT-输出。

1.3数字量输入输出模块

在数字量输入输出电路中采用了光耦隔离,即采用光电耦合器进行隔离,发光二极管把输入的电信号转换为光信号,光信号经过光敏管转换为电信号输出。因没有直接的电气连接,所以在传输信号中隔离了干扰。数字量输入和数字量输出电路原理如图3所示。

数字量输入时,在前端加入适当的电阻、滤波电容和发光二极管等元件,然后和光耦隔离器相连,选取恰当的与光耦串联的分压电阻、并联的分流电阻,通过调整其电阻值,得到适当的输入电压阈值。数字量输入电压通过光耦隔离后转换为合适的电压值,传输至STM32。

在数字量输出方面,采用继电器输出,光耦隔离器后接有NPN型三极管。当集电极电流不再随着基极电流的增大而增大时,该三极管进入饱和状态。发射极与集电极间电压非常小,三极管导通,后面的继电器通电,开关闭合;当基极电流为零时,三极管的集电极电流也变为零。 三极管截止,开关随着继电器的断电而断开。这样,通过开关闭合和断开就实现了信号输出。

1.4通信模块

RTU具有多种通信方式,如RS232通信和RS485通信等。RTU设计有一 个RS232通信接口 和一个RS485通信接口,分别采用Spiex公司的SP3232和SP3485作为RS232和RS485的收发器。SP3232满足EIA/TIA-232和V.28/V.24通信协议,其片内电 荷泵电路 为Sipex所独有,可从3~5.5V的电源电压产生2*Vcc的RS-232电压电平。SP485同时满足RS485和RS422串行协议, 具有3.3V的工作电压以及10Mbps数据传输速率。

2RTU软件设计

2.1ModbusRTU协议

RTU系统内嵌有uc/os-ii多任务实时操作系统,以及用于数据传输的Modbus通讯协议。uc/os-ii是一个开放式的微内核,对处理器和硬件时钟进行抽象和封装,但没有提供其它硬件抽象层,这使得uc/os-ii具有很强的可移植性[3]。此外,它具有空间小、实时性强和执行效率高等特点,是专为嵌入式系统设计的操作系统。Modbus是一种广泛应用于自动控制和通信领域的通信协议,通过该协议,控制器之间、控制器与其它设备(经由网络)可以进行通信[4]。Modbus通信协议规定了2种传输方式:RTU和ASCII码模式。RTU模式规定在消息中,由两个4bits的16进制字符 组成一个 字节,数据校验 采用CRC校验; ASCII码模式则规定了每个字节包含两个ASCII码,采用LRC进行数据校验。

2.2系统软件设计

Modbus RTU协议是主从协议,即主节点和一个或多个子节点共同连接在一条串行总线。Modbus主站和从站为两个独立模块,从站主要用于处理Modbus主站功能请求,通过从站服务实 现。从站RTU在进行初 始化后,需要进行一系列的配置才能正常工作,通过RTU启动任务Task0实现。RTU启动任务Task0后,进入存储器(EEPROM)中读取数据,获取配置信息;根据配置信息完成各种硬件驱动的初始化,然后创建数字量输入任务Task1、 数字量输出任务Task2、模拟量输入任务Task3、模拟量输出任务Task4、读保持寄存器配置任务Task5;然后进行任务调度,进行高优 先级任务 切换并实 时响应外 部中断。 RTU初始任务Task0流程如图4所示。

3结语

本文从硬件和软件两个方面阐述了基于ARM的油田RTU系统设计,通过对注水井、油井内的 油田生产 数据,如油压、水压、流量、载荷、位移、液位等进行实时监测, 实现对注水井、油井内生产设备的有效控制,能有效提高油田的生产效率,实现油田的增产、稳产。

摘要：针对目前油田开发与生产现状,设计一款面向油田现场的RTU系统。介绍了以STM32为核心、内嵌uc/os-ii多任务实时操作RTU系统设计方案,同时对多通道数据输入输出、RS232、RS485等功能模块的硬件设计和数据传输采用的Modbus通信协议进行了描述。

关键词：RTU,油田开发,STM32,ARM

参考文献

[1]王权.油田信息化的新阶段-数字化油田时代[J].数字化工,2004(9):4-6.

