利用PLC建立测控链路的方法优化

1.建立上行和下行通信链路

通过ABB的AC31系列PLC主机07KR51的4套通信接口建立智能装置的通信链路如图7-17。

从图7-17中可见，由PLC的COM2主站通信接口组成的下行2RS485/MODUBS通信链路连接的对象包括5台ABB的多功能测控仪表EMplus和2台ABB的RVT无功功率自动补偿器。

图7-17 07KR51的通信链路

由PLC的COM3主站通信接口组成的下行3RS485/MODBUS通信链路连接对象为电力变压器、遥测RCM32和遥信RSI32等装置。

由PLC的COM4主站通信接口组成的下行4RS485/MODBUS通信链路连接对象为发电机和10kV继保装置。

2.PLC：07KR51下行通信接口读写数据的设定和操作

对于图7-17中下行的COM2通信接口，在07KR51的程序中需要作如下设定工作：

1）将COM2接口定义为RS485接口和MOSBUS的主站

2）将COM2接口的通信速率定义为通信双方均认可的数值，例如19200bit/s

3）定义COM2接口MODBUS-RTU通信帧中的工作位、停止位、奇偶校验方式等参数

4）定义COM2接口MODBUS-RTU通信的循环方式

5）定义COM2接口链路中各从站被读取的寄存器地址和寄存器数量

这些设定的程序如图7-18所示。

图7-18中右上角的模块SINIT用途是对COM2接口物理层的字节传输进行定义。SINIT模块的定义解释如图7-19所示。

图7-19中：

FREI——SINIT模块的使能允许开关，“TRUE”代表允许SINIT模块工作；

SSK——指定通信接口，“COM2”表示SINIT指定接口是COM2；

BAUD——给定通信速率，“BAUD9600”表示与从站的通信速率为9600bit/s；

STOP——指定物理层字节传输的停止位长度，“STOP 1”表示停止位为1位；

图7-18 07KR51的RS485/MODBUS-RTU通信链路管理程序

ZL——指定物理层字节传输中数据位的长度，“WORK 8”表示数据位为8位。

由此可以看出，SINIT模块定义了物理层接口的字节数据传输格式。SINIT模块符合PLC编程语言的IEC 61131-3标准，很容易移植和应用到其他PLC中去。

图7-19 SINIT模块的意义和解释

图7-18中还有一个模块是MODMASTK，其用途是对数据链路层的MODBUS通信帧进行定义。对MODMASTK模块的解释如图7-20所示。

图7-20中：

FREI——MODMASTK模块的使能允许开关；(www.xing528.com)

COM——指定通信接口，“COM2”表示指定

接口是COM2；

SLAV——给指定从站的ID地址，“SLAVE01”表示从站的地址是01；

FCT——指定通信帧的命令项，“FUNCTION 04”表示功能码是0X04H，即读寄存器中的内容；

TIME——指定主站等待从站返回数据的时间，“TIME100MS”表示等待100ms；

ADDR——指定从站寄存器地址，“ADDRESS42000”表示寄存器地址是42000；

DATA——指定PLC中数据存放的地址，“MW020008512”表示在PLC中数据存放在寄存器MW020.00中，MODBUS地址是48512；

RDY——本模块操作完毕后的输出开关量。MODMASTK读数据时RDY=0，读完后RDY=1。RDY常常用于启动下一级MODMASTK模块；

ERR——表示出错开关量；

ERN——表示错误编码。

图7-20 MODMASTK模块的意义和解释

由此可见，MODMASTK模块定义了MODBUS-RTU的信息帧格式，以及待获取数据的存放位置和已读取数据的存放位置。与SINIT模块类似，MODMASTK模块也符合PLC编程语言的IEC 61131-3标准，很容易移植和应用到其他PLC中去。

图7-18中有7个MODMASTK模块，分别对应于7台仪表。其中第1个模块的DRY是START1，START1又作为第2个模块的使能允许开关，如此周而复始地延续到第7个模块，而第7个模块的DRY输出START7又作为第1个模块的使能允许开关。这样一来，这7个MODMASTK就依次自动循环往复地执行往链路中的各个从站中读取数据的操作。

3.PLC∶07KR51上行通信接口的设定和操作

当上位系统与07KR51交换信息时，PLC的对应通信接口必须设置为链路中的从站。在图7-18中，PLC的COM1接口被设置为从站接口。

将07KR51的COM1接口设置为从站后，因为COM1接口需要回应上位系统发送的读写信息，这需要用SINIT模块设定物理层协议，但不需要MODMASTK模块，如图7-21所示。

在图7-21中，SINIT定义了07KR51的COM1接口，其通信速率为19200bit/s。COM1通信接口的ID地址需要利用编程软件在CONFIGRATION中设定。设定完毕后，PLC的内存对上位机完全开放。

因为上位系统并没有直接读取现场的数据，现场数据是通过PLC来转发给上位系统的，所以PLC在低压成套开关设备中被称为通信管理机。

作为通信管理机，PLC需要将已经获取的现场进行处理和打包，同时放置到某固定位地址的寄存器组中。

在图7-21中，我们看到在PACK16模块的左侧有16个开关量信息，例如Ⅰ段进线断路器QF₁和Ⅱ段进线断路器QF₂的状态信息等。PACK16模块将这16个信息编写组合成为1个字，并且保存在寄存器48561中。这样处理后，上位系统从寄存器48561中能获知低压成套开关设备两段进线断路器、母联断路器、若干馈电断路器的状态和保护动作状态信息。

图7-21 作为从站时的07KR51通信管理

寄存器中既可以存放开关量，也可以存放模拟量，还可以存放遥控控制量。若将类似寄存器48561的寄存器组合区域编制成表，则这张寄存器表就被称为PLC的数据定义表。

对于具体的工程来说，我们要将已经打包好的现场数据，即数据定义表，有时也称为数据点表，将数据定义表的文本完整地交给上位系统的工程人员，以便上位系统来PLC中读取数据。

在图7-21中，数据定义表就由寄存器组合48561和48562共同构成。我们可以从图7-21中两套PACK16右侧的寄存器名称中看到具体的地址。

图7-22 ABB的人机界面