| 1746-NGAIC模塊 |
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聚福興工控配件
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1746-NGAIC模塊; 1746-NGAIC模塊 .jpg) 一、 引言 現(xiàn)代工業(yè)的迅速發(fā)展，不斷促進著自動化控制技術(shù)及設(shè)備通信技術(shù) 的發(fā)展。當前，PLC、DCS、智能儀表等已 應(yīng)用到現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，并發(fā)展到由上述設(shè)備相互協(xié)同、共同面向整個生產(chǎn)過程的分布式工業(yè)控制系統(tǒng)。在此系統(tǒng)中，現(xiàn)場總線通信技術(shù)至關(guān)重要。本文就某水利站分布式控制系統(tǒng)項目，介紹上海泗博自動化的Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP協(xié)議網(wǎng)關(guān)設(shè)備的應(yīng)用。 二、系統(tǒng)組成 1、系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 本系統(tǒng)構(gòu)成如圖1，其中略去了西門子S7-300PLC之外的其它現(xiàn)場級控制設(shè)備。系統(tǒng)上位機采用橫河CS3000型DCS集散控制系統(tǒng)，實現(xiàn)對整個水利項目進行集中監(jiān)控。下位機之一采用的是西門子S7-300系列PLC，實現(xiàn)對現(xiàn)場各種智能儀表，包括現(xiàn)場電機、智能開關(guān)、變頻器、傳感器等執(zhí)行、檢測設(shè)備的啟？刂啤⑿畔⒉杉炔僮。 圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu) 在上圖所示系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，現(xiàn)場各種智能儀表（采用的是Modbus協(xié)議或者各種非標協(xié)議，接口為RS485、RS422或者RS232）都能夠通過上海泗博自動化的通用串口（Modbus/RS485/RS422/RS232）轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160連接到西門子S7-300PLC。此時，網(wǎng)關(guān)PM-160在串口側(cè)的協(xié)議類型為Modbus主站或者通用模式。橫河DCS對西門子S7-300PLC的數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控同樣需要使用上海泗博自動化的通用串口（Modbus/RS485/RS422/RS232）轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160，此時，網(wǎng)關(guān)PM-160在串口側(cè)的協(xié)議類型為Modbus從站。 2、通信網(wǎng)絡(luò)組成 2.1 Profibus協(xié)議簡介 PROFIBUS 是目前上通用的現(xiàn)場總線標準之一，以其 的技術(shù)特點、嚴格的認證規(guī)范、開放的標準、眾多廠商的支持和不斷發(fā)展的應(yīng)用行規(guī)，已成為 重要的和應(yīng)用 的現(xiàn)場總線標準。 PROFIBUS 現(xiàn)場總線通訊協(xié)議包括三個主要部分： PROFIBUS DP：主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應(yīng)用于自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通信。 PROFIBUS PA：電源和通信數(shù)據(jù)通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統(tǒng)中單元級和現(xiàn)場級通訊。 PROFIBUS FMS：定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動化系統(tǒng)中系統(tǒng)級和車間級的過程數(shù)據(jù)交換 其中，PROFIBUS-DP 是高速網(wǎng)絡(luò)，通訊速率達到12M。PROFIBUS-DP 可以連接遠程I/O、執(zhí)行機構(gòu)、智能馬達控制器、人機界面HMI、閥門器、變頻器等智能設(shè)備， 一條PROFIBUS-DP 總線可以 多連接123 個從站設(shè)備。PROFIBUS-DP 的拓撲結(jié)構(gòu)可以是總線型、星型和樹型，通訊介質(zhì)可以是雙絞線、光纖，也支持紅外傳輸，采用雙絞線時，不加中繼器 遠通訊距離可達1.2 公里， 多可以采用9 個中繼器， 遠通訊距離可達9 公里。采用光纖時， 遠通訊距離可達100 公里以上，其中采用多膜光纖，兩點間 遠距離可達3 公里，采用單膜光纖時，兩點間 遠距離可達3 公里。 2.2 Modbus協(xié)議簡介 Modbus協(xié)議是一種適用于工業(yè)控制領(lǐng)域的主從式串口通訊協(xié)議，它采用查詢通訊方式進行主從設(shè)備的信息傳輸，可尋址1-247個設(shè)備地址范圍。協(xié)議包括廣播查詢和單獨設(shè)備查詢兩種方式，二者區(qū)別就是廣播查詢不需要從設(shè)備回應(yīng)信息，主、從設(shè)備查詢通訊過程見圖2： 圖2 Modbus主、從設(shè)備查詢響應(yīng) 圖2 Modbus主、從設(shè)備查詢響應(yīng) Modbus協(xié)議常用功能碼如圖3所示： 圖3 Modbus協(xié)議常用功能碼 Modbus協(xié)議有兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式較ASCII模式能傳輸更多的數(shù)據(jù)，所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)大都采用RTU模式。