[2]STM32F103X DATASHEET[EB/OL].http://wenku.baidu.com/view/e095462abd64783e09122b3f.html.

[3][美]拉伯罗斯.嵌入式实时操作系统μC/OS-II[M].邵贝贝,译.第2版.北京:北京航空航天大学出版社,2003:35-41.

RTU远动装置的改造升级 篇5

某大型火力发电厂的RTU远动装置是20世纪90年代末从德国ABB公司引进的设备, 已到运行使用年限, 具有如下缺点:

(1) 当时引进的RTU为单主机运行, 不支持网络接口和软件, 不支持当地监视功能, RTU主机仅提供音频通道专线, 不支持调度数据网方式接入省调和地调。

(2) 测量变送器已到使用年限且不满足精度要求, 应集中更换。

(3) 无当地功能工作站, 电厂人员无法监视和维护RTU装置。

因此, 该电厂需要对RTU远动装置进行更换、改造。

2 设备选型

经过多方调研, 决定采购两台RTU主机、一台RS-232 Switch切换设备、一台UPS装置 (为远动设备提供不间断电源) 、一台GPS同步时钟、2台网络交换机、一面遥信遥调屏、一面交流采样屏、两台当地监控工作站、两套纵向加密认证装置。系统采集信号量包括:

(1) YC量:4台机组、4台主变、220k V线路2条、500k V线路1条, 220k V母线、550k V母线、主变档位和油温、AGC相关遥测等。YC量合计约100个。

(2) YX量:500k V断路器及刀闸、220k V断路器及刀闸、保护信号、AGC YX信号等。YX量可采集256个。

(3) YT量:8路。

设备选型:

(1) RTU主机:2台, 网口4个、串口14个, 采用IEC 870-5-104规约、IEC 870-5-101规约、部颁CDT规约、DNP 3.0规约等, 满足音频通道和调度数据网两种传输方式的需要。

(2) YT板:1块, D20C Kit (8AO、8AI、8DO、16DI) 。

(3) YC板:5套, D20AC/g 4套、电流互感器板4套、电压互感器板6套。

(4) YX板:4套, D20S/g 4套

(5) 工作站:2台, SUN Utra24工作站, UNIX操作系统, 组屏安装, 显示器放在调度员工作台上。

(6) RTU主机柜1面、交流采样柜2面、工作站1面、遥信屏1面。

(7) 数据网部分增加1台网络交换机和2台纵向加密认证装置。

3 装置的安装调试

改造及调试期间, 新RTU和老RTU并列运行, 不影响电厂信息送至省调, 将远动信息全部接入新RTU后, 老RTU设备拆出。自动化设备全部安装在网控楼自动化机房, 调度数据网设备安装在通信楼, 通过光纤接至网控楼, 电量采集装置接入调度数据网在自动化机房转接。改造后系统结构如图1所示。

调试时发现104通道时断时续, 通过观察, 网卡的数据指示灯短时不闪烁, 从RTU主机到调度机房实时交换机分段ping不通, 排除网络故障后104通道工作正常;部分遥测量数据不准确, 检查后发现RTU采集板的毫安值与变送器输入的值有偏差, 更改RTU组态软件中遥测量的上、下限值, 使输入RTU值与其匹配, 验证所有遥测数据合格, 误差在合格标准范围内;调试时还发现3号机组AGC投入后状态指示不正确, 排查时发现虽然接线正确无误电缆也无故障, 但接线时压到了电缆线芯的外皮导致接触电阻过大, 无法正常反馈AGC投入信号对电缆处理后重新端接, 验证反馈信号正确送至号机组DCS显示。

