高速抗干扰通讯模块1.docx
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高速抗干扰通讯模块1
IDAS-2003高速抗干扰通讯模块
用户手册
无锡贝尔自动化仪器仪表有限公司
无锡市阳山仪器仪表厂无锡市电站仪表厂
目录
第一章概述………………………………………………………………………1
第二章通讯模块在远程I/O应用中的必要性…………………………………2
第三章主要技术指标……………………………………………………………4
一、IDAS-2003高速抗干扰通讯模块技术指标…………………………………4
二、环境条件………………………………………………………………………5
第四章外形结构…………………………………………………………………6
一、IDAS-2003高速抗干扰通讯模块的外形结构………………………………6
二、LED指示………………………………………………………………………6
三、机械安装………………………………………………………………………7
第五章网络连接…………………………………………………………………7
一、通讯接口………………………………………………………………………7
二、网络连接………………………………………………………………………10
第六章通讯模块管理系统详述…………………………………………………11
一、IDAS-2003通讯模块功能简要说明…………………………………………11
二、IDAS-2003通讯模块软件………………………………………………………11
1、IDAS-2003通讯模块软件功能………………………………………………11
2、系统运行……………………………………………………………………11
3、双机运行的机制和采取的切换策略………………………………………12
三、IDAS通讯模块管理软件………………………………………………………12
1、IDAS通讯模块管理终端的系统配置………………………………………12
2、IDAS通讯模块管理系统的主要功能………………………………………12
3、IDAS通讯模块管理系统的设置和使用……………………………………12
第一章概述
目前，无论是国外还是国内的DCS厂家都要求与之配套的产品或系统做的越简单越可靠越好，而且数据必须是实时的，但又不允许外接网络在DCS的系统内插入任何卡件（无论是标准的或是非标准的）。
在数据接口上，DCS系统是单向的，即DCS系统只接收远程I/O传送过来的经过打包后的数据，绝不会为外接系统做任何数据处理之类的工作，如判断通讯线的冗余问题，远程I/O的参数设置和现场设备自诊断等等。
同时，我公司为了解决串行口通讯速度低、现场抗干扰性能差这一重大难题，经过我公司工程技术人员长期努力，研制出了新一代通讯产品IDAS-2003高速抗干扰通讯模块（以下简称通讯模块），现已推向市场。
主要技术特点
●采用双CPU结构，能快速实现双网切换
●采用表面贴装工艺
●通讯速率高，通讯距离远，带负载能力强
●抗干扰能力强，能在恶劣环境下工作
●具有很强的兼容性，能与各家DCS系统（进口，国产）通讯
●通讯方式具有多样性（串口，以太网等）
●具有体积小，安装、连接、操作方便等特点
第二章通讯模块在远程I/O应用中的必要性
一、解决网络冗余问题
对于远程I/O的现场应用来说，每个前置机是分散安装在现场的，通过一根普通屏蔽双绞线连接至控制室，可见这根通讯电缆是远程I/O的生命线，一旦这根通讯电缆损坏或断掉，整个网络将处于瘫痪状态，因此这根通讯电缆必须是冗余配置的，而且在布线时要做到物理分开。
