CN114899950A - 一种基于wincc采集电力通讯管理机转发modbus-rtu数据的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS‑RTU数据的方法，本发明所述方法包括以下步骤：安装一个可支持MODBUS‑RTU通讯的智能设备，所述智能设备用于发出下线MODBUS‑RTU两线RS‑485信号；对所述智能设备配置串口服务器，所述串口服务器用于将所述下行MODBUS‑RTU两线RS‑485信号转换为上行MODBUS‑RTU以太网信号；所述上行MODBUS‑RTU以太网信号通过虚拟串口工具，将以太网虚拟成串口；通过Kepware软件采集所述串口服务器虚拟的以太网串口的通讯数据；所述Kepware软件作为OPC Server，WINCC作为OPC Client进行OPC通讯。本方法可广泛应用于各种高压设备的电力后台监测，可及时发现高压设备隐患，快速反应，采用高效的处理措施，减少事故发生。
Description
技术领域
本发明涉及通讯管理技术领域，具体涉及一种基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法。
背景技术
现在使用较多的珠海万利达综保装置、通讯管理机装置，均存在不同程度的限制情形，如制氧站6000制氧的高压系统使用珠海万利达的综保，前几年高压后台电力监测系统故障后，再也未恢复起来，无法进行高压系统的电力监测监控；2万制氧的高压系统也使用珠海万利达的综保，配置有高压后台电力监测系统，但后期新投用的高压柜综保装置，无法扩展到高压后台电力监测系统中，功能不完整；炼铁新区的电拖设备高压系统，使用的是珠海万利达的通讯管理机，但只配备了1台后台机，不能实现远程的电拖高压系统的电力监测监控，导致高压系统已出现隐患而因发现不及时，反应不及时，不能采取高效、果断的应急处置措施，实现减少事故发生的最终目的。
比如申请公布号为CN109633336B的发明公开了高压电气智能监测系统，包括螺旋支架、放置架以及智能监测系统本体，螺旋支架的表面扣接有扣板，扣板的表面开设有伸缩孔，伸缩孔的内部插接有搭接杆，搭接杆与伸缩孔之间粘接有拉伸弹簧，且搭接杆焊接在放置架的表面上，放置架的内部放置有智能检测装置，且放置架的上部搭接有盖板，盖板的表面螺接有紧固螺钉，紧固螺钉的底部贯穿盖板螺接在放置架的顶面上，盖板的板面上开设有配合螺孔；该发明提出的高压电气智能监测系统同时监测高压电气设备内部的环境信息和电路信息，监测模块将监测到的环境信息和电路信息传输给中央处理器，中央处理器分析后经控制模块做出相应的调整。该发明虽然能自动对电路和设备信息检测并调整，但该系统无法将相关数据直观显示给后台或由后台工作人员进行实时监测，当设备发生较大隐患时，自动处理能力不足，或会造成事故发生。
又如申请公布号为CN106781761A的发明公开了一种具有Web功能的自动化实训平台，它涉及自动化类专业实验设备；它采用组态软件Wincc开发，实训平台中集成了多种智能设备驱动；项目开发采用Wincc的图形编辑器及编写脚本程序来实现，组态界面可通过Web服务器及网络与远程监控端实现远程登录；远程监控端通过安装Wincc web navigator客户端，即可实现与远程实验室Web服务器通讯，进行项目访问和设备操作；组态软件Wincc及Web服务器安装在PC机中，实训平台控制器与相应的实验设备连接，设备操控可远程登录操作，也可通过Wincc界面、触摸屏界面及控制器软件进行操控。但发明的适用范围较窄，若想要对电力监测设备后台进行监控，该平台难以对从机变量直观应用，功能不完整。且该发明的适用对象侧重应用于智能设备的功能性监测，无法对电力后台系统进行监测，功能不完整。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法，通过对MODBUS-RTU数据进行一系列处理，使能够转化成为西门子WINCC软件可以配置通讯管理驱动进行直接通讯的变量组，进而实现两种不同系统之间的交互通讯。
为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法，通过以下步骤来完成：
1)安装支持MODBUS-RTU通讯的智能设备，该智能设备可发出下线MODBUS-RTU两线RS-485信号；
2)通过Modscan软件对智能设备进行数据通讯测试，若测试失败，通过检查设备接口连接或检测Modscan软件串口参数与从机设置是否一致，若测试正常，则进行下一步配置串口服务器；
3)为该智能设备上配置串口服务器，该串口服务器用于将上述下行MODBUS-RTU两线RS-485信号转换为上行MODBUS-RTU以太网信号，该处的串口服务器使用的是MOXA串口服务器；
