優(yōu)化Modbus協(xié)議系統(tǒng)便捷砂泥漿流量計的數(shù)據(jù)采集

摘要：集氣站監(jiān)控設(shè)備眾多，包括加熱爐、分子篩、火氣探測設(shè)備、砂泥漿流量計設(shè)備，各個設(shè)備都有各自的通訊協(xié)議。本文講述了集氣站多種 Modbus 協(xié)議設(shè)備的數(shù)據(jù)采集過程，并通過以太網(wǎng)通訊在組態(tài)軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)監(jiān)控的技術(shù)。結(jié)果表明，該技術(shù)能長久穩(wěn)定運行。
引言
集氣站是收集氣井所生產(chǎn)天然氣的站場，在集氣站內(nèi)對天然氣進(jìn)行節(jié)流降壓、加熱、調(diào)壓計量等各種工藝預(yù)處理，設(shè)備眾多且分散。為方便進(jìn)行檢測和操作，必須進(jìn)行統(tǒng)一的數(shù)據(jù)采集，在監(jiān)控臺進(jìn)行數(shù)據(jù)的管理。集氣站設(shè)備主要包括加熱爐、砂泥漿流量計、分子篩、火災(zāi)報警盤，以及供電設(shè)備 UPS 等，這些不同廠家的設(shè)備基本都支持Modbus 協(xié)議，通過 Modbus 通訊可以將這些數(shù)據(jù)采集。為了有效降低成本，設(shè)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(wǎng)連接上位機(jī)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(jìn)行 Modbus 通訊，采集現(xiàn)場各種設(shè)備數(shù)據(jù)。*后通過以太網(wǎng)通訊將設(shè)備數(shù)據(jù)上傳至監(jiān)控軟件，方便操作人員進(jìn)行監(jiān)控，該方案簡單有效，能夠?qū)崿F(xiàn)集氣站內(nèi)設(shè)備的狀態(tài)監(jiān)控，數(shù)據(jù)處理，有效的進(jìn)行天然氣的生產(chǎn)工作。

1 數(shù)據(jù)采集
S7-300 控制器與 S7-200 控制器之間的通訊是實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的關(guān)鍵，EM277 可以方便的實現(xiàn) S7-300 與 S7-200 之間的 PROFIBUS DP 通訊，只需要在 STEP7 中進(jìn)行 S7-300 控制站的組態(tài)，簡單配置 EM277 設(shè)備。選中 STEP7 的硬件組態(tài)窗口中的菜單 Optionà Install new GSD，導(dǎo)入 SIEM089D.GSD 文件，安裝 EM277 從站配置文件。導(dǎo)入 GSD 文件后，在右側(cè)的設(shè)備選擇列表中找到 EM277 從站，根據(jù)需要的通訊字節(jié)數(shù)，選擇一種通訊方式。本文中需要通訊的數(shù)據(jù)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(guān)撥到與以上硬件組態(tài)的設(shè)定值一致。

1.2 程序處理
在 S7-200 系統(tǒng)中不需要對通訊進(jìn)行組態(tài)和編程，只需要將要進(jìn)行通訊的數(shù)據(jù)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(yīng)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(shù)據(jù)，調(diào)用“MBUS_CTRL_P1”和“MBUS_MSG_P1”功能，安裝設(shè)定的步序采集下表所示的設(shè)備數(shù)據(jù)，將數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)設(shè)置數(shù)據(jù)包號碼，以方便 S7-300進(jìn)行識別。
Step7 中進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)，根據(jù)讀取數(shù)據(jù)包的序號進(jìn)行對數(shù)據(jù)進(jìn)行區(qū)分，對應(yīng)不同的設(shè)備參數(shù)。
2 監(jiān)控界面
上位機(jī)通過以太網(wǎng)與控制器進(jìn)行連接，采用易控（INSPEC）組態(tài)軟件進(jìn)行設(shè)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(shù)據(jù)”、“報警信息”、“報表”選項，包括各個設(shè)備的監(jiān)控，可以采集運行數(shù)據(jù)、設(shè)置運行參數(shù)。

3 結(jié)束語
文中所述的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控技術(shù)已經(jīng)成功地應(yīng)用到集氣站現(xiàn)場，經(jīng)過長久的運行，系統(tǒng)運行狀態(tài)良好，操作人員在上位機(jī)上能夠?qū)崟r檢測現(xiàn)場所有設(shè)備的運行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，并可以對設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)置，滿足集氣站的數(shù)據(jù)采集監(jiān)控設(shè)計要求，并且采集的數(shù)據(jù)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(jìn)行報表的一次保存和自動打印，并可進(jìn)行歷史數(shù)據(jù)的查詢，非常方便現(xiàn)場操作人員對整個集氣站的監(jiān)控管理工作。