由于通讯线是冗余配置的，所以必须连接至两个通讯接口上，而且还要能判断哪根电缆是正常的或是故障的并做到及时切换，如果没有通讯模块的话，这些事情就必须由DCS系统来完成，从目前的DCS系统来看，绝大多数系统只配有一个接口给外接系统，根本不能接入两根冗余通讯线，更不可能为外接系统作故障判断或切换，因此这一功能只能通过通讯模块来完成。
IDAS-2003通讯模块是双CPU结构，每块CPU负责管理一个IDAS网络，两块CPU之间通过双向RAM传输数据，确保在网络切换时，发送给DCS的数据始终是实时的，不间断的。
另外通讯模块的冗余性还包括向DCS系统发送数据的冗余性，通讯模块具有两个标准接口，可同时向两个DCS口发送数据。
二、解决与DCS的数据传输问题
前面概述内已提到，目前DCS系统的数据接口是单向的，而且只接收打包后的数据，对于DCS系统来讲这种数据传送方式是最简单、最可靠的一种方式。
IDAS远程I/O为了达到与DCS的可靠连接，采用通讯模块来实现这一功能，通讯模块把分散在现场的前置机数据采集来后进行数据打包，然后发送给DCS系统。
如果没有通讯模块，DCS系统只能对前置机逐个进行采集，这样做数据刷新周期将大打折扣，而且DCS系统还必须对采集来的数据进行整合、拼接。
如果一个系统的采集点数为500点，用25台前置机采集数据，用数据打包的方式来传送只需分4次（每个数据包为125点）就能完成500点的数据更新，如用逐个采集前置机的方式进行至少要用25次才能完成500点的数据更新。
可见通讯模块在数据整合和打包传送中所起的重要作用。
三、解决IDAS远程I/O与DCS系统接口的速率匹配问题
目前我公司推出的IDAS远程I/O的通讯速率为375kbps~1.25Mbps，也就是说
最低速率也要375kbps，但目前DCS系统提供的接口通讯速率为9.6kbps~115.2kbps，（以太网接口除外）其最高速率为115.2kbps还未达到IDAS网络的最低通讯速率，因此中间必须采用通讯模块来连接。
在这里有必要就IDAS网络的通讯速率与RS485标准通讯口的通讯速率作一下比较，大家都知道RS485标准口的通讯速率与通讯距离、网络节点数是成反比的，即通讯速率越高或节点数越多，通讯距离就越近，如通讯距离超过300米（现场应用时，通讯距离一般为600-1000米），节点数超过10个，那么其通讯速率只能小于或等于9.6kbps，这一指标无法满足工业测量实时性的要求，再加上标准RS485抗干扰能力差等因素，因此标准RS485接口很难在现场成功应用。
IDAS网络为了解决以上问题，对标准RS485的物理层作了重大开发和研制，形成了该产品的独特的新颖技术，并使这一技术在远程I/O的应用中得到充分的发挥。
高速的远程I/O优点还体现在能把现场数据实时的反应到DCS系统上，这一点采用RS485标准口通讯时无论如何也无法完成的。
例：
某数据采集系统的测点为500点，用25台前置机采集数据。
1、采用IDAS网络采集
IDAS网络通讯速率：
375kbps
25台前置机采集周期（即500点数据刷新时间）：
0.5秒
通讯模块与DCS通讯速率：
19.2kbps
每个数据包传送用时：
0.16秒
每个数据包之间的间隔：
0.04秒
500点数据传送周期：
（0.16+0.04）×4=0.8秒
2、采用RS485标准口采集
通讯速率：
9.6kbps
每台前置机的采集周期：
0.1秒
采集每台前置机之间的间隔：
0.04秒
500点数据传送周期：
（0.1+0.04）×25=3.5秒
从上述数据可以看出，采用RS485标准口采集数据，其刷新周期是相当慢的，DCS所得到的数据根本不是实时的数据。
由此可见，通讯模块为保证远程I/O向DCS系统传送数据的实时性起到了不可忽缺的作用。
四、解决IDAS网络在现场应用中的抗干扰问题