4)通过MOXA串口服务器的Real COM工作模式和TCP Server工作模式，使上行MODBUS-RTU以太网信号通过虚拟串口工具，并将以太网虚拟成串口；
5)步骤4)中串口服务器的虚拟串口连接完成后，使用Modscan软件进行数据通讯测试，测试正常则进行下一步操作，若测试失败，可通过检测串口服务器接口连接、检测Modscan软件设置的串口参数与串口服务器设置是否一致从而进行调试；
6)通过Kepware软件采集串口服务器虚拟的以太网串口的通讯数据，Kepware软件采集上述通讯数据后，通过运行监视查看采集是否正常、质量是否良好，如果正常则通过OPC Client对OPC Server进行测试，观察数据通讯是否正常；
7)将Kepware软件作为OPC Server，WINCC作为OPC Client进行OPC通讯；
8)WINCC在系统参数中可查看到待链接的OPC服务器，WINCC软件与OPC Server的通讯链接建立完成后，操作人员可在WINCC中直接调用链接中的变量；
9)WINCC与OPC Server的通讯链接建立完成后，在WINCC图形编辑器中设计和电力通讯管理机高压后台系统风格相同的界面，便于各级人员监测监控。
进一步地，MOXA串口服务器的Real COM工作模式，是通过与MOXA串口服务器配套的DrvMgr软件添加虚拟串口，在DrvMgr软件的设备管理器中进行虚拟串口的连接使用完成的。
MOXA串口服务器的TCP Server工作模式，是通过有人的USR-VCOM软件添加虚拟串口，在USR-VCOM软件的设备管理器中添加虚拟串口的TCP Client连接完成的；
上述方法同样能够适用于采集高压系统综保装置、电表的标准MODBUS-RTU数据、非标准MODBUS-RTU数据、电力DLT-6451997/2007的智能RS-485通讯数据。
本发明可用于多种形式的高压后台电力监测系统中，但目前市面上的高压系统与电力后台监测系统常为统一配置，若电力后台监测系统发生严重性故障，则无法进行高压系统的电力监测监控。而且高压装置的监测常针对于高压装置的功能性进行监测，而非对其后台电力变化一同检测，功能较为单一。如申请公布号为CN113125499A的发明公开了一种高压套管表面污秽监测系统及其监测方法，该发明包括信息采集模块、信息融合处理模块、信息传输模块和后台服务器。该发明当高压套管表面积污过多时，能自动向运行线路发出报警信息，从而能在一定程度上降低因高压套管积污过多引起的电力故障，保证电力系统的正常运行。但该发明为防止电力故障仅以监测高压套管表面油污进行判断，而没有对高压线电力情况直观实时监测，功能较为单一，且操作人员仅能收到油污过多的报警信息，无法获得此时的电力情况，缺乏远程后台电力监测功能。
同样的，申请公布号为CN106790222B的发明公开了一种MODBUS/全互联制造网络信息服务适配器及其实现方法，该适配器将MODBUS网络设备接入基于IPv6的全互联制造网络。其实现方法完成了MODBUS设备与全互联制造网络的互联互通；通过构建信息模型映射模块，将MODBUS信息转换成XMPP和TR069信息流。该适配器实现了从基于IPv6的全互联制造网络对MODBUS设备进行统一监控与管理。但该方法仍无法实现从客户端对MODBUS数据转换后的变量组直接进行通讯，仍需要通过以TR069为管理协议的全互联制造网络，方能实现对MODBUS设备的统一监控与管理。
而本发明所提出的技术方案不仅能应用于MODBUS数据，同样可以采集到高压系统综保装置、电表等标准MODBUS-RTU数据、非标准MODBUS-RTU数据、电力DLT-6451997/2007等智能RS-485通讯数据。本发明可适用于多种高压设备的电力后台监测应用中，替代不能继续工作的高压系统配套电力监测设备，将所获得的变量数据直观显示到电力检测后台WINCC平台的显示器上，便于工作人员监测，适用范围广。本发明中对MODBUS-RTU数据进行处理后，可成为西门子WINCC软件配置通讯管理驱动进行直接通讯的变量组，本方法是较为稳定、安全的新方法。因此，本领域的技术人员在现有技术的基础上不容易想到上述可广泛应用于各种高压设备的电力后台监测的新方法，本方法可及时发现高压设备隐患，快速反应，采用高效的处理措施，减少事故发生。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
本发明的实质是，基于WINCC平台的OPC通讯来实现西门子WINCC采集串口服务器的透传通讯数据。本发明是通过对MODBUS-RTU数据进行一系列处理，使能够转化成为西门子WINCC软件可以配置通讯管理驱动进行直接通讯的变量组，进而实现两种不同系统的交互通讯，是工业自动化控制系统和电力变配电系统进行通讯的较为稳定、安全的新应用和新方法。本方法可以实现远程的电拖高压系统的电力监测监控，及时发现高压设备隐患，快速反应，采取高效、果断的应急处置措施，实现减少事故发生的最终目的。
