化工过程控制软件：Wonderware二次开发_（11）.系统集成与通信协议.docx

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系统集成与通信协议

1.系统集成概述

系统集成是指将多个独立的系统或组件组合成一个协调工作的整体，以实现特定的功能或目标。在化工过程控制软件中，系统集成尤为重要，因为它涉及到多个设备、传感器、执行器和控制系统的数据交换和协同工作。Wonderware的二次开发通常需要将Wonderware与其他系统（如PLC、SCADA、ERP等）进行集成，以实现数据的实时监控、控制和管理。

1.1系统集成的重要性

数据共享：通过系统集成，可以实现不同系统之间的数据共享，提高数据的利用率和准确性。

功能扩展：系统集成可以扩展Wonderware的功能，使其能够支持更多的设备和应用场景。

自动化控制：将Wonderware与PLC等控制设备集成，可以实现数据的自动采集和控制指令的自动下发。

故障诊断：通过集成多个系统，可以实时监测和诊断设备故障，提高系统的可靠性和安全性。

1.2系统集成的基本步骤

需求分析：明确集成的目标和需求，确定需要集成的系统和组件。

方案设计：设计集成方案，选择合适的通信协议和接口。

开发实现：编写代码，实现数据交换和功能集成。

测试验证：进行系统测试，验证集成后的功能和性能。

部署维护：将集成系统部署到生产环境中，并进行后续的维护和优化。

2.通信协议基础

通信协议是指两个或多个通信实体之间进行数据交换的规则和标准。在化工过程控制系统中，常见的通信协议包括MODBUS、OPC、PROFIBUS等。了解这些通信协议的基本原理和使用方法是进行系统集成的前提。

2.1MODBUS协议

MODBUS是一种广泛应用于工业自动化领域的通信协议。它支持多种传输模式，包括ASCII、RTU和TCP/IP。MODBUS协议主要用于实现PLC、传感器和监控系统之间的数据交换。

2.1.1MODBUSRTU

MODBUSRTU是一种基于串行通信的协议，通常使用RS-485或RS-232接口。它的数据帧格式如下：

[起始位][地址][功能码][数据][校验位][停止位]

起始位：表示数据帧的开始。

地址：表示目标设备的地址。

功能码：表示要执行的操作类型，如读取寄存器、写入寄存器等。

数据：具体的操作数据。

校验位：用于校验数据的完整性。

停止位：表示数据帧的结束。

2.1.2MODBUSTCP

MODBUSTCP是一种基于以太网的通信协议，使用TCP/IP进行数据传输。它的数据帧格式如下：

[事务标识][协议标识][长度][单元标识][功能码][数据][校验位]

事务标识：用于标识请求和响应的事务。

协议标识：固定为0x0000，表示MODBUS协议。

长度：表示数据帧的长度。

单元标识：表示目标设备的地址。

功能码：表示要执行的操作类型。

数据：具体的操作数据。

校验位：用于校验数据的完整性。

2.2OPC协议

OPC（OLEforProcessControl）是一种工业标准协议，用于实现不同设备和软件之间的数据交换。OPC协议基于OLE/COM技术，提供了一种标准化的数据访问方式。OPC主要有两种类型：OPCDA（DataAccess）和OPCUA（UnifiedArchitecture）。

2.2.1OPCDA

OPCDA主要用于实时数据的访问和交换。它的数据访问模型基于OLE/COM技术，支持多种数据类型和访问方式。OPCDA的数据访问流程如下：

创建连接：客户端通过OLE/COM接口与OPC服务器建立连接。

订阅数据：客户端订阅需要访问的数据项。

数据读取：客户端从OPC服务器读取数据。

数据写入：客户端向OPC服务器写入数据。

断开连接：客户端断开与OPC服务器的连接。

2.2.2OPCUA

OPCUA是一种更现代的通信协议，基于服务模型和XML技术，支持多种传输方式（如TCP、HTTP等）。OPCUA提供了更强的安全性和灵活性，适用于复杂的工业环境。OPCUA的数据访问流程如下：

发现服务器：客户端通过发现机制找到OPCUA服务器。

建立会话：客户端与OPCUA服务器建立会话。

订阅数据：客户端订阅需要访问的数据项。

数据读取：客户端从OPCUA服务器读取数据。

数据写入：客户端向OPCUA服务器写入数据。

断开会话：客户端断开与OPCUA服务器的会话。

2.3PROFIBUS协议

PROFIBUS（ProcessFieldbus）是一种用于现场设备通信的协议，广泛应用于过程自动化和制造自动化领域。PROFIBUS协议支持多种通信模式，包括DP（DecentralizedPeripherals）和PA（ProcessAutomation）。

2.3.1PROFIBUSDP

PROFIB