1、就 西门子 S7-300 系列 PLC 与 横河 CS3000 型 DCS集散控制系统的之间的通信 ，介绍如何实现Modbus和 Profibus-DP 协议设备的相 互通信、上海泗博自动化的 Modbus转 Profibus-DP 网关 PM-160 在其中的应用，以及这两种不同通信协议的通信方式。; |3 O4 B; H# N * F | Y. K7 j _; m) M; _7 pPROFIBUS 现场总线通讯协议包括三个主要部分：0 h( x8 S- u% J3 ! i1 j(1). Profibus-DP：主站和从站之 间采用轮循的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信；(
2、2). PROFIBUS PA：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯；(3). PROFIBUS FMS：定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换；9 m8 H E1 P+ i* I0 B+ o其中，Profibus-DP 是高速网络，通讯速率达到 12M。Profibus-DP 可以连接远程 I/O、执 行机构、智能马达控制器、人机界面 HMI、阀门定位器、变频器等智能设备， 一条Profibus-DP 总线可以最多 连接 123 个从站设备。Profibus-DP 的拓扑结构可 以是总线型、星型和树型，通讯介
3、质可以是屏蔽双绞线、光纤，也支持红外传输，采用双绞线时，不加中继器最远通讯距离可达 1.2 公里，最多可以采用9 个中继器，最远通讯距离可达 9 公里。采用光纤时，最远通讯距离可达 100 公里以上，其中采用多膜光纤，两点间最远距离可达 3 公里，采用单膜光纤时，两点间最远距离可达 3 公里。 ! m/ A% B9 Z4 U) T% T: |9 Q2.2 Modbus协议简介 Modbus协议是一种适 用于工业控制领域的主从式串口通讯协议，它采用查询通讯方式进行主从设备的信息传输，可寻址 1-247 个设备地址范围。协议包括广播查询和单独设备查询两种方式，二者区别就是广播查询不需要从设备回应信
4、息，主、从设备查询通讯过程见图 2： $ 0 B- d; T7 n, I/ Modbus协议常用功能 码如图 3 所示： 9 + v* K* m5 n图 3 Modbus协议常用功能码 Modbus协议有两种传 输模式：ASCII 模式和 RTU 模式。同波特率下，RTU 模式较ASCII 模式能传输更多的数据，所以工业网络大都采用 RTU 模式。RTU 模式下的信息传输报文格式如图4： 2 o5 q* Y图 4 Modbus RTU 信息报文格式 $ p4 7 k# f3 k它没有起始位和停止位，而是由至少 3.5 个字符间隔时间作为信息的起始和结束标志。信息帧所有字符位由 16 进制字符
5、0-9、A-F 组成。 Modbus RTU 通讯协议帧结构：6 h- P+ J: j) Q U$ a1 F图 5 RTU 通讯协 议帧格式 6 P. 8 R p; M7 hPM-160 提供 RS485/RS422/RS232 三种串口，Modbus 从站、主站设备以及 用户非标串口设备可以通过这三种接口实现与网关 PM-160 的连接通讯。PM-160 没有内置终端 电阻，在进行RS485 通信时，请注意在 RS485 总线终端各添 加一个终端电阻（120 欧姆）。2、Modbus转 Profibus-DP 网关 PM-160 的软件配置1) 使用配套软件设置 PM-160 的现场总新和
6、子网相关参数和命令 通过拨码开关将 PM-160 设置为配置状 态，打开安装的配置软件（产品光盘或者访问http:/ ）：“ r4 C/ t1 H当实现 PLC与 DCS 通信时，子网协议类型设置为 Modbus从站，并设置串口通 信波特率、数据位、奇偶校验位、停止位、PM-160 作为 Modbus 从站的地址、通信接口。其中，串口通信波特率、数据位、奇偶校验位、停止位的设置应该和所连接的 Modbus 主站设备（DCS）一致； 图 8 PM-160 在 Modbus 侧作Modbus 从站（连接 PLC 和DCS） * S4 B2 q/ R: b) n( 当实现 PLC与 Modbus设备
7、通信时，子网协议类型 设置为 Modbus主站，并设置串口通 信参数、通讯传输模式、通信接口等。其中，串口通信参数的设置应该和所连接的 Modbus从站设备一致：2 v t5 d7 n f* _8 F+ c+ B* 图 9 PM-160 在 Modbus 侧作Modbus主站（连接 PLC 和Modbus从站）: 6 m. * “ A+ |当实现 PLC与非标协议设备通信时，子网协议类型设置为通用模式，并设置串口通信参数、控制方式、通信接口等。其中，串口通信参数的设置应该和所连接的非标串口设备（现场智能仪表）一致：PM-160 支持的通用模 式即透明传输模式，用户可通过数据中的数据长度和事务序
8、列号以判断数据完整性和是否是一帧新的数据。 图 11 通用模式 7 中对网关 PM-160 进行组态设置 7 的硬件组态界面，导入 PM-160 对应的 GSD文件，把 PM-160 的配置文件添 加到 STEP7 的设备配置库中。用户可在硬件组态界面找到注册的设备：Catalog- Profibus-DP-Additional Field Devices-General-CONVERTER- PM-160。 8 % V“ B A) ! M1 Y9 R图 12 组态界面 # o) X* _, M! Q$ m) Y% K将 PM-160 添加到 STEP7 的组态页面后，可以插入相应的数据块进行
9、映像区地址映射。PM-160 提供的数据块 如下： ) X7 f1 ) K/ a% 图 13 PM-160 提供的 数据块% l6 N9 Y1 o: p7 9 n. z6 2 推动需要的输入输出数据块到网关对应的槽位。如下图所示，将数据块“24Words Input，24Words Output”拖动到 Profibus-DP 从站地址为 3的 PM-160 的槽位中，此时，对应的映射区地址分别为 256，PLC 程序需通过 PIW256（PIB256）或者 PQW256（PQB256）对相应的数据进行寻址访问。 7 F0 I. c, N+ q$ k/ Z图 14 PLC 映