高速抗干扰通讯模块1.docx

1、高速抗干扰通讯模块1IDAS-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111、IDAS-2003通讯

2、模块软件功能112、系统运行113、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121、IDAS通讯模块管理终端的系统配置122、IDAS通讯模块管理系统的主要功能123、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

3、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

4、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ID

5、AS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

6、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375kbps1.25Mbps，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9.6 kbps115.2 kbps，（以太网接口除外

7、）其最高速率为115.2 kbps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

8、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：375 kbps25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

9、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

10、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

11、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： 9.6k115.2kbps ，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： 375kbps1.25Mbps* 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

12、发送数据* 状态指示： LED指示灯* 供电电压： 100265V AC 、 4855Hz , 200300V DC，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 1208020(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-20

13、03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

14、、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。 ID

15、AS-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

16、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

17、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150。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15, 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152132

18、41 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

19、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

20、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、

21、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.exe IDAS通讯模块管理系统运行程序 Idrvcom.dll IDAS通讯模块通信程序Dasdll.dll IDAS通讯模块管理系统动态链接库(与WDAS系统通用) IdasTerm.cfg IDAS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

22、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

23、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

24、、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

25、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

26、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

27、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

28、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

29、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。