BAS-T通訊模件在水電站的設(shè)計應(yīng)用

1 引言

本文以羅克韋爾自動化公司生產(chǎn)的1746-BAS-T(以下簡稱BAS-T)模件為例，詳細介紹了PLC通訊模件在水電廠監(jiān)控系統(tǒng)中的實際應(yīng)用。
通常，水電站先通過變送器把電壓、電流、功率因數(shù)、頻率、有功功率、無功功率等交流量信號轉(zhuǎn)換為模擬量信號，然后再連接到PLC的模入模件，由PLC完成數(shù)據(jù)采集。對于一組PT、CT信號，如果按照這種方式，監(jiān)控系統(tǒng)至少需配置6塊變送器，占用10個PLC模入模件通道。現(xiàn)在，只需要一臺交流采樣裝置就能夠同時采集上述的交流量信號，但是通常交流采樣裝置只有一個通訊輸出端口，無法輸出模擬量。如果PLC能夠與交流采樣裝置直接通訊，那么上面的問題就迎刃而解。

2 BAS-T模件軟硬件介紹
2.1 BAS-T模件硬件介紹
羅克韋爾自動化公司生產(chǎn)的BAS-T模件是用于SLC500系列PLC的一種高性能的通訊模件。BAS-T模件具有兩個可編程的串口，支持RS-232、RS-422、RS-485通訊。它可以通過1746 I/O背板與一個SLC500 CPU通訊或者通過它自帶的DH485端口與DH485網(wǎng)絡(luò)通訊。在BAS-T模件內(nèi)部有24kB電保持RAM，還可以選用8kB或32KkB的非電保持內(nèi)存模塊。BAS-T模件具有八個LED燈用來指示其工作狀態(tài)。BAS-T模件的外觀如圖1。LED燈定義如圖2。

圖1 BAS-T模件外觀

圖2 BAS-T模件指示燈定義

2.2 BAS-T模件通訊端口特性
(1) PRT1:電隔離端口
可與用戶設(shè)備通訊，同時也是模件的編程端口。支持RS-232、RS-422、RS-485方式通訊，可選波特率300~19200bps。
(2) PRT2:電隔離端口
可與用戶設(shè)備通訊或者以AB DF1規(guī)約與MODEM通訊。支持RS-232、RS-422、RS-485方式通訊，可選波特率300~19200bps。(注意:當(dāng)PRT2采用AB DF1規(guī)約通訊時，DH485端口通訊會被禁止。)
(3) DH485:非電隔離端口
與DH485網(wǎng)絡(luò)連接，但不能直接接入DH485網(wǎng)絡(luò)，必須通過1747-AIC模塊才能接入DH485網(wǎng)絡(luò)。
2.3 BAS-T模件的編輯軟件
羅克韋爾自動化公司為BAS-T模件提供了一套BASIC開發(fā)軟件——1747-PBASE，該軟件工作于MS-DOS環(huán)境下，可以用來配置BAS-T模件，還可以編譯、上傳、下載BASIC程序。

3 BAS-T模件在實際工程中的應(yīng)用
在湖北燕子橋水電站監(jiān)控系統(tǒng)中，機組LCU采用了SLC500系列PLC，并安裝了BAS-T模件，外部安裝了一臺珠海派諾公司生產(chǎn)的型號為PMAC9900的交流采樣裝置采集機組的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、頻率、功率因數(shù)等交流量信號。BAS-T模件與PMAC9900裝置進行通訊，讀取PMAC9900裝置測量的交流量信號。
3.1 硬件連接
(1) PMAC9900裝置采用了標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS通訊規(guī)約，支持RS-485通訊接口。首先設(shè)置PMAC9900的通訊參數(shù)如下:
波特率:9600bps
站地址:1
(2) 將BAS-T模件的PRT1作為編程端口，PRT2作為設(shè)備通訊口，通過RS-485方式連接交流采樣裝置，DH485端口未使用。通過BAS-T模件上的跳線設(shè)置通訊參數(shù)如下:
PRT1:RS-232方式，默認(rèn)的通訊參數(shù)。
PRT2:RS-485方式，ASCII通訊口。
(3) 將BAS-T模件和PMAC9900裝置按照圖3所示方式連接。

