BAS-T通讯模件在水电站的设计应用

1 引言

本文以罗克韦尔自动化公司生产的1746-BAS-T(以下简称BAS-T)模件为例，详细介绍了PLC通讯模件在水电厂监控系统中的实际应用。
通常，水电站先通过变送器把电压、电流、功率因数、频率、有功功率、无功功率等交流量信号转换为模拟量信号，然后再连接到PLC的模入模件，由PLC完成数据采集。对于一组PT、CT信号，如果按照这种方式，监控系统至少需配置6块变送器，占用10个PLC模入模件通道。现在，只需要一台交流采样装置就能够同时采集上述的交流量信号，但是通常交流采样装置只有一个通讯输出端口，无法输出模拟量。如果PLC能够与交流采样装置直接通讯，那么上面的问题就迎刃而解。

2 BAS-T模件软硬件介绍
2.1 BAS-T模件硬件介绍
罗克韦尔自动化公司生产的BAS-T模件是用于SLC500系列PLC的一种高性能的通讯模件。BAS-T模件具有两个可编程的串口，支持RS-232、RS-422、RS-485通讯。它可以通过1746 I/O背板与一个SLC500 CPU通讯或者通过它自带的DH485端口与DH485网络通讯。在BAS-T模件内部有24kB电保持RAM，还可以选用8kB或32KkB的非电保持内存模块。BAS-T模件具有八个LED灯用来指示其工作状态。BAS-T模件的外观如图1。LED灯定义如图2。

图1 BAS-T模件外观

图2 BAS-T模件指示灯定义

2.2 BAS-T模件通讯端口特性
(1) PRT1:电隔离端口
可与用户设备通讯，同时也是模件的编程端口。支持RS-232、RS-422、RS-485方式通讯，可选波特率300~19200bps。
(2) PRT2:电隔离端口
可与用户设备通讯或者以AB DF1规约与MODEM通讯。支持RS-232、RS-422、RS-485方式通讯，可选波特率300~19200bps。(注意:当PRT2采用AB DF1规约通讯时，DH485端口通讯会被禁止。)
(3) DH485:非电隔离端口
与DH485网络连接，但不能直接接入DH485网络，必须通过1747-AIC模块才能接入DH485网络。
2.3 BAS-T模件的编辑软件
罗克韦尔自动化公司为BAS-T模件提供了一套BASIC开发软件——1747-PBASE，该软件工作于MS-DOS环境下，可以用来配置BAS-T模件，还可以编译、上传、下载BASIC程序。

3 BAS-T模件在实际工程中的应用
在湖北燕子桥水电站监控系统中，机组LCU采用了SLC500系列PLC，并安装了BAS-T模件，外部安装了一台珠海派诺公司生产的型号为PMAC9900的交流采样装置采集机组的三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率、功率因数等交流量信号。BAS-T模件与PMAC9900装置进行通讯，读取PMAC9900装置测量的交流量信号。
3.1 硬件连接
(1) PMAC9900装置采用了标准的MODBUS通讯规约，支持RS-485通讯接口。首先设置PMAC9900的通讯参数如下:
波特率:9600bps
站地址:1
(2) 将BAS-T模件的PRT1作为编程端口，PRT2作为设备通讯口，通过RS-485方式连接交流采样装置，DH485端口未使用。通过BAS-T模件上的跳线设置通讯参数如下:
PRT1:RS-232方式，默认的通讯参数。
PRT2:RS-485方式，ASCII通讯口。
(3) 将BAS-T模件和PMAC9900装置按照图3所示方式连接。

