優(yōu)化Modbus協議系統(tǒng)便捷高壓型電磁流量計的數據采集
點擊次數：1997 發(fā)布時間：2021-01-01 13:34:20
摘要：集氣站監(jiān)控設備眾多，包括加熱爐、分子篩、火氣探測設備、高壓型電磁流量計設備，各個設備都有各自的通訊協議。本文講述了集氣站多種 Modbus 協議設備的數據采集過程，并通過以太網通訊在組態(tài)軟件中進行數據監(jiān)控的技術。結果表明，該技術能長久穩(wěn)定運行。
引言
集氣站是收集氣井所生產天然氣的站場，在集氣站內對天然氣進行節(jié)流降壓、加熱、調壓計量等各種工藝預處理，設備眾多且分散。為方便進行檢測和操作，必須進行統(tǒng)一的數據采集，在監(jiān)控臺進行數據的管理。集氣站設備主要包括加熱爐、高壓型電磁流量計、分子篩、火災報警盤，以及供電設備 UPS 等，這些不同廠家的設備基本都支持Modbus 協議，通過 Modbus 通訊可以將這些數據采集。為了有效降低成本，設計了如圖 1 所示的系統(tǒng)。系統(tǒng)采用西門子 S7-300 控制器，通過以太網連接上位機監(jiān)控軟件，再通過 MP277 連接S7-200 的方式。S7-200 控制器自帶 RS485 接口，能夠進行 Modbus 通訊，采集現場各種設備數據。*后通過以太網通訊將設備數據上傳至監(jiān)控軟件，方便操作人員進行監(jiān)控，該方案簡單有效，能夠實現集氣站內設備的狀態(tài)監(jiān)控，數據處理，有效的進行天然氣的生產工作。
1 數據采集
S7-300 控制器與 S7-200 控制器之間的通訊是實現系統(tǒng)數據采集的關鍵，EM277 可以方便的實現 S7-300 與 S7-200 之間的 PROFIBUS DP 通訊，只需要在 STEP7 中進行 S7-300 控制站的組態(tài)，簡單配置 EM277 設備。選中 STEP7 的硬件組態(tài)窗口中的菜單 Optionà Install new GSD，導入 SIEM089D.GSD 文件，安裝 EM277 從站配置文件。導入 GSD 文件后，在右側的設備選擇列表中找到 EM277 從站，根據需要的通訊字節(jié)數，選擇一種通訊方式。本文中需要通訊的數據量比較大，選擇了*大的 64 字節(jié)輸入/64 字節(jié)輸出的配置。S7-300 的硬件下載完成后，將 EM277 的撥位開關撥到與以上硬件組態(tài)的設定值一致。
1.2 程序處理
在 S7-200 系統(tǒng)中不需要對通訊進行組態(tài)和編程，只需要將要進行通訊的數據整理存放在 V 存儲區(qū)，與 S7-300 組態(tài) EM277 從站時的硬件 I/O地址相對應就可以了。控制器中的程序如圖 3、 圖 4 所示。V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6 中循環(huán)處理數據，調用“MBUS_CTRL_P1”和“MBUS_MSG_P1”功能，安裝設定的步序采集下表所示的設備數據，將數據循環(huán)放置在配置的通訊區(qū)中 V 變量區(qū)，并為讀取的數據設置數據包號碼，以方便 S7-300進行識別。
Step7 中進行讀取數據，根據讀取數據包的序號進行對數據進行區(qū)分，對應不同的設備參數。
2 監(jiān)控界面
上位機通過以太網與控制器進行連接，采用易控（INSPEC）組態(tài)軟件進行設計。易控是基于Microsoft 操作平臺.Net 的通用監(jiān)控軟件，它的畫面精美 、功能創(chuàng)新，大大提升了系統(tǒng)檔次。系統(tǒng)開發(fā)的界面如圖 5 所示，分為“氣站概覽”、“加熱爐”、“分子篩”、“火氣探測”、“歷史數據”、“報警信息”、“報表”選項，包括各個設備的監(jiān)控，可以采集運行數據、設置運行參數。
3 結束語
文中所述的數據采集監(jiān)控技術已經成功地應用到集氣站現場，經過長久的運行，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，操作人員在上位機上能夠實時檢測現場所有設備的運行狀態(tài)和數據，并可以對設備進行參數設置，滿足集氣站的數據采集監(jiān)控設計要求，并且采集的數據兩小時記錄一次，填充在報表中，每天在 12 點-12 點 15 分之間進行報表的一次保存和自動打印，并可進行歷史數據的查詢，非常方便現場操作人員對整個集氣站的監(jiān)控管理工作。