通过该方法，可以实现西门子WINCC软件通讯连接电力通讯管理机转发的MODBUS-RTU数据，如此，经过拓展延伸后，同样可以采集到高压系统综保装置、电表等标准MODBUS-RTU数据、非标准MODBUS-RTU数据、电力DLT-6451997/2007等智能RS-485通讯数据，起到整合电力、能源等多种类系统的目的，便于不同岗位操作人员的及时协同，在保障生产顺行的基础上，并在智能数据采集自动化系统升级、智能集控方面，搭建齐备的自动化控制系统环境和基础，通过不断的建设完善各种类系统的集中监测监控，作为创新点，持续推进智能化、信息化和自动化系统升级，逐步向智能制造企业迈进，转化并实现持续的经济效益提升和管理升级。
附图说明
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明。
图1是本发明的整体流程示意图。
图2是本发明中Kepware软件处理流程示意图。
图3是本发明中WINCC软件处理流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例和附图进一步清楚阐述本发明的内容，但本发明的保护内容不仅仅局限于下面的实施例。在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。
实施例
参阅图1-图3，本实施例所提供的一种WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法，主要包括以下几个步骤：
1)本实施例中的智能设备使用的是智能万能输入显示控制仪，该智能设备可发出下线MODBUS-RTU两线RS-485信号；
2)通过Modscan软件对智能设备进行数据通讯测试，若测试失败，通过检查设备接口连接或检测Modscan软件串口参数与从机设置是否一致，若测试正常，则进行下一步配置串口服务器；
3)智能设备上配置有串口服务器，该串口服务器用于将上述下行MODBUS-RTU两线RS-485信号转换为上行MODBUS-RTU以太网信号，该处的串口服务器使用的是MOXA串口服务器；
4)上行MODBUS-RTU以太网信号通过虚拟串口工具，将以太网虚拟成串口，该处虚拟化串口方式包括两种工作模式：MOXA串口服务器的Real COM工作模式，通过与MOXA串口服务器配套的DrvMgr软件添加虚拟串口，在DrvMgr软件的设备管理器中进行虚拟串口的连接使用；MOXA串口服务器的TCP Server工作模式，通过有人的USR-VCOM软件添加虚拟串口，在USR-VCOM软件的设备管理器中添加虚拟串口的TCP Client连接；
5)所述串口服务器的虚拟串口连接完成后，使用Modscan软件进行数据通讯测试，测试正常则进行下一步操作，若测试失败，可通过检测串口服务器接口连接、检测Modscan软件设置的串口参数与串口服务器设置是否一致从而进行调试；
6)通过Kepware软件采集串口服务器虚拟的以太网串口的通讯数据，Kepware软件采集通讯数据后，通过运行监视查看采集是否正常、质量是否良好，均正常则通过OPCClient对OPC Server进行测试，观察数据通讯是否正常；
7)Kepware软件作为OPC Server，WINCC作为OPC Client进行OPC通讯；
8)WINCC在系统参数中可查看到待链接的OPC服务器，WINCC软件与OPC Server的通讯链接建立完成后，操作人员可在WINCC中直接调用链接中的变量；
9)WINCC与OPC Server的通讯链接建立完成后，在WINCC图形编辑器中设计和电力通讯管理机高压后台系统风格相同的界面，便于各级人员监测监控。
本实施例中，上述步骤6)中使用Kepware软件配置串口采集，运行监视，并自动生成Kepware OPC Server的内容具体如下：
1)创建Device：创建New Device，Device Mode选为MODBUS，Device ID就是Slave地址，其他选项保持默认；
2)创建Tag：Kepserver无需考虑如何发送功能码，直接建Tag即可，Kepserver提供快速选择工具用于组态Address，其与MODBUS寻址方式一致；
3)串口配置完成后，点击保存，再点击quick client，运行监视，查看串口采集是否正常，质量是否良好，均正常则进行下一步OPC Client测试；
4)OPC Client测试正常，Kepware软件便可作为OPC Server进行通讯。
