文章总结横河DCS系统与MODBUS RTU、MODBUS TCP和FF现场总线设备通讯故障的原因及处理方法。
1、Modbus RTU：那些踩过的坑
①RS232和RS485到底差在哪？
RS232的电压信号从参考地来。信号发送端参考发送端的地，信号接收端参考接收端的地。如果这两个点的接地电位相同，电压就一样。否则就会产生干扰。
RS485发送信号时，分成正信号和负信号。接收端对这两个信号做减法。所以即使有干扰，做完减法之后不影响信号传输。
RS232是Full-Duplex传输。信号线至少包含发送、接收和地线三根。RS485是Half-Duplex传输。信号线包含正负两根线，不能同时发送和接收。RS485有多点通讯功能。RS232只允许点对点通讯。
②非标子系统通讯的经验
横河CS3000通过Modbus(ALR121)与基于STARDOM或其他PLC的子系统通讯是标准的、很方便的。但如果子系统是基于单片机控制的非标系统，情况就不一样了。
某制药项目的真空泵系统，DCS控制泵启停、本地/远程切换、跟踪泵故障信号、显示泵压力和转速(1DO/3DI/2AI)。虽然基于Modbus协议，但通讯参数可以自定义。
通讯DI/DO的地址不能设计在一个word里。定义通讯I/O之前，必须和子系统厂家确认波特率、校验位、数据位、停止位和接线方式。因为一个主机带多个从机，可以加大Response Timeout的值。
③RS485接线：交叉接法
RS485接口接线必须交叉：T+(Multiplexer)接T-(No.4)，T-(Multiplexer)接T+(No.3)。波特率、数据格式、总线格式和总线控制的DIP开关设置，必须和Multiplexer及通讯卡保持一致。
④SIS作为子系统与第三方DCS的RS485通讯
双方通讯卡件配置相同时，通讯不能成功建立。SIS的ALR121卡件上接收信号(RCV)正常，发送信号(SND)灯不亮。第三方DCS通讯卡件COM741上对应通讯灯显示不正常。
接线方式：TX+与RX+相连(白线)，TX-与RX-相连(蓝线)。ALR121正端连对方负端，负端连对方正端。
通讯成功建立之后，如果第三方COM741出现短暂的failure状态，Master和Slave来回切换。此时需要调整COM741的参数：相应时间和间隔时间。
2、Modbus TCP：那些"玄学"通讯故障
①OMNI流量计的协议陷阱
OMNI Flow Computer使用32位寄存器，采用OMNI Mode协议，不是标准Modbus协议。CENTUM VP从来没有和这种PLC通讯过，不建议为此申请特殊许可。
在OMNI流量计手册发现里面有"Modicon Compatible Mode"。OMNI默认配置：1data=1register×32bits。Modicon兼容模式：1data=2registers×16bits(共32bits)。
在FAT期间，和客户一起在PLC软件里找到了这个设置。把默认Omni Mode改为"Modbus RTU (Modicon Compatible)"模式，通讯成功。
DCS端需要做两处修改： Modbus地址需要减1，比如OMNI里的"5125"在DCS里改成"5124"。起始地址为5时，数据类型为32-bit signed，Reverse设为"2:No"；起始地址为7时，数据类型为32-bit floating，Reverse选"3:Words"。
②AS-I网关的"PLC模式"陷阱
AS-I主站的配置看起来没问题，但无法与DCS正常通讯。折腾了几天，从IFM厂家得到信息：把Gateway模式改为OFF模式。PLC Gateway模式设置只是用于和SIMATIC S7通讯。和横河DCS通讯需要把PLC设置设为OFF模式。
③子系统做主机时DCS的尴尬
某LNG项目中，一个子系统DCM(数据采集和监控)是Modbus主机。DCS通讯卡不能直接做Modbus从站，除非申请特殊许可。选用WAGO PLC做通讯中间件，低成本解决了这个问题。
3、FF现场总线设备调试流程