引言
集氣站是收集氣井所生產天然氣的站場，在集氣站內對天然氣進行節(jié)流降壓、加熱、調壓計量等各種工藝預處理，設備眾多且分散。為方便進行檢測和操作，必須進行統(tǒng)一的數據采集，在監(jiān)控臺進行數據的管理。集氣站設備主要包括加熱爐、高壓型電磁流量計、分子篩、火災報警盤，以及供電設備 UPS 等，這些不同廠家的設備基本都支持Modbus 協議，通過 Modbus 通訊可以將這些數據采集。為了有效降低成本，設計了如圖 1 所示的系統(tǒng)。系統(tǒng)采用西門子 S7-300 控制器，通過以太網連接上位機監(jiān)控軟件，再通過 MP277 連接S7-200 的方式。S7-200 控制器自帶 RS485 接口，能夠進行 Modbus 通訊，采集現場各種設備數據。*后通過以太網通訊將設備數據上傳至監(jiān)控軟件，方便操作人員進行監(jiān)控，該方案簡單有效，能夠實現集氣站內設備的狀態(tài)監(jiān)控，數據處理，有效的進行天然氣的生產工作。
1 數據采集
S7-300 控制器與 S7-200 控制器之間的通訊是實現系統(tǒng)數據采集的關鍵，EM277 可以方便的實現 S7-300 與 S7-200 之間的 PROFIBUS DP 通訊，只需要在 STEP7 中進行 S7-300 控制站的組態(tài)，簡單配置 EM277 設備。選中 STEP7 的硬件組態(tài)窗口中的菜單 Optionà Install new GSD，導入 SIEM089D.GSD 文件，安裝 EM277 從站配置文件。導入 GSD 文件后，在右側的設備選擇列表中找到 EM277 從站，根據需要的通訊字節(jié)數，選擇一種通訊方式。本文中需要通訊的數據量比較大，選擇了*大的 64 字節(jié)輸入/64 字節(jié)輸出的配置。S7-300 的硬件下載完成后，將 EM277 的撥位開關撥到與以上硬件組態(tài)的設定值一致。
1.2 程序處理
在 S7-200 系統(tǒng)中不需要對通訊進行組態(tài)和編程，只需要將要進行通訊的數據整理存放在 V 存儲區(qū)，與 S7-300 組態(tài) EM277 從站時的硬件 I/O地址相對應就可以了。控制器中的程序如圖 3、 圖 4 所示。V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6 中循環(huán)處理數據，調用“MBUS_CTRL_P1”和“MBUS_MSG_P1”功能，安裝設定的步序采集下表所示的設備數據，將數據循環(huán)放置在配置的通訊區(qū)中 V 變量區(qū)，并為讀取的數據設置數據包號碼，以方便 S7-300進行識別。
Step7 中進行讀取數據，根據讀取數據包的序號進行對數據進行區(qū)分，對應不同的設備參數。
2 監(jiān)控界面
上位機通過以太網與控制器進行連接，采用易控（INSPEC）組態(tài)軟件進行設計。易控是基于Microsoft 操作平臺.Net 的通用監(jiān)控軟件，它的畫面精美 、功能創(chuàng)新，大大提升了系統(tǒng)檔次。系統(tǒng)開發(fā)的界面如圖 5 所示，分為“氣站概覽”、“加熱爐”、“分子篩”、“火氣探測”、“歷史數據”、“報警信息”、“報表”選項，包括各個設備的監(jiān)控，可以采集運行數據、設置運行參數。
3 結束語
文中所述的數據采集監(jiān)控技術已經成功地應用到集氣站現場，經過長久的運行，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，操作人員在上位機上能夠實時檢測現場所有設備的運行狀態(tài)和數據，并可以對設備進行參數設置，滿足集氣站的數據采集監(jiān)控設計要求，并且采集的數據兩小時記錄一次，填充在報表中，每天在 12 點-12 點 15 分之間進行報表的一次保存和自動打印，并可進行歷史數據的查詢，非常方便現場操作人員對整個集氣站的監(jiān)控管理工作。