4 改造效果

改造后的RTU远动装置投运后工作状态稳定, 各运行参数显示直观, 查看方便, 可靠性高, 便于专业人员巡视及维护设备。

摘要：介绍某电厂RTU远动装置的改造方案, 重点阐述设备选型和安装调试情况。

基于ARM的电能参数RTU设计 篇6

关键词：STM32单片机,ATT7022B,串口通信,嵌入式

0 引言

近年来, 综合自动化电网的控制装置, 主要以远程测控终端系统 (RTU) 为核心, 科技发展过程中, 低压配电系统的运行以及智能化管理也开始需要更可靠更及时的监测控制, 所以RTU在我国加快发展是必然趋势。供配电系统的电压、电流、功率等多项电能参数的检测是监测供配电线路和设备运行状态的主要基础, 本项目设计的RTU具有功能稳定、测量精度高、带有串口通信、可实现远程监控等特点, 非常适合当前智能电网网络化发展的需要。

1 RTU总体设计

该RTU系统主要由电源电路、电能计量模块、 MCU模块、通讯模块、 OLED显示模块组成。首先电压、电流等模拟信号经信号调理电路调理后, 经模数转换器ADC转换为数字信号, 再由STM32进行数据处理;开关量信号则通过I/O口输入, STM32通过中断或查询方式进行读取。电力数据经采集处理后, 由OLED屏进行显示, 同时进行储存以便对历史数据进行查询。为了使数据显示更加直观以及能够远程监控, 该RTU具有强大的通信组网能力, 采用多种通信方式兼容, 如TCP/IP、RS232、RS485通信等等。

系统总体框图如图1所示。

1.1 电能计量模块设计

计量电路主要是以电能专用计量芯片ATT7022B为核心。是三相四线或三相三线系统的专用电能数据采集芯片, 集成了六路二阶sigma-delta ADC、参考电压电路以及所有功率、能量、有效值、功率因数以及频率测量的数字信号处理等电路。能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量, 同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数, 充分满足三相复费率多功能电能表的需求。该芯片支持纯软件方式校表, 简化了硬件设计, 降低了生产成本, 大大提高了调试效率, 减少了人为错误的发生。 ATT7022B提供了一个标准的SPI接口, 通过这个接口与MCU进行计量数据及校表参数的传递。

ATT7022B内部集成了6 路16 位A/D转换器, 电流通道有效值在2m V至1V的范围内线性误差小于0.1% ;电压通道有效值在10mv至1V的范围内线性误差小于0.1% ;电压取值在0.2V到0.6V, 电压采样信号小于0.2V, 可用电压通道ADC增益选择, 将采样信号适当放大, 电流取值在2m V至1V, 电能线性误差小于0.1%。

ATT7022B支持全数字域的增益、相位校正、即纯软件校表。有功无功功电能脉冲输出CF1、 CF2 提供瞬间有功、无功功率信息, 可以直接接到标准表, 进行误差校正ATT7022B的内部框图如图2 所示, 内部主要包括模拟信号采样、数字信号处理及SPI通信接口等电路。

1.2 MCU模块

MCU模块以STM32F103ZE作为控制核心, 最高工作频率可达到72 MHz, 具有512 K字节的闪存, 可以用于小数据存储, 还有64 K字节的SRAM, 单片机上丰富的资料大大简化了系统的硬件设计, 同时, 外围硬件均分配到了独立的物理接口, 避免了以往在使用8 位单片机时端口功能复用对性能的影响。芯片拥有2 个12 位的A/D、 1 个PWM定时器和3 个通用16 位定时器, 还包含标准和先进的通信接口: 多达2 个IIC接口和3 个USART接口、SPI接口、一个USB接口和一个CAN总接口。较市场上同种类的单片机STM32 具有性价比高、功能强大、便于开发, 实用性强等优势。由于使用的单片机系统运算速度快, 数据处理功能强大, 接口丰富, 便于设计的RTU扩展更多功能。

1.3 通信模块设计

通信功能是远程终端测控系统功能中重要的部分, 电力系统可以通过串口通信将采集的数据直观的显示在上位机中, 极大方便了电力配电系统的的实时监测控制, 数据在传送后可以通过计算机网络共享。本系统设计的RTU具有强大的通信组网能力, 该RTU有一个USB串口、 1 个RS232 通信接口、 1 个RS485通信接口和1 个以太网接口。其中, RS232通信接口还可以扩展外接一个Zig Bee模块, 实现无线数据传输。