某大型乙烯项目大规模采用FF现场总线控制技术，生产装置全部使用FF总线设备。以下是该项目总结的FF设备调试流程和常见问题
①设备调试基本流程
链接和调试FF总线设备，首先应分配总线网段地址，以便DCS系统能访问它。在调试过程中，必须使现场FF设备中的参数和DCS中组态的相同位号FF设备的参数一致。设备调试后再将该参数下装到现场设备中。
将FF总线现场设备连接到总线电缆上。检查新安装的总线设备的参数。通过网络通讯在DCS的"未调试现场总线设备目录"下方就可以看到这台新安装设备的参数。
在调试该设备时，FF现场设备中的参数保持不变，并覆盖掉DCS组态的相同位号的现场总线设备的参数(表示现场总线设备内的参数上载到DCS中相同位号的现场总线设备内)。
确认总线设备处于备用状态。在调试总线设备前，将此总线设备处于备用状态。要确定总线设备是否处于备用状态，可选择未调试现场总线设备目录，从菜单栏中点击View/Details，确定右边的"Type"栏的下方出现"Standby Fieldbus Device(备用现场总线设备)"说明。
对调试FF现场设备点击"Finish"，表示参数上载结束。这种操作是逐台表进行，不可以批量进行，操作1台表所需时间取决于这台FF现场设备内组态的功能块数量、复杂程度，以及FF现场设备切换到不同状态所需的时间。
组态并下载到FF现场设备。FF现场设备调试后，点击"configure"按钮，组态资源块和传感器块的参数。这里的"组态"是设定FF现场设备内的其他参数，例如：变送器温度许可报警值等。在DCS的CPU中还组态阀门定位器的PID控制模块、DO、DI模块，变送器的AI模块等。将这些功能块下载现场设备，下载的速度取决于DCS数据库工作是否繁忙，一般需要几分钟时间。
②现场常见问题与原因分析
在DCS的资源管理器上可以发现一些总线网段上有故障标记，这表示在这个网段上存在FF现场设备不正常情况，例如通讯不正常、总线现场设备丢失等。
一些供货商的FF现场设备DD文件版本与DCS总线版本不匹配，造成通信不正常，时好时坏，在网段上时有丢失情况。这个问题由有关供货商与DCS的供货商配合处理解决。
4、FF现场总线：更多调试细节坑
①FF差压表的报警值超限
部分FF差压和流量表在初次Initial Download过程中会出现HH/HI/LL/LO warning。Initial Download可以正常完成，但部分参数没有下装到FF表，下装结束后对应位号面板会出现O/S。这是DCS系统组态与现场仪表的量程不一致造成的。
解决方法：将仪表的tuning报警值修改至量程范围内，即可解决，不需要重新下装control drawing和FF。更改之后，在Fieldbus Builder中选中对应仪表，右键upload block parameter，查看对应HI_HI_LIM/HI LIM已经更改写入到现场FF仪表，重新打一下AUT模式，O/S便会消失。
②FF温度显示偏差3~5度
部分FF总线温度变送器，在回路测试中发现现场本地显示和DCS显示存在偏差，总是有3~5℃范围的显示偏差。检查发现现场使用了3线制PT100和2线制TC型传感器。
在Fieldbus Builder中检查传感器配置类型是否和现场接线一致。RTD类型传感器通常使用3 wire type。热电偶需确认sensor type和现场传感器一致，使用下拉菜单选择"T/C K"或"T/C R"类型。确认后将修改下装到现场FF仪表。
③FF下装的正确顺序
新连接到DCS的FF现场总线仪表首次下装时，一定是先进行Initial Download。所谓Initial Download，就是将现场FF仪表的参数读取到系统并和DCS系统设定的参数做对比，并将系统参数设置到现场FF仪表。
④FF阀门下装的注意事项
现场一定先做好上电并现场手动自检，然后DCS做Initial Download。不管FO、FC阀门，最后SV、MV、PV的值都是一致的，并与现场开度也是一致的。
⑤FF故障安全处理
5、横河DCS通讯故障速查表
处理通讯故障最怕的不是协议不标准，是最标准的协议配了个不标准的参数。
