鼎實(shí)PBM-ETH-3.0主站網(wǎng)關(guān)在化工行業(yè)的應用

1.     前言

MODBUS TCP協(xié)議以其組網(wǎng)方便靈活、技術(shù)成熟、數據量及速度指標優(yōu)越、協(xié)議開(kāi)放等優(yōu)勢，在工廠(chǎng)級設備聯(lián)網(wǎng)中被廣泛采用，也是化工行業(yè)主流DCS廠(chǎng)家，如霍尼韋爾、恒河等支持的協(xié)議。而生產(chǎn)現場(chǎng)的電氣設備（如控制風(fēng)機、閥門(mén)、泵類(lèi)的變頻器和馬達保護器）不一定支持該協(xié)議，如西門(mén)子廠(chǎng)家的設備，通常是PROFIBUS協(xié)議。要實(shí)現DCS對這些設備的監控和管理，需要用到鼎實(shí)公司的PROFIBUS主站轉MODBUS TCP網(wǎng)關(guān)PBM-ETH-3.0。本文將主要介紹該產(chǎn)品在山東某化工廠(chǎng)的應用案例。

2.     現場(chǎng)應用介紹

2.1 設備連接

       
圖2-1、某化工廠(chǎng)設備組網(wǎng)示意圖

上圖所示為山東某化工廠(chǎng)中炭黑生產(chǎn)某環(huán)節中設備連接示意圖?，F場(chǎng)有大量的閥門(mén)、水泵、油泵、風(fēng)機、升降機等設備，有的通過(guò)變頻器驅動(dòng)，有的通過(guò)電機保護器進(jìn)行控制、監測、保護、管理。變頻器以丹佛斯品牌為主，電機保護器用的是西門(mén)子SIMOCODE pro（電機管理和控制設備）系列產(chǎn)品，接口都為PROFIBUS DP（從站）。本例中一個(gè)配電室大約有90臺設備，控制6條回路，每條回路有10-20個(gè)DP從站。為了方便維護和管理，每個(gè)回路用一個(gè)PBM-ETH-3.0模塊（PROFIBUS DP主站）。PBM-ETH-3.0模塊在以太網(wǎng)側做MODBUS TCP服務(wù)器，連接交換機、光電轉換器，通過(guò)光纖接入遠處的霍尼韋爾DCS中控室，實(shí)現現場(chǎng)設備到DCS的連接。

2.2 產(chǎn)品優(yōu)勢表現

    本項目中，PBM-ETH-3.0作為工廠(chǎng)DCS與現場(chǎng)設備之間的的連接模塊，起到了非常關(guān)鍵的作用。除解決了用戶(hù)現場(chǎng)通信協(xié)議不匹配的問(wèn)題外，在穩定可靠的品質(zhì)、優(yōu)越的性能、完善的產(chǎn)品功能以及良好的用戶(hù)體驗效果等方面，也都得到了客戶(hù)的認可。主要體現在以下幾方面：

①、兩個(gè)PROFIBUS DP接口——無(wú)需中繼器，滿(mǎn)足海量DP設備接入要求。

本產(chǎn)品在DP側有兩個(gè)DP口，每個(gè)DP口在物理層上是一個(gè)獨立的DP網(wǎng)段，根據PROFIBUS安裝規范，1個(gè)接口最多可以連接31個(gè)DP站點(diǎn)，兩個(gè)口最多連接62個(gè)DP站點(diǎn)，且無(wú)需額外的PROFIBUS中繼器。這樣就非常適合化工廠(chǎng)配電室中海量的電氣設備，如電機保護器、變頻器、電力儀表、開(kāi)關(guān)設備等DP從站的連接。

圖2-5、PBM-ETH-3.0的兩個(gè)DP接口

②、兩個(gè)以太網(wǎng)接口——可設成交換機或雙網(wǎng)口模式，組網(wǎng)靈活方便。

本產(chǎn)品在以太網(wǎng)側有兩個(gè)以太網(wǎng)RJ45口，每個(gè)以太網(wǎng)連接最多支持4個(gè)客戶(hù)端同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)。用戶(hù)可以將這兩個(gè)網(wǎng)口設置成交換機或雙網(wǎng)口模式，這樣就可以根據現場(chǎng)要求組成多種形式的以太網(wǎng)拓撲，組網(wǎng)靈活，通信可靠。

圖2-6、PBM-ETH-3.0的兩個(gè)以太網(wǎng)接口

③、模塊內部低時(shí)延——保障通信的實(shí)時(shí)性要求

通信過(guò)程中，產(chǎn)品內部延時(shí)<10ms,滿(mǎn)足化工廠(chǎng)設備控制和數據傳輸的實(shí)時(shí)性要求。

④、豐富的診斷功能

該產(chǎn)品診斷功能豐富，同時(shí)滿(mǎn)足調試和生產(chǎn)過(guò)程中設備故障診斷和維護需要。診斷功能包括：產(chǎn)品指示燈、PBCofni軟件的在線(xiàn)診斷、上位軟件中實(shí)時(shí)監測從站狀態(tài)、系統日志等。

?  指示燈級別的診斷

?  鼎實(shí)PBConfi軟件診斷舉例

PBConfi軟件在線(xiàn)診斷和調試功能，實(shí)現報文級診斷，主、從站狀態(tài)，DP物理層監測結果一目了然。

?  上位軟件通過(guò)MODBUS TCP協(xié)議可訪(fǎng)問(wèn)的診斷數據

表2-1、MODBUS TCP輸入寄存器定義

從上表中可知，MODBUS輸入寄存器中，用戶(hù)可訪(fǎng)問(wèn)的，與診斷相關(guān)的存儲區包括：DP診斷區、系統日志區、系統狀態(tài)寄存器1/2、主站狀態(tài)寄存器、從站狀態(tài)寄存器。存儲區總長(cháng)度1855個(gè)字（word），用戶(hù)可根據需要進(jìn)行選擇性訪(fǎng)問(wèn)，診斷功能極其豐富，滿(mǎn)足化工廠(chǎng)對設備狀態(tài)監測、管理和預維護的相關(guān)功能。

⑤、支持DP V1通信

   該產(chǎn)品支持PROFIBUS DPV1通信，并提供相關(guān)的DTM文件，用戶(hù)由此可以對DP從站的非周期性數據進(jìn)行讀寫(xiě)，診斷信息的讀取等操作，適應當前工廠(chǎng)資產(chǎn)管理的需要。

3.     結束語(yǔ)

由于化工行業(yè)對產(chǎn)品穩定可靠性的特殊要求，以及國內相關(guān)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)起步較晚，該行業(yè)長(cháng)期處于國外產(chǎn)品和技術(shù)壟斷的狀態(tài)。本項目于2018年建成并投產(chǎn)，當時(shí)項目中用到的設備，鼎實(shí)PBM-ETH-3.0是唯一的國產(chǎn)品牌。用戶(hù)之所以認可鼎實(shí)，是因為對方了解到我們公司DP主站類(lèi)產(chǎn)品自2010年推出以來(lái)，已經(jīng)經(jīng)歷了相當長(cháng)的發(fā)展時(shí)間，并且在同行業(yè)（石化）和火電、冶金、煤炭等有非常成熟的應用案例。時(shí)至今日，該項目已連續運行5年，未出現過(guò)任何故障。經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，該產(chǎn)品也實(shí)現了完全自主知識產(chǎn)權并滿(mǎn)足當下的國產(chǎn)化趨勢要求，期待未來(lái)在化工行業(yè)發(fā)揮更大的作用，給用戶(hù)創(chuàng )造更多價(jià)值。