RTU模式下的信息傳輸報文格式如圖4： 圖4 Modbus RTU信息報文格式 它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為信息的起始和結(jié)束標志。信息幀所有字符位由16進制字符0-9、A-F組成。 Modbus RTU通訊協(xié)議幀結(jié)構(gòu)： 圖5 RTU通訊協(xié)議幀格式 圖5 RTU通訊協(xié)議幀格式 Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數(shù)據(jù)示例：主設(shè)備查詢。 圖6 主設(shè)備查詢格式 Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數(shù)據(jù)示例：從設(shè)備響應(yīng)。 圖7 從設(shè)備響應(yīng)格式 2.3 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成及硬件介紹 如圖1所示，在該系統(tǒng)設(shè)計中有兩個網(wǎng)絡(luò)使用了上海泗博自動化的Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160。網(wǎng)關(guān)在這兩個網(wǎng)絡(luò)中的作用不一樣，其中：在上層網(wǎng)絡(luò)中（建立西門子S7-300PLC和橫河DCS連接通信），Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160在Modbus側(cè)做Modbus從站，在Profibus-DP側(cè)做從站，建立Profibus-DP主站（西門子S7-300 PLC）和Modbus主站（橫河CS3000）的通信。DCS通信部分采用橫河型號為ALR121的通信模塊，并配套橫河提供的Modbus通信軟件包，該通信模塊通信數(shù)據(jù)容量為4000字。通過上海泗博自動化的網(wǎng)關(guān)配置軟件對PM-160進行相關(guān)配置，將DCS的讀、寫指令及數(shù)據(jù)做相應(yīng)轉(zhuǎn)換、存儲，并映射到西門子PLC的輸入、輸出映像區(qū)，以實現(xiàn)對上下位機控制信息的實時傳輸。 在下層網(wǎng)絡(luò)中（建立西門子S7-300PLC和現(xiàn)場智能儀表的連接通信），Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160在Modbus側(cè)做Modbus主站，在Profibus-DP側(cè)做從站，建立Modbus從站（現(xiàn)場各種智能儀表（現(xiàn)場電機、智能開關(guān)、變頻器、傳感器等））與Profibus-DP主站（西門子S7-300PLC）的通信。串口網(wǎng)絡(luò)（現(xiàn)場智能儀表）設(shè)備接口為RS485或者RS232，它們都可以通過上海泗博自動化的Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160實現(xiàn)與西門子S7-300PLC的連接通信。其中，通過使用網(wǎng)關(guān)的配套配置軟件對PM-160進行相關(guān)配置，將需要采集的從站設(shè)備信息通過網(wǎng)關(guān)讀、寫命令及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換、存儲，映射到西門子PLC的輸入、輸出映射區(qū)，以實現(xiàn)PLC對現(xiàn)場智能儀表數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。 三、 Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160的配置 PM-160是通用型Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，在網(wǎng)關(guān)RAM中建立了Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的映射數(shù)據(jù)區(qū)，由軟件實現(xiàn)Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)交換。凡具有RS485/422/232接口的設(shè)備（Modbus協(xié)議或者非標協(xié)議）都可以通過PM-160與現(xiàn)場總線Profibus-DP互聯(lián)。其中，PM-160在與Profibus-DP通訊是作為Profibus-DP從站，PM-160在與串口設(shè)備通信時，可以作Modbus主站、Modbus從站，也支持與非標串口設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)透明傳輸。通過在西門子STEP7中注冊網(wǎng)關(guān)PM-160的GSD文件，即可在該編程軟件中對該網(wǎng)關(guān)進行相關(guān)硬件和軟件配置，完成相應(yīng)的通訊功能。請見如下詳細的硬件和軟件配置方法： 1、Modbus轉(zhuǎn)Profibus-DP網(wǎng)關(guān)PM-160的硬件配置 PM-160的Profibus-DP從站地址可以通過網(wǎng)關(guān)的硬件旋碼開關(guān)或者配置按鈕來設(shè)置。旋碼開關(guān)有兩位，左側(cè)位設(shè)置地址高位（十位），右側(cè)位設(shè)置地址低位（個位）。通過撥碼開關(guān)可設(shè)置網(wǎng)關(guān)PM-160處于正常運行狀態(tài)或者配置狀態(tài)。當PM-160處于配置狀態(tài)時，用戶可通過配套配置軟件設(shè)置相關(guān)讀寫命令和參數(shù)。 PM-160自帶標準Profibus-DP接口，用戶可使用標準Profibus-DP連接頭和標準的Profibus-DP電纜將其連接至Profibus-DP現(xiàn)場總線中。 PM-160提供RS485/422/232三種串口，Modbus從站、主站設(shè)備以及用戶非 |
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