圖3 設(shè)備連接

3.2 BAS-T模件軟件編程
(1) BAS-T模件采用專用的BASIC語言，BASIC語言首先使用“PUSH”命令設(shè)置參數(shù)，然后通過“CALL”命令執(zhí)行操作。具體格式如下:
PUSH x //設(shè)置指令的參數(shù)
CALL y //執(zhí)行代號為y的指令
(2) 在MS-DOS環(huán)境下運行PBASE.exe，編輯并編譯完成后的程序如下:
0 REM BTRAN V1.03 ,C:ABBASIC9900.BDL,01-03-04,01:36PM
//軟件編譯信息
10 MODE(PRT2,19200,N,8,1,N,R)
//設(shè)定通訊端口和通訊參數(shù)
20 PUSH 1
30 CALL 37
//清除PRT2的input buffer
40 PUSH 3
50 CALL 120
//清除SLC的M0 file和M1 file(注1)
60 PUSH 4
70 PUSH 1
80 PUSH 0
90 PUSH 0
100 PUSH 1
110 CALL 23
//將SLC的M0 file中存儲的數(shù)據(jù)通過PRT2發(fā)送出去
120 POP SOK
//輸出CALL 23指令執(zhí)行的結(jié)果
130 PUSH 2
140 PUSH 65
150 PUSH 0
160 PUSH 1
170 PUSH 0
180 PUSH 0
190 PUSH 1
200 CALL 22
//將通過PRT2接受到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)絊LC的M1 file中
210 POP ROK
//輸出CALL 22指令執(zhí)行的結(jié)果
220 PUSH 1
230 CALL 37
240 GOTO 240
//實現(xiàn)程序自動循環(huán)執(zhí)行(注2)
>>EOF<<
//程序結(jié)束符
注1:M0 file和M1 file是CPU與BAS-T模件進行數(shù)據(jù)交換的數(shù)據(jù)存儲文件。
注2:BAS-T模件通過特定的語言格式實現(xiàn)模件程序的自動循環(huán)執(zhí)行，使BAS-T模件能夠不斷的讀取PMAC9900裝置的數(shù)據(jù)。
(3) 用1747-CP3通訊電纜連接BAS-T模件的PRT1和編程電腦的串口1，通過PBASE軟件將上面編譯好的程序下載到BAS-T模件。

3.3 PLC軟件編程
(1) 硬件配置
BAS-T模件讀取PMAC9900裝置數(shù)據(jù)時發(fā)出的信文長度為8字節(jié)，需要占用4個字寄存器;PMAC 9900裝置正常返回數(shù)據(jù)的信文長度為65字節(jié)，需要占用33個字寄存器;加上BAS-T模件對信文字?jǐn)?shù)的統(tǒng)計占用1個字寄存器，所以M0 length和M1 length均設(shè)為34個字(該長度只需大于實際信文長度即可)。在PLC編程軟件RSLogix500中按圖4所示方式配置BAS-T模件。

圖4 在RSLogix500中配置BAS-T模件

(2) 軟件編程
●組織通訊信文。在M0:1.0放入數(shù)據(jù)的總長度，然后將需要通過串口發(fā)出的信文依次放入M0:1.1開始的地址，每個地址放入2個字節(jié)。
●數(shù)據(jù)放入之后將1/7置1，通知BAS-T模件要發(fā)送的信文已經(jīng)正確的放入地址中。
●BAS-T模件將指定字節(jié)數(shù)目的數(shù)據(jù)通過串口2發(fā)送出去。
●外部設(shè)備收到正確的信文后，按照通訊規(guī)約返回相應(yīng)的信文。
●BAS-T模件將串口2上收到的數(shù)據(jù)寫入M1 file，并在第一個字地址中放入接收到數(shù)據(jù)的總字節(jié)數(shù)。
●BAS-T模件將I:1/9置1，通知CPU接收到的信文已經(jīng)正確的放入地址中。
●CPU將M1 file中的信文取出處理，并將1/9置1，通知BAS-T模件已經(jīng)將數(shù)據(jù)取出。
編程實例如圖5。

圖5 SLC中的軟件編程

3.4 系統(tǒng)運行情況
燕子橋水電站自2004年投運至今，BAS-T模件工作正常，與PMAC9900交流采樣裝置之間的通訊數(shù)據(jù)傳輸沒有出現(xiàn)過故障。事實證明BAS-T通訊模件對于水電站監(jiān)控系統(tǒng)應(yīng)用是安全可靠的，完全可以替代傳統(tǒng)“變送器+模入模件”的連接方式而成為更加經(jīng)濟、高效的解決方案。

4 結(jié)束語
PLC通訊模件的使用可以使PLC快速的獲取大量的外部數(shù)據(jù)，使數(shù)據(jù)采集更迅速;通過在SLC中編程還可以實現(xiàn)BAS-T模件的一個串口同時和數(shù)個外部設(shè)備進行通訊。
相比常規(guī)的硬接線連接方式，使用BAS-T通訊模件只需要放置一根通訊電纜，不再需要其他硬接線和變送器，不占用模入模件通道，節(jié)省了硬件成本。PLC通訊模件的使用也提高了水電站的自動化水平，降低了設(shè)備維護、檢修成本。