S7-400 PLC与西门子AlgoRex CS11火灾探测系统通迅实现
2018-12-13陈骁俊连建国徐忠义
陈骁俊，连建国，徐忠义
（中广核核电运营有限公司，广东 深圳 518000）
1 引言
AlgoRex CS11系统为西门子生产的功能完善的火灾探测系统，可通过编程实现复杂的设备联动逻辑，然而在某些应用场合中可能需要实现CS11系统与第三方远程系统交互应用，具体如实现远程上位机对各个区域的火警监控和设备控制，或集成到核电厂DCS系统中实现电厂安全防火分区内的设备联动控制，对此，西门子提供了相应的CK11网关通信模块和DMS7000通信架构来实现AlgoRex CS11系统与第三方系统的通信功能，进而实现扩展应用的能力，通过在DMS7000网络中传递DMS7000消息报文、命令报文、时间报文，来实现对DMS7000架构中的控制单元的状态监测和控制、对DMS7000单元中的各数据点的状态变化监测以及对DMS700中的控制单元的时间同步等功能。本文将举例介绍如何实现S7-400 PLC与AlgoRex CS11系统中的CK1143的通信交互以及如何获取到DMS7000数据报文[1]。
2 示例说明
本文将以下图1所示的系统配置和PLC硬件组态为例，介绍S7-400 PLC与AlgoRex CS11系统的通信的具体编程实现，其中第三方系统为S7-400PLC，CS11系统的C-BUS总线上共有1个CC11控制器，PLC中使用CP441-2通信模块和CS11系统C-BUS网络的CK1143网关通信模块通信，两者之前主要通过传递DMS7000报文来实现AlgoRex CS11系统中各火警监测数据点的信息交互，其中CK1143的DMS地址为110，CC11的DMS地址为111。
图1 系统配置及PLC硬件组态示例
3 CK1143网关模块介绍
CK1143网关提供了将AlgoRex子系统集成到第三方系统的用户接口，采用点对点串行通信，通信协议是基于ISO1745标准模式，采用物理层（Levle 1）、数据链路层(Level 2)、应用层(Level 7)三层结构[2]。对应数据链接层其使用的命令字包括如下表1所示，传输块分为线路监控块(UBL，在没有数据报文传输时发送，用于进行通信双方数据连接监控)、数据报文块（UBT，包含了DMS7000通信架构中的DMS7000报文）两种，块结构分别如下表1，传输规则中的协议顺序图参考表2。
表1 控制字符表
表2 线路监控块结构
表3 数据报文块
对应应用层，在和任意一个AlgoRex单元通信前必须监测其是否在线，CK11和CC11控制单元通过周期性发送在线报文（报文结构为：Z
表5 轮询程序表
3.1 CP441-2模块硬件参数组态
在本文示例中，使用CP441-2模块的Interface 2接口和CK1143连接，由于CK1143通信结构对应的物理层数据传输采用异步串行通信，半双工模式，传输字符包含1位起始位、7位数据位、1奇偶校验位、2截止位；传输速率可选择1200或2400波特。因此对应CP441-2模块的其硬件参数组态如下图2所示。
图2 CP441-2模块参数及通信协议参数设置示意图
3.2 软件组态实现
在本文示例的软件组态实现中，自定义两个功能FC1和FC2，主要通过调用系统功能块SFB12 BSEN和SFB13 BRCV实现CP441-2模块的数据接收和发送，以接收CK1143传输的数据和发送数据到CK1143，并在S7-PLC实现程序中定义FB1功能块，实现CP441-2对CK1143的轮询和数据交互功能。通过在主程序OB1中调用FC1和FC2功能，以及FB1功能块实现CP441-2和CK1143的通信交互。
FC1和FC2中分别调用SFB12和SFB13系统功能块如下图3所示，其中接收数据读取到DB11，发送数据块为DB21。
在自定义的FB1功能块中，从FC1读取的CK1143传输的数据块DB11和需要在FC2中发送给CK1143的数据块DB21作为FB1功能块的输入参数，通过在功能块中对DB11和DB21进行数据分析和处理，实现CP441对CK1143的轮询和数据交互功能，其程序处理流程主要包括图4所示主流程、图5所示的CK11/CC11在线监测及启动设备数据轮询子流程、图6/7所示的CK11/CC11轮询子流程。通过上述流程处理，PLC程序将获取得到的火警数据报文进行处理，达到扩展应用的目的。
图3 SFB12和SFB13调用示例图
图4 FB1功能块主流程示意图
图5 CK11、CC11在线监测及启动设备数据轮询子流程
图6 CK11轮询子流程示意图
图7 CC11轮询子流程示意图
4 结语
在上述示例中介绍了S7-400 PLC如何获取AlgoRex CS11火灾探测系统中的数据报文，在此基础上，就可以在PLC中结合CS11系统中的火警配置文件，进一步编程获取CS11系统中各火警监控探头的异常状态信息并进行相应数据处理，进而实现火灾探测区域内防火设备联动控制、防火监控等应用扩展，甚至还可以通过S7-400 PLC集成到电厂的DCS系统中，实现DCS内对各厂房区域内的火警控制和防火设备自动联动等应用[3]。
