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摘要：本文就西門子S7-300系列PLC與智能流量計(jì)之間的通信，介紹如何實(shí)現(xiàn)Modbus和PROFIBUS DP協(xié)議設(shè)備的相互通信、上海泗博自動(dòng)化的Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160在其中的應(yīng)用，以及這兩種不同通信協(xié)議的通信方式。
關(guān)鍵詞：Modbus協(xié)議 PROFIBUS DP協(xié)議 Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP 串口轉(zhuǎn)PROFIBUS DP PM-160
背景：隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)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(luò)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(chǔ)上，不斷深化企業(yè)綜合自動(dòng)化系統(tǒng)，加強(qiáng)安全控制系統(tǒng)的應(yīng)用，提高企業(yè)基礎(chǔ)自動(dòng)化和先進(jìn)控制水平，以增強(qiáng)企業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本應(yīng)用案例是西門子 S7-300 PLC與智能流量計(jì)通過(guò)泗博自動(dòng)化的Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUSD DP網(wǎng)關(guān)在石油化工行業(yè)間的通訊。上海泗博自動(dòng)化技術(shù)有限公司為該用戶現(xiàn)場(chǎng)提供了一系列的通信解決方案。
本文以智能流量計(jì)為例，介紹如何通過(guò)上海泗博自動(dòng)化技術(shù)有限公司的Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160構(gòu)建Modbus從站設(shè)備（各種現(xiàn)場(chǎng)儀表等）與控制設(shè)備PLC（西門子 S7-300）之間的通信。
系統(tǒng)要求：
通過(guò)西門子S7-300 PLC監(jiān)控流量計(jì)的溫度，壓力，瞬時(shí)值，累計(jì)流量等。流量計(jì)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?jǐn)?shù)據(jù)如下圖所示：
系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)：
根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)需要監(jiān)控流量計(jì)的參數(shù)情況，每臺(tái)Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)（PM-160）的Modbus/RS485端口允許連接6臺(tái)流量計(jì)（6臺(tái)流量計(jì)的RS485端口通過(guò)首尾連接的方法連接到PM-160的RS485端口上），現(xiàn)場(chǎng)18臺(tái)流量計(jì)共使用了3臺(tái)Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP 網(wǎng)關(guān)（PM-160）。在網(wǎng)關(guān)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(yè)面進(jìn)行相關(guān)硬件組態(tài)和編程（根據(jù)網(wǎng)關(guān)PM-160對(duì)應(yīng)的GSD文件，在PROFIBUS DP主站網(wǎng)絡(luò)下組態(tài)3個(gè)PROFIBUS DP從站）后即可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸。
系統(tǒng)要求采集的部分?jǐn)?shù)據(jù)如又右圖所示：
流量計(jì)顯示：
在如下圖所示界面，該流量計(jì)顯示了4行數(shù)據(jù)，第1行代表的是第一路采樣信號(hào)值（流量），第2行代表的是第二路采樣信號(hào)值（溫度），第3行代表的是瞬時(shí)值，第4行代表的是累計(jì)流量值。其中，第三路采樣信號(hào)值需要通過(guò)儀表設(shè)置才能查看。
系統(tǒng)要求采集的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下圖所示：
軟件配置：
PMG-123是上海泗博自動(dòng)化提供的免費(fèi)配置軟件，用戶可在該配置軟件中配置Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160的相關(guān)參數(shù)及讀寫命令，建立6臺(tái)從站流量計(jì)的Modbus寄存器起始地址和網(wǎng)關(guān)PM-160的內(nèi)存地址的映射關(guān)系。配置界面如下所示：
Modbus寄存器起始地址和網(wǎng)關(guān)PM-160的內(nèi)存地址的映射關(guān)系可根據(jù)用戶實(shí)際需要手動(dòng)分配或者使用軟件的“自動(dòng)映射”功能實(shí)現(xiàn)。按用戶現(xiàn)場(chǎng)需要，在配置軟件中每個(gè)節(jié)點(diǎn)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(shí)值”，第二條命令讀取“累計(jì)流量”。在該項(xiàng)目中，用戶使用的是軟件的“自動(dòng)映射”地址功能。
step7組態(tài)：
在S7-300 PLC的硬件組態(tài)界面中，導(dǎo)入Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160的GSD文件后，在PROFIBUS DP總線下組態(tài)3個(gè)PROFIBUS DP從站（PM-160），其中，每個(gè)從站對(duì)應(yīng)的地址應(yīng)該與網(wǎng)關(guān)PM-160按鈕的設(shè)置值（即網(wǎng)關(guān)正常運(yùn)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(gè)Modbus從站需要上傳數(shù)據(jù)的總的字節(jié)長(zhǎng)度）拖動(dòng)到網(wǎng)關(guān)PM-160對(duì)應(yīng)的槽位中，建立PROFIBUS DP主站I/O映射區(qū)和每個(gè)PROFIBUS DP從站（PM-160）內(nèi)存地址的映射關(guān)系。組態(tài)好后編譯下載到PLC即可開始數(shù)據(jù)調(diào)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(guān)系，假設(shè)其中一臺(tái)PM-160的PROFIBUS DP地址為11，所連接的6臺(tái)Modbus從站流量計(jì)的站地址分別為1～6，則這6臺(tái)從站Modbus寄存器地址和PLC映射區(qū)地址對(duì)應(yīng)關(guān)系如表所示：
用戶只需要對(duì)照上表中Modbus寄存器地址對(duì)應(yīng)的PLC地址，在PLC中對(duì)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行尋址即可完成相應(yīng)數(shù)據(jù)的采集和監(jiān)控。
如上圖所示，在該界面，可實(shí)現(xiàn)對(duì)Modbus從站流量計(jì)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(shè)置的Modbus從站寄存器地址和PLC中I/O數(shù)據(jù)映射關(guān)系，PLC輸入映射地址PIW256、PIW258對(duì)應(yīng)的兩個(gè)字是Modbus從站地址為1的流量計(jì)的“第一路采樣壓力值”，對(duì)應(yīng)于流量計(jì)的顯示的1.000Kpa；PLC輸入映射地址PIW260、PIW262對(duì)應(yīng)的兩個(gè)字是Modbus從站地址為1的流量計(jì)的“第二路采樣溫度值”；PLC輸入映射地址PIW264、PIW266對(duì)應(yīng)的兩個(gè)字是Modbus從站地址為1的流量計(jì)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(duì)應(yīng)的兩個(gè)字是Modbus從站地址為1的流量計(jì)的“瞬時(shí)值”，依次類推。通過(guò)在PMG-123中配置的Modbus相關(guān)命令對(duì)應(yīng)的Modbus從站寄存器地址數(shù)據(jù)都能夠在PLC對(duì)應(yīng)的I/O映射區(qū)地址中實(shí)現(xiàn)采集和監(jiān)控。
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