图3 设备连接

3.2 BAS-T模件软件编程
(1) BAS-T模件采用专用的BASIC语言，BASIC语言首先使用“PUSH”命令设置参数，然后通过“CALL”命令执行操作。具体格式如下:
PUSH x //设置指令的参数
CALL y //执行代号为y的指令
(2) 在MS-DOS环境下运行PBASE.exe，编辑并编译完成后的程序如下:
0 REM BTRAN V1.03 ,C:ABBASIC9900.BDL,01-03-04,01:36PM
//软件编译信息
10 MODE(PRT2,19200,N,8,1,N,R)
//设定通讯端口和通讯参数
20 PUSH 1
30 CALL 37
//清除PRT2的input buffer
40 PUSH 3
50 CALL 120
//清除SLC的M0 file和M1 file(注1)
60 PUSH 4
70 PUSH 1
80 PUSH 0
90 PUSH 0
100 PUSH 1
110 CALL 23
//将SLC的M0 file中存储的数据通过PRT2发送出去
120 POP SOK
//输出CALL 23指令执行的结果
130 PUSH 2
140 PUSH 65
150 PUSH 0
160 PUSH 1
170 PUSH 0
180 PUSH 0
190 PUSH 1
200 CALL 22
//将通过PRT2接受到的数据传输到SLC的M1 file中
210 POP ROK
//输出CALL 22指令执行的结果
220 PUSH 1
230 CALL 37
240 GOTO 240
//实现程序自动循环执行(注2)
>>EOF<<
//程序结束符
注1:M0 file和M1 file是CPU与BAS-T模件进行数据交换的数据存储文件。
注2:BAS-T模件通过特定的语言格式实现模件程序的自动循环执行，使BAS-T模件能够不断的读取PMAC9900装置的数据。
(3) 用1747-CP3通讯电缆连接BAS-T模件的PRT1和编程电脑的串口1，通过PBASE软件将上面编译好的程序下载到BAS-T模件。

3.3 PLC软件编程
(1) 硬件配置
BAS-T模件读取PMAC9900装置数据时发出的信文长度为8字节，需要占用4个字寄存器;PMAC 9900装置正常返回数据的信文长度为65字节，需要占用33个字寄存器;加上BAS-T模件对信文字数的统计占用1个字寄存器，所以M0 length和M1 length均设为34个字(该长度只需大于实际信文长度即可)。在PLC编程软件RSLogix500中按图4所示方式配置BAS-T模件。

图4 在RSLogix500中配置BAS-T模件

(2) 软件编程
●组织通讯信文。在M0:1.0放入数据的总长度，然后将需要通过串口发出的信文依次放入M0:1.1开始的地址，每个地址放入2个字节。
●数据放入之后将1/7置1，通知BAS-T模件要发送的信文已经正确的放入地址中。
●BAS-T模件将指定字节数目的数据通过串口2发送出去。
●外部设备收到正确的信文后，按照通讯规约返回相应的信文。
●BAS-T模件将串口2上收到的数据写入M1 file，并在第一个字地址中放入接收到数据的总字节数。
●BAS-T模件将I:1/9置1，通知CPU接收到的信文已经正确的放入地址中。
●CPU将M1 file中的信文取出处理，并将1/9置1，通知BAS-T模件已经将数据取出。
编程实例如图5。

图5 SLC中的软件编程

3.4 系统运行情况
燕子桥水电站自2004年投运至今，BAS-T模件工作正常，与PMAC9900交流采样装置之间的通讯数据传输没有出现过故障。事实证明BAS-T通讯模件对于水电站监控系统应用是安全可靠的，完全可以替代传统“变送器+模入模件”的连接方式而成为更加经济、高效的解决方案。

4 结束语
PLC通讯模件的使用可以使PLC快速的获取大量的外部数据，使数据采集更迅速;通过在SLC中编程还可以实现BAS-T模件的一个串口同时和数个外部设备进行通讯。
相比常规的硬接线连接方式，使用BAS-T通讯模件只需要放置一根通讯电缆，不再需要其他硬接线和变送器，不占用模入模件通道，节省了硬件成本。PLC通讯模件的使用也提高了水电站的自动化水平，降低了设备维护、检修成本。