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摘要：本文就西門子S7-300系列PLC與智能流量計之間的通信，介紹如何實現(xiàn)Modbus和PROFIBUS DP協(xié)議設備的相互通信、上海泗博自動化的Modbus轉PROFIBUS DP網(wǎng)關PM-160在其中的應用，以及這兩種不同通信協(xié)議的通信方式。
關鍵詞：Modbus協(xié)議 PROFIBUS DP協(xié)議 Modbus轉PROFIBUS DP 串口轉PROFIBUS DP PM-160
背景：隨著計算機技術迅速發(fā)展，石油化工儀表自控系統(tǒng)也逐漸向數(shù)字化、網(wǎng)絡化、模型化、智能化方向發(fā)展。石化企業(yè)在發(fā)展現(xiàn)有信息系統(tǒng)的基礎上，不斷深化企業(yè)綜合自動化系統(tǒng)，加強安全控制系統(tǒng)的應用，提高企業(yè)基礎自動化和先進控制水平，以增強企業(yè)的市場競爭力。本應用案例是西門子 S7-300 PLC與智能流量計通過泗博自動化的Modbus轉PROFIBUSD DP網(wǎng)關在石油化工行業(yè)間的通訊。上海泗博自動化技術有限公司為該用戶現(xiàn)場提供了一系列的通信解決方案。
本文以智能流量計為例，介紹如何通過上海泗博自動化技術有限公司的Modbus轉PROFIBUS DP網(wǎng)關PM-160構建Modbus從站設備（各種現(xiàn)場儀表等）與控制設備PLC（西門子 S7-300）之間的通信。
系統(tǒng)要求：
通過西門子S7-300 PLC監(jiān)控流量計的溫度，壓力，瞬時值，累計流量等。流量計的通訊接口為RS485，采用的是Modbus RTU通訊協(xié)議。
系統(tǒng)要求采集的部分數(shù)據(jù)如下圖所示：
系統(tǒng)實現(xiàn)：
根據(jù)現(xiàn)場需要監(jiān)控流量計的參數(shù)情況，每臺Modbus轉PROFIBUS DP網(wǎng)關（PM-160）的Modbus/RS485端口允許連接6臺流量計（6臺流量計的RS485端口通過首尾連接的方法連接到PM-160的RS485端口上），現(xiàn)場18臺流量計共使用了3臺Modbus轉PROFIBUS DP 網(wǎng)關（PM-160）。在網(wǎng)關PM-160的配置軟件PMG-123中配置Modbus讀寫命令及串口通信參數(shù)，在PLC的組態(tài)頁面進行相關硬件組態(tài)和編程（根據(jù)網(wǎng)關PM-160對應的GSD文件，在PROFIBUS DP主站網(wǎng)絡下組態(tài)3個PROFIBUS DP從站）后即可實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
系統(tǒng)要求采集的部分數(shù)據(jù)如又右圖所示：
流量計顯示：
在如下圖所示界面，該流量計顯示了4行數(shù)據(jù)，第1行代表的是第一路采樣信號值（流量），第2行代表的是第二路采樣信號值（溫度），第3行代表的是瞬時值，第4行代表的是累計流量值。其中，第三路采樣信號值需要通過儀表設置才能查看。
系統(tǒng)要求采集的部分數(shù)據(jù)如下圖所示：
軟件配置：
PMG-123是上海泗博自動化提供的免費配置軟件，用戶可在該配置軟件中配置Modbus轉PROFIBUS DP網(wǎng)關PM-160的相關參數(shù)及讀寫命令，建立6臺從站流量計的Modbus寄存器起始地址和網(wǎng)關PM-160的內存地址的映射關系。配置界面如下所示：
Modbus寄存器起始地址和網(wǎng)關PM-160的內存地址的映射關系可根據(jù)用戶實際需要手動分配或者使用軟件的“自動映射”功能實現(xiàn)。按用戶現(xiàn)場需要，在配置軟件中每個節(jié)點配置了兩條讀命令，第一條命令連續(xù)讀取“第一路采樣”、“第二路采樣”、“第三路采樣”以及“瞬時值”，第二條命令讀取“累計流量”。在該項目中，用戶使用的是軟件的“自動映射”地址功能。
step7組態(tài)：
在S7-300 PLC的硬件組態(tài)界面中，導入Modbus轉PROFIBUS DP網(wǎng)關PM-160的GSD文件后，在PROFIBUS DP總線下組態(tài)3個PROFIBUS DP從站（PM-160），其中，每個從站對應的地址應該與網(wǎng)關PM-160按鈕的設置值（即網(wǎng)關正常運行狀態(tài)下數(shù)碼管的顯示值）一致。分別將需要的數(shù)據(jù)塊（6個Modbus從站需要上傳數(shù)據(jù)的總的字節(jié)長度）拖動到網(wǎng)關PM-160對應的槽位中，建立PROFIBUS DP主站I/O映射區(qū)和每個PROFIBUS DP從站（PM-160）內存地址的映射關系。組態(tài)好后編譯下載到PLC即可開始數(shù)據(jù)調試通訊。組態(tài)界面如下所示：
按照“PMG-123配置界面”和“STEP7硬件組態(tài)界面”的配置關系，假設其中一臺PM-160的PROFIBUS DP地址為11，所連接的6臺Modbus從站流量計的站地址分別為1～6，則這6臺從站Modbus寄存器地址和PLC映射區(qū)地址對應關系如表所示：
用戶只需要對照上表中Modbus寄存器地址對應的PLC地址，在PLC中對相關數(shù)據(jù)進行尋址即可完成相應數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。
如上圖所示，在該界面，可實現(xiàn)對Modbus從站流量計數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。根據(jù)在PMG-123及STEP7組態(tài)界面中設置的Modbus從站寄存器地址和PLC中I/O數(shù)據(jù)映射關系，PLC輸入映射地址PIW256、PIW258對應的兩個字是Modbus從站地址為1的流量計的“第一路采樣壓力值”，對應于流量計的顯示的1.000Kpa；PLC輸入映射地址PIW260、PIW262對應的兩個字是Modbus從站地址為1的流量計的“第二路采樣溫度值”；PLC輸入映射地址PIW264、PIW266對應的兩個字是Modbus從站地址為1的流量計的“第三路采樣壓力值”，在儀表顯示界面中并未顯示；PLC輸入映射地址PIW268、PIW270對應的兩個字是Modbus從站地址為1的流量計的“瞬時值”，依次類推。通過在PMG-123中配置的Modbus相關命令對應的Modbus從站寄存器地址數(shù)據(jù)都能夠在PLC對應的I/O映射區(qū)地址中實現(xiàn)采集和監(jiān)控。
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