在IDAS远程I/O网络中，通讯模块、前置机、通讯线之间都经过了电气隔离，各前置机之间不存在共地问题，彻底避免了前置机之间的相互干扰和地线回流问题，使整个网络处于“全浮空”状态，确保网络通讯的可靠。
通讯模块与前置机之间的通讯采用特殊的调制解调电路和平衡差动传送方式，传输电平高，峰-峰值高达±12V（RS485的传输电平为±5V），加上完善的校验方法及自动重发技术，大大提高了网络通讯的抗干扰能力。
还有最重要的一点，这种特殊的通讯方式，确保了前置机与前置机之间互不通讯，更进一步确保了数据传输的可靠性。
五、解决IDAS远程I/O系统的故障自诊断和参数在线设置
通过通讯模块上的扩展串口，用户可在DCS系统数据传输不中断的情况下在线修改或设定前置机参数，同时还可以在线观察网络的自诊断信息，给系统的运行和维护带来极大的方便。
第三章主要技术指标
一、IDAS-2003高速抗干扰通讯模块技术指标
*硬件组成:
由低功耗、高可靠、能连续运行的单片机系统组成，
是IDAS-2002通讯转换口的升级换代产品。
*可挂前置机台数：
≤50台
*采集速率：
1000点/秒
*与DCS通讯方式：
标准RS485/232，标准以太网
*与DCS通讯协议标准MODBUS协议，TCP/IP协议
*与DCS通讯波特率：
9.6k～115.2kbps，10Mbps（以太网）
*与IDAS网通讯方式：
半双工异步通讯方式
*与IDAS网通讯波特率：
375kbps～1.25Mbps
*通讯电缆：
普通屏蔽双绞线
*最大通讯距离：
1200米
*冗余方式：
内置可自动切换的双CPU，两根IDAS网络线可自动切换，并可同时向两个DCS口发送数据
*状态指示：
LED指示灯
*供电电压：
100~265VAC、48~55Hz,200~300VDC，
具有过流、短路、过压等保护功能
*设置方式：
在线
*自诊断：
在线查看自诊断信息
二、环境条件
*功耗<2W
*工作方式连续
*可靠性指标MTBF72000Hr
*运行环境温度-20℃～+60℃（内控指标：
-20℃～+70℃）
*湿度相对湿度≤85%
*防护等级IP56（带防护外壳）
*重量≤0.5kg
*外形尺寸120×80×20（长×宽×高；单位：
mm）
第四章外形结构
一、IDAS-2003高速抗干扰通讯模块的外形结构
通讯模块的外形结构如下图：
IDAS-2003高速抗干扰通讯模块的外形
二、LED指示
IDAS-2003高速抗干扰通讯模块具有LED自诊断指示灯，位于通讯模块上部，其显示状态的意义见下表
第一个灯
第二个灯
A网工作指示灯
第三个灯
B网工作指示灯
电源指示
每秒闪动1次
每秒闪动10次
每秒闪动1次
每秒闪动10次
A网CPU工作
A网正在通讯
B网CPU工作
B网正在通讯
三、机械安装
IDAS-2003高速抗干扰通讯模块安装尺寸（mm）
安装地点：
集控室机房内，现场机柜内或现场直接安装（带防护外壳），但应注意避免安装在腐蚀性气体直接侵蚀或阳光直接照射的地方。
安装方式：
根据现场情况，通讯模块可采用悬挂、平置等多种方式。
安装时只需使用附带的扁钢将通讯模块固定在机柜内、墙上、栏杆上或其他合适的位置。
第五章网络连接
一、通讯接口
IDAS-2003高速抗干扰通讯模块具有二个（冗余）IDAS通讯接口，并支持双向配置，主要用于与IDAS前置机通讯。
该接口采用D型九针插头与IDAS通讯网络连接。
另外具有二个（冗余）RS485/232通讯接口，可采用标准的MODBUS协议，与DCS通讯，该接口采用D型九针插头与DCS接口连接。
如与DCS的通讯方式为以太网方式，则以上两个串口改为两个RJ45接口。
还具有一个扩展的RS485/232接口，主要用于IDAS网络的组态和维护。
