鼎實PBM-ETH-3.0主站網關在化工行業的(de)應用

1.     前言

MODBUS TCP協議以其組網方便靈活、技術成熟、數據量及速度指标優越、協議開放等優勢，在工廠級設備聯網中被廣泛采用，也是化工行業主流DCS廠家，如(rú)霍尼韋爾、恒河等支持的(de)協議。而生産現場的(de)電氣設備（如(rú)控制風機、閥門、泵類的(de)變頻器和(hé)馬達保護器）不一(yī)定支持該協議，如(rú)西門子(zǐ)廠家的(de)設備，通常是PROFIBUS協議。要實現DCS對這些設備的(de)監控和(hé)管理(lǐ)，需要用到鼎實公司的(de)PROFIBUS主站轉MODBUS TCP網關PBM-ETH-3.0。本文将主要介紹該産品在山東某化工廠的(de)應用案例。

2.     現場應用介紹

2.1 設備連接

       
圖2-1、某化工廠設備組網示意圖

上圖所示為(wèi)山東某化工廠中炭黑生産某環節中設備連接示意圖。現場有大量的(de)閥門、水泵、油泵、風機、升降機等設備，有的(de)通過變頻器驅動，有的(de)通過電機保護器進行控制、監測、保護、管理(lǐ)。變頻器以丹佛斯品牌為(wèi)主，電機保護器用的(de)是西門子(zǐ)SIMOCODE pro（電機管理(lǐ)和(hé)控制設備）系列産品，接口都為(wèi)PROFIBUS DP（從站）。本例中一(yī)個配電室大約有90台設備，控制6條回路，每條回路有10-20個DP從站。為(wèi)了方便維護和(hé)管理(lǐ)，每個回路用一(yī)個PBM-ETH-3.0模塊（PROFIBUS DP主站）。PBM-ETH-3.0模塊在以太網側做(zuò)MODBUS TCP服務器，連接交換機、光電轉換器，通過光纖接入遠處的(de)霍尼韋爾DCS中控室，實現現場設備到DCS的(de)連接。

2.2 産品優勢表現

    本項目中，PBM-ETH-3.0作為(wèi)工廠DCS與現場設備之間的(de)的(de)連接模塊，起到了非常關鍵的(de)作用。除解決了用戶現場通信協議不匹配的(de)問題外，在穩定可(kě)靠的(de)品質、優越的(de)性能、完善的(de)産品功能以及良好的(de)用戶體驗效果等方面，也都得到了客戶的(de)認可(kě)。主要體現在以下幾方面：

①、兩個PROFIBUS DP接口——無需中繼器，滿足海量DP設備接入要求。

本産品在DP側有兩個DP口，每個DP口在物理(lǐ)層上是一(yī)個獨立的(de)DP網段，根據PROFIBUS安裝規範，1個接口最多可(kě)以連接31個DP站點，兩個口最多連接62個DP站點，且無需額外的(de)PROFIBUS中繼器。這樣就非常适合化工廠配電室中海量的(de)電氣設備，如(rú)電機保護器、變頻器、電力儀表、開關設備等DP從站的(de)連接。

圖2-5、PBM-ETH-3.0的(de)兩個DP接口

②、兩個以太網接口——可(kě)設成交換機或雙網口模式，組網靈活方便。

本産品在以太網側有兩個以太網RJ45口，每個以太網連接最多支持4個客戶端同時訪問。用戶可(kě)以将這兩個網口設置成交換機或雙網口模式，這樣就可(kě)以根據現場要求組成多種形式的(de)以太網拓撲，組網靈活，通信可(kě)靠。

圖2-6、PBM-ETH-3.0的(de)兩個以太網接口

③、模塊內(nèi)部低(dī)時延——保障通信的(de)實時性要求

通信過程中，産品內(nèi)部延時<10ms,滿足化工廠設備控制和(hé)數據傳輸的(de)實時性要求。

④、豐富的(de)診斷功能

該産品診斷功能豐富，同時滿足調試和(hé)生産過程中設備故障診斷和(hé)維護需要。診斷功能包括：産品指示燈、PBCofni軟件的(de)在線診斷、上位軟件中實時監測從站狀态、系統日志等。

Ø  指示燈級别的(de)診斷

Ø  鼎實PBConfi軟件診斷舉例

PBConfi軟件在線診斷和(hé)調試功能，實現報文級診斷，主、從站狀态，DP物理(lǐ)層監測結果一(yī)目了然。

Ø  上位軟件通過MODBUS TCP協議可(kě)訪問的(de)診斷數據

表2-1、MODBUS TCP輸入寄存器定義

從上表中可(kě)知，MODBUS輸入寄存器中，用戶可(kě)訪問的(de)，與診斷相關的(de)存儲區包括：DP診斷區、系統日志區、系統狀态寄存器1/2、主站狀态寄存器、從站狀态寄存器。存儲區總長(cháng)度1855個字（word），用戶可(kě)根據需要進行選擇性訪問，診斷功能極其豐富，滿足化工廠對設備狀态監測、管理(lǐ)和(hé)預維護的(de)相關功能。

⑤、支持DP V1通信

   該産品支持PROFIBUS DPV1通信，并提供相關的(de)DTM文件，用戶由此可(kě)以對DP從站的(de)非周期性數據進行讀寫，診斷信息的(de)讀取等操作，适應當前工廠資産管理(lǐ)的(de)需要。

3.     結束語

由于化工行業對産品穩定可(kě)靠性的(de)特殊要求，以及國內(nèi)相關産品開發起步較晚，該行業長(cháng)期處于國外産品和(hé)技術壟斷的(de)狀态。本項目于2018年(nián)建成并投産，當時項目中用到的(de)設備，鼎實PBM-ETH-3.0是唯一(yī)的(de)國産品牌。用戶之所以認可(kě)鼎實，是因為(wèi)對方了解到我們公司DP主站類産品自(zì)2010年(nián)推出以來，已經經曆了相當長(cháng)的(de)發展時間，并且在同行業（石化）和(hé)火電、冶金、煤炭等有非常成熟的(de)應用案例。時至今日，該項目已連續運行5年(nián)，未出現過任何故障。經過這些年(nián)的(de)發展，該産品也實現了完全自(zì)主知識産權并滿足當下的(de)國産化趨勢要求，期待未來在化工行業發揮更大的(de)作用，給用戶創造更多價值。