同样的，在本实施例中，上述步骤7)中WINCC的OPC变量管理配置、图形运行系统的画面设计内容具体如下：
1)打开或新建一个WINCC项目，打开变量管理界面；
2)通过变量管理通道添加新的驱动程序，添加一个新的OPC通道，系统会自动生成一个“OPC GROUPS”；
3)打开“系统参数”界面，在“系统参数”界面可看到本机或网络中的OPC服务器，添加所述OPC服务器即可；
4)单击“浏览服务器”，在弹出窗口中勾选“读访问”、“写访问”，类型选择“所有类型”；
5)点击下一步，弹出窗口内可查看所选OPC服务器中的所有变量，选中所有你需要通讯的变量，单击“添加条目”，若之前未建立OPC链接，它会提示操作人员创建一个新链接，点击确定，修改OPC链接名称；
6)修改完名称后，它会弹出一个新的窗口，此处可以添加变量的前缀和后缀，此处选择不添加，点击完成，WINCC与所选OPC服务器通讯链接就建立完毕了；
7)我们可以在WINCC中直接调用所述OPC服务器链接中的变量。
本发明所述方法同样可以适用于采集高压系统综保装置、电表等标准MODBUS-RTU数据、非标准MODBUS-RTU数据、电力DLT-6451997/2007等智能RS-485通讯数据。
最后说明的是，上述实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，本领域普通技术人员对本发明的技术方案所做的其他修改或者等同替换，只要不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应该涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法，其特征在于包括以下步骤：
1)安装支持MODBUS-RTU通讯的智能设备，该智能设备可发出下线MODBUS-RTU两线RS-485信号；
2)通过Modscan软件对智能设备进行数据通讯测试，若测试失败，通过检查设备接口连接或检测Modscan软件串口参数与从机设置是否一致，若测试正常，则进行下一步配置串口服务器；
3)为该智能设备上配置串口服务器，该串口服务器用于将上述下行MODBUS-RTU两线RS-485信号转换为上行MODBUS-RTU以太网信号，该处的串口服务器使用的是MOXA串口服务器；
4)通过MOXA串口服务器的Real COM工作模式和TCP Server工作模式，使上行MODBUS-RTU以太网信号通过虚拟串口工具，并将以太网虚拟成串口；
5)步骤4)中串口服务器的虚拟串口连接完成后，使用Modscan软件进行数据通讯测试，测试正常则进行下一步操作，若测试失败，可通过检测串口服务器接口连接、检测Modscan软件设置的串口参数与串口服务器设置是否一致从而进行调试；
6)通过Kepware软件采集串口服务器虚拟的以太网串口的通讯数据，Kepware软件采集上述通讯数据后，通过运行监视查看采集是否正常、质量是否良好，如果正常则通过OPCClient对OPC Server进行测试，观察数据通讯是否正常；
7)将Kepware软件作为OPC Server，WINCC作为OPC Client进行OPC通讯；
8)WINCC在系统参数中可查看到待链接的OPC服务器，WINCC软件与OPC Server的通讯链接建立完成后，操作人员可在WINCC中直接调用链接中的变量；
9)WINCC与OPC Server的通讯链接建立完成后，在WINCC图形编辑器中设计和电力通讯管理机高压后台系统风格相同的界面，便于各级人员监测监控。
2.根据权利要求1所述的基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法，其特征在于：MOXA串口服务器的Real COM工作模式，是通过与MOXA串口服务器配套的DrvMgr软件添加虚拟串口，在DrvMgr软件的设备管理器中进行虚拟串口的连接使用完成的。
3.根据权利要求1所述的基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法，其特征在于：MOXA串口服务器的TCP Server工作模式，是通过有人的USR-VCOM软件添加虚拟串口，在USR-VCOM软件的设备管理器中添加虚拟串口的TCP Client连接完成的。
4.根据权利要求1所述的基于WINCC采集电力通讯管理机转发MODBUS-RTU数据的方法，其特征在于：上述方法同样能够适用于采集高压系统综保装置、电表的标准MODBUS-RTU数据、非标准MODBUS-RTU数据、电力DLT-6451997/2007的智能RS-485通讯数据。
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