该接口采用D型九针插头与外接笔记本连接，可在线修改或查看IDAS前置机的参数以及网络的诊断信息。
●IDAS-2003通讯模块与IDAS通讯网络连接的D型插座的管脚定义
通讯模块九针D型插座引脚
IDAS通讯双绞线分别接通讯模块插座上的“+”、“-”端，屏蔽层接“S”端；通常应在通讯模块处将通讯线屏蔽层单点接地。
IDAS-2003通讯模块上的两个IDAS通讯接口D型插座的作用是相同的。
●IDAS-2003通讯模块与DCS通讯接口及扩展笔记本接口采用标准RS485/232方式通讯时的接口管脚定义如下
RS232引脚图
RS485引脚图
●IDAS-2003通讯模块与DCS通讯接口采用标准以太网方式通讯时的接口管脚定义如下
RJ-45连接头外形
RJ-45接线示意图
二、网络连接
以上为IDAS远程I/O通过IDAS-2003高速抗干扰通讯模块与DCS系统连接的典型接法，根据现场不同的情况还有其他的连接方法请参照IDAS远程I/O硬件手册第十章
第六章通讯模块管理系统详述
一、IDAS-2003通讯模块功能简要说明
1、管理网络上的前置机,设置前置机参数。
一个IDAS-2003通讯模块可管理多达50台前置机和1000个系统测点。
2、通过前置机采集现场测点数据，将采集到的数据保存在内存。
3、通过RS485接口或以太网与DCS系统（或其它上位机）相连接，使用Modbus协议或TCP/IP协议与DCS系统进行通信。
响应DCS系统发送的请求，向DCS系统传送采集到的数据。
4、通过485接口与通讯模块管理终端相连，按受管理终端发送的命令，设置IDAS-2003通讯模块参数，在线设置和修改前置机参数。
5、IDAS-2003通讯模块为双机系统，互为备份。
二、IDAS-2003通讯模块软件
1、IDAS-2003通讯模块软件功能
IDAS-2003通讯模块运行时需要有关IDAS网络上各前置机的信息。
（1）前置机编号和优先级
指定IDAS-2003通讯模块进行自动采集的前置机地址编号，地址编号1—50。
如某前置机的地址编号未指定，通讯模块将不采集该前置机的数据。
每台前置机有一个采集优先级1—5,其含义是，优先级为n的前置机在一个采集周期中将被采集n次。
例如，若有下表中的前置机及优先级:
前置机
优先级
1
5
2
1
3
2
4
1
则每个采集周期将进行5+1+2+1=9次采集，在一个采集周期中，1号前置机将被采集5次，2号前置机将被采集1次，…。
由上可见，负责比较敏感数据采集的前置机优先级应较高，而一般的前置机优先级应较低。
（2）前置机各通道对应的测点号
由于Modbus协议需要通过测点号取值，而通讯模块需要通过前置机号进行采集，所以通讯模块需有一个前置机通道与测点号的对应表。
这个对应表可通过组态软件进行组态后，下载到通讯模块上，保存在EEPROM中，在运行时取出使用。
2、系统运行
IDAS-2003通讯模块在运行时，从管理终端接收参数，按照设定的参数运行。
3、双机运行的机制和采取的切换策略
a）IDAS-2003通讯模块在启动时，由CPU-A控制通讯模块运行，自动采集前置机数据，与上位机通信。
b）当CPU-A检测到网络故障，满足设定的切换条件时，系统将自动切换到CPU-B运行，由CPU-B采集前置机数据，与上位机通信。
c）同样，当CPU-B检测到网络故障，满足设定的切换条件时，系统将自动切换到CPU-A运行，由CPU-A采集前置机数据，与上位机通信。
d）在一个CPU发生故障停机时，系统将自动切换到另一CPU运行；
e）建议采取的策略是：
只设置CPU-A切换到CPU-B的条件，而不允许CPU-B切换到CPU-A，以免在故障时系统反复切换。
可根据情况设置。
三、IDAS通讯模块管理软件
