分布式控制系统（DCS）系列：Yokogawa CENTUM VP_7.通信协议与网络连接.docx

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通信协议与网络连接

在纸浆和造纸工业中，通信协议和网络连接是确保分布式控制系统（DCS）高效、可靠运行的关键因素。YokogawaCENTUMVP系统采用先进的通信技术和协议，确保各个模块和设备之间的数据传输准确无误。本节将详细介绍YokogawaCENTUMVP系统中常用的通信协议和网络连接方式，包括其原理、配置方法以及实际应用中的注意事项。

7.1通信协议概述

7.1.1通信协议的重要性

在DCS系统中，通信协议是实现各个子系统、设备和操作站之间数据交换的基础。良好的通信协议能够确保数据的实时性、完整性和安全性，从而提高生产效率和质量。YokogawaCENTUMVP系统支持多种通信协议，以适应不同的工业应用场景和设备需求。

7.1.2常用通信协议

7.1.2.1Modbus

Modbus是一种广泛使用的工业通信协议，支持多种物理层接口（如RS-232、RS-485和以太网）。它采用主从式通信模式，主设备发起请求，从设备响应请求。Modbus协议简单、可靠，适用于不同品牌和型号的设备之间进行数据交换。

7.1.2.2Profibus

Profibus是一种串行通信协议，主要用于现场设备和控制系统之间的数据交换。它支持多种通信模式，包括DP（DecentralizedPeripherals）和PA（ProcessAutomation）。Profibus适用于高速、实时通信，广泛应用于纸浆和造纸工业中的各种自动化设备。

7.1.2.3Ethernet/IP

Ethernet/IP是一种基于以太网的通信协议，广泛应用于工业自动化领域。它支持实时数据传输、故障诊断和网络配置，能够与多种工业设备和控制系统无缝连接。在CENTUMVP系统中，Ethernet/IP协议常用于连接PLC、HMI和其他智能设备。

7.1.2.4HART

HART（HighwayAddressableRemoteTransducer）是一种用于智能仪表的通信协议，支持数字和模拟信号的混合传输。它广泛应用于过程控制领域，能够实现仪表的远程配置和故障诊断。

7.1.2.5Fieldbus

Fieldbus是一种用于现场设备和控制系统之间的数字通信协议，支持多种通信标准，如CAN、DeviceNet和FoundationFieldbus。Fieldbus协议适用于复杂的工业环境，能够实现设备之间的高效数据交换。

7.2Modbus通信协议

7.2.1Modbus协议原理

Modbus协议基于主从式通信模式，主设备通过发送请求消息到从设备，从设备根据请求内容响应相应的数据。Modbus协议支持的功能码包括读取输入寄存器、读取保持寄存器、写入单个寄存器、写入多个寄存器等。

7.2.2ModbusRTU与ModbusTCP

ModbusRTU：使用串行通信接口（如RS-232和RS-485），采用二进制编码方式，适用于短距离、低速通信。

ModbusTCP：基于以太网，采用ASCII编码方式，适用于长距离、高速通信。

7.2.3配置Modbus通信

在CENTUMVP系统中配置Modbus通信需要以下步骤：

选择通信接口：根据设备的需求选择串行接口（如RS-485）或以太网接口。

设置通信参数：配置波特率、数据位、停止位和校验方式等参数。

定义通信功能：选择需要使用的功能码，如03（读取保持寄存器）、06（写入单个寄存器）等。

配置地址映射：定义设备寄存器与CENTUMVP系统中的变量之间的映射关系。

7.2.4实际应用案例

7.2.4.1读取温度传感器数据

假设有一台温度传感器通过ModbusRTU协议连接到CENTUMVP系统，以下是读取温度数据的配置步骤和代码示例：

配置ModbusRTU接口：

1.打开CENTUMVP系统的工程配置软件。

2.选择“通信配置”选项卡。

3.添加新的ModbusRTU设备，设置设备地址为1。

4.配置通信参数：波特率9600，数据位8，停止位1，无校验。

5.定义功能码03，读取保持寄存器0x0001，长度为2个寄存器。

6.配置地址映射，将寄存器0x0001映射到CENTUMVP系统中的变量`Temperature_Sensor_1`。

读取数据的Python代码示例：

importminimalmodbus

importtime

#配置ModbusRTU设备

instrument=minimalmodbus.Instrument(/dev/ttyUSB0,1)#端口和设备地址

instrument.seri