1.4 OLED模块

OLED显示屏, 即有机发光二极管 (Organic Light-Emitting Diode) 又称为有机电激光显示, OLED的特点是自己发光, 不像TFT LCD那样需要背光, 因此可视度和亮度均高, 其次是电压需求低且省电效率高, 近几年来, OLED的应用范围越来越广, 加上显示效果出色, 有逐渐代替其他产品的趋势。

本RTU选用的是一款3.2 寸OLED显示屏, 该模块有单色和双色两种可选, 单色为纯蓝色, 而双色则为黄蓝双色, 特点是分辨率高, 显示速度快、重量轻、厚度薄, 视角广阔, 板载LDO, 支持5V-3.3V供电范围, 对比度高, 可实现软屏显示, 结构简易, 性价比高等, 极大地提高了数据的可视效果和可读取性, 用户可以直观读取数据。

2 系统软件设计

系统设计采用KEIL MDK4.122A为开发平台, 用于编写录入STM32 程序代码。

程序设计采用模块化思想, 以初始化程序、 SPI接口程序、 ATT7022B复位程序, 存储读取数据、串口通信、按键设置及OLED显示为系统软件设计的主要模块。由于电能参数为动态数据, 主程序采用循环, 从而达到工作要求。

系统软件总体设计流程图如图3 所示。

3 实验结果与分析

本设计在完成整体设计后, 将三相负载分别接到A、 B、 C三相电压电流互感器上, A、 B、 C三相负载额定功率分别为20w、50w、 80w, 有本RTU测得电力数据由表1所示。

实验结果表明, 本系统运行正常, 测量数据精确, 测量精度高, 而且实时性强, 能够满足电力仪表的设计需求, 和传统电力仪表相比有很大的优点。

4 结束语

本文介绍了基于ARM的电能参数RTU设计过程及结果, 设计的RTU将OLED显示模块、STM32芯片和ATT7022B计量芯片进行了高效的整合。ATT7022B电能计量芯片能够准确测出需要的电力参数, 测量精度高, 可靠性强, 通过SPI通讯接口与STM32单片机进行数据处理, 人机界面选用了OLED作为显示屏, 极大地提高了数据的可读取性, 清晰度高, 方便用户读取。设计的仪表系统结构紧凑、实时处理能力强, 能根据用户的需求进行扩展, 具有较高的经济价值, 市场应用前景广泛。

参考文献

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[9]贺静丹, 滕召胜, 温和, 等.单相多功能电能表设计[J].电子测量与仪器学报, 2011, 24 (1) :89-95.

[10]安向勇.RTU信息的直接数据透传技术在电力系统中的应用[J].广东科技, 2007, 15:29.

[11]王前, 杨镜非.RTU在电力系统中的应用[J].科技与业, 2011, 16:170-171.

RTU在压缩机组控制中的运用 篇7

关键词：RTU,压缩机组,控制,应用

一 现状

1.因压缩机组工作环境差和长时间超负荷的工作, 原机械超速线路早已腐蚀, 后改为绕过仪表盘直接通过由机身接地实现超速停机, 但仍因触片腐蚀较快, 故其使用寿命较短, 且容易导致起车困难, 所以多数超速保护装置的线路已被拆除。

2.原电接点压力式温度计在增压站的工作环境下使用寿命极短, 现已将原有电接点压力式温度计改由智能显示控制仪表代替, 因需要继电器与之配合方能使其有输出和保护作用, 但继电器又极易腐蚀, 所以无超温保护装置。

3.电接点压力表在增压站的工作环境下其触片很快严重腐蚀, 触片损坏后现已变成了普通压力表, 只有测量作用而无保护作用。

4.其他保护装置如液位超高停机装置、油位调节装置和机身震动保护装置也早已损坏。

二 整改方案

1.RTU控制系统

RTU又名远程测控终端系统 (或终端集成控制系统) , 用于监视、控制与数据采集的运用, 具有遥测、遥信、遥控、遥调、遥视五大功能。在满足工程实际对监控功能和性能要求的前提下, 还具有良好的现场环境适应性、长期运行的可靠性和多台远动终端的级联扩展应用。