1、IDAS通讯模块管理终端的系统配置
●硬件配置
主机IBM兼容PC机
●软件配置
操作系统WINDOWS98/NT4/2000
应用软件IDAS通讯模块管理系统
2、IDAS通讯模块管理系统的主要功能
IDAS通讯模块管理终端通过RS485接口与IDAS通讯模块相连接。
在必要时，可以对IDAS通讯模块进行管理。
在正式运行时，不需要管理终端的干预，IDAS通讯模块可以独立运行。
IDAS通讯模块管理系统的主要功能有：
1、生成测点数据库，数据库可以在线下载到IDAS通讯模块。
2、对IDAS前置机进行管理，设置前置机参数，调试、诊断、排除故障。
3、控制IDAS通讯模块，使IDAS通讯模块在运行时可以重新启动。
4、显示IDAS通讯模块的参数、内存，利于诊断和排除故障。
3、IDAS通讯模块管理系统的设置和使用
3.1系统安装
IDAS通讯模块管理终端运行的系统软件和应用软件包含下述文件：
WINDOWS操作系统95/98/NT4/2000
IdasTerm.exeIDAS通讯模块管理系统运行程序
Idrvcom.dllIDAS通讯模块通信程序
Dasdll.dllIDAS通讯模块管理系统动态链接库（与WDAS系统通用）
IdasTerm.cfgIDAS通讯模块管理系统参数文件
wdassysp.dbf测点数据库，格式同WDAS系统
Mfc42.dll其它通用的动态链接库
1、安装Wondows操作系统。
2、使用IDAS通讯模块管理系统安装盘，运行setup.exe,安装IDAS通讯模块管理系统,安装完成后，在WINDOWS的“开始程序”菜单中，增加菜单项“IDAS通讯模块管理系统”，在桌面增加“IDAS通讯模块管理系统”图标。
3.2系统设置
IDAS通讯模块管理终端系统运行时要设置的参数是与IDAS通讯模块通信时使用的串行口参数，具体参数为
串口号COM1,COM2,…等
波特率9600
数据位8
停止位1
奇偶校验无。
参数的设置可通过IDAS通讯模块管理系统直接完成，参见下一节的“串行口参数设置”。
3.3系统使用
点击菜单或桌面上图标“IDAS通讯模块管理系统”,系统显示IDAS通讯模块管理系统窗口,如下图所示。
管理系统在启动的过程中，同时装入系统测点库，并试图与IDAS通讯模块建立联系，如果联系失败，将显示适当的错误信息。
管理系统在安装完毕后首次启动时，测点库尚未建立，与IDAS通讯模块的联接参数还没有设置，但这并不影响IDAS通讯模块管理系统的启动。
待启动之后，再进行数据库的生成和参数设置。
下面逐项解释各菜单项的使用方法。
1、测点库修改
生成测点数据库。
其生成和修改方法与WDAS组态系统完全相同，设置方法请参照IDAS-2000软件手册。
涉及到的数据库只有测点数据库WDASSYSP.DBF。
设置测点数据时应注意以下事项：
（1）每个测点除测点号、前置机地址和通道号为必需的以外，其它的项不重要。
（2）设备点的计算机设备记录只有一条，代表IDAS通讯模块，其参数的设置如下图所示,其中:
本站设备编号为IDAS通讯模块的地址；
数据通信串口参数不需要（在这里设置的将不起作用）。
对话框中的其它参数都不需要。
（3）设备点中的前置机参数必须正确设置。
特别地，前置机设备新增加了一个参数：
采集优先级,优先级的含义见2.1节中“前置机参数”说明。
每个前置机都应指定一个非0优先级，如优先级为0,则该前置机将不会被IDAS通讯模块自动采集。
要注意适当选择优先级，高优先级的前置机不应太多。
（4）IDAS网络参数设置
在设备点中要配置两个IDAS网络设备，其设备类型为3，设备编号分别为1和2。
如下图中的IDAS_A和IDAS_B两个网络设备点：