RTU的特点:RTU终端在硬件电路上采用了非常简洁的结构形式, 采用工业级的元器件, 集成芯片质量高, 软件抗干扰能力强, 具有极高的可靠性。

2.实施办法

在增压站控制室内安装一套RTU保护系统, RTU系统含LCD触摸屏、RTU控制器、I/O模板、安全栅以及控制柜。此方案将机组的各类检测参数接入RTU, 通过LCD触摸屏显示, 在触摸屏可对各参数的量程、报警门限、停车门限进行修改。

1) 现场机组各检测点安装传感器, 将检测信号传送至控制室内显示进行监控。

2) 控制室内安装控制柜, 控制柜内安装RTU、继电器、安全栅。控制柜上安装显示屏。现场检测信号经安全栅送入RTU, RTU对检测信号处理后送显示屏显示, 同时将检测信号与设定的报警、停车门限进行比较, 如检测信号超限, RTU则发出相应的报警信号、停车信号给继电器, 同继电器触发报警或停车。

3) 现场每台机组安装一个防爆箱, 防爆箱内安装一套声光报警器和紧急停车按钮。当机组转速超过报警门限时, RTU给出报警信号, 声光报警器进行报警;当机组转速超过停车信号时, RTU同时给出停车和报警信号, 声光报警器进行报警, 机组停车;当工作人员巡检机组时遇到紧急可按动紧急停车按钮停车。

三 主要设备

1.上位监控系统

上位系统包括工控机、显示器、声光报警器、操作台等硬件, 安装美国Wonderware公司的InTouch9.5监控软件。

2.控制柜

控制柜包括美国Sixnet的RTU控制器、DO模板、AI模板、直流电源、温度安全栅、电流型安全栅、继电器等。

3.现场设备

现场设备包括转速变送器、压力变送器、热电偶、直流电源、防爆箱等。

四 主要功能

1.上位监控系统

(1) 读取RTU中的生产运行数据进行实时显示;对生产数据进行历史记录。

(2) 读取RTU中的报警数据, 实时显示报警信息;对报警信息进行历史记录。

(3) 自动生产生产报表。

(4) 可修改各生产数据的量程、报警门限、停车门限。

(5) 可在上位机上对各压缩机组进行正常停车与紧急停车。

(6) 可实现数据远传远控。

2.RTU系统

(1) 通过AI模板读取现场传感器信号, 并将其进行AD转换, 根据设置的量程将AD转换后的数值转换为可方便显示的数据。

(2) 根据设置的报警门限, 将各个检测值与报警门限进行比较, 当检测值超过报警门限时, 对DO模板的相应通道置位, DO模板驱动报警器进行报警。

(3) 根据设置的停车门限, 将各个检测值与停车门限进行比较, 当检测值超过报警门限时, 对DO模板的相应通道置位, DO模板驱动继电器进行停车;DO模板驱动报警器进行报警。

(4) 当RTU接到紧急停车信号时, 置位对DO模板的相应通道置位, DO模板驱动继电器进行停车。

(5) 当RTU接到故障复位信号, 同时各检测点检测值均正常, 报警信号消失;如果有一个或更多的检测点的检测值不正常, 则报警信号依旧。

五 结语

本文主要结合天然气压缩机组的实际运行状况, 运用先进的控制系统, 对运转设备的安全保护、有效控制、远传远控等方面进行了分析运用。特别是在环境条件较差的地方, 如何采取有效办法延长电子元器件的使用寿命和确保系统安全、有效、稳定运行, 更好地推动新工艺、新技术、新设备在实际生产中的运用。

参考文献

[1]齐友.RTU在天然气技术站场中的应用, 重庆科技学院学报, 2011 (2) .

[2]美国Wonderware公司产品说明书.