将光标停在一个网络设备点上，点击工具条上的按纽
，显示对话框：
其中：
IDAS网络设备编号为1或2；
IDAS网I/O基地址对IDAS通讯模块不起作用；
当检测到通信故障的前置机数超过[n]台后判为IDAS网络故障，其中n为设置的台数；
若选中“允许IDAS网络故障后自动切换至其它IDAS网络”，则IDAS通讯模块按上一条规则判断网络故障后，自动切换到另一CPU运行。
最后一个选项“设置为系统启动时缺省运行的网络”不起作用。
2、串行口参数设置
用于配置IDAS通讯模块管理终端与IDAS通讯模块通信时使用的端口，用户根据实际
需要修改参数。
3、联接IDAS通讯模块
用于测试IDAS通讯模块管理终端与IDAS通讯模块是否已经接通。
如果出现错误，应检查串行口通信线路是否连接正确，参数设置是否正确。
联通后，系统将自动检测当前管理的是否为IDAS通讯模块。
根据返回值可判断当前联接的主机：
IDAS-IO-A当前活动的CPU为A;
IDAS-IO-B当前活动的CPU为B。
4、修改IDAS通讯模块时间
用于修改IDAS通讯模块系统时间。
管理终端系统首先从IDAS通讯模块取回系统的当前时间，用户作适当修改后，按确定键，IDAS通讯模块将被设置为新的时间。
注：
由于IDAS通讯模块在断电期间无法保持正确的日期和时间，所以每次重启动后，都必须使用本功能修改系统时间，否则系统时间将不正确。
但另一方面，如果认为IDAS通讯模块的日期和时间不重要，可以不用做本项修改。
5、IDAS网络管理
使用IDAS通讯模块管理系统可以直接对IDAS网络上的前置机进行管理，例如初始化、设置参数、传送前置机命令，显示前置机信息等。
6、下载前置机通道参数
管理终端上的数据库修改后，并没有马上传送到IDAS通讯模块，必须使用此项功能将数据库传送到IDAS通讯模块。
传送到通讯模块的参数有3类：
（1）前置机各通道对应的测点号
（2）各前置机的优先级
（3）IDAS通讯模块与DCS的通信参数。
在传送参数至IDAS通讯模块的同时，将每个前置机的通道参数传送到前置机，如工作方式、计算公式等,设置前置机的工作参数。
两个CPU必须各作一次参数下载操作，一个CPU下载完后，将系统切换到另一CPU（切换方式见下面的第12条），再下载一次。
注：
由于IDAS通讯模块无法保存所有测点的参数，所以IDAS通讯模块在正常运行前，至少要进行一次本项操作，每当修改测点库后，必须重新执行一次本操作。
7、清除IDAS接口EEPROM
在多次下载参数或其它故障后，IDAS通讯模块上的EEPROM中的参数可能比较乱，可以使用本操作全部清除EEPROM的内容后，再下载参数。
8、IDAS通讯模块重新启动
管理终端使用此功能可使IDAS通讯模块当前联机的CPU重新启动，相当于系统的热启动。
9、IDAS通讯模块参数显示
显示IDAS通讯模块参数：
显示与DCS系统通信参数；
显示IDAS通讯模块内存：
显示内部RAM，外部RAM和EEPROM的内容；
显示IDAS通讯模块设备状态：
显示IDAS通讯模块在采集前置机时返回的积压前置机状态。
10、暂停和重启动IDAS通讯模块自动采集
在停止IDAS自动采集后，可以观察到对应的指示灯每秒一次闪动。
重新启动采集后，指示灯将快速闪动。
11、ModBus测试
模拟DCS系统使用Modbus第3号功能从IDAS通讯模块取数。
用于测试IDAS通讯模块。
12、IDAS网络切换
人工干预，在A，B两个CPU之间进行切换。
点击菜单”IDAS网络切换…”后，系统显示如下对话框，再点击“切换”按纽，则通讯模块将切换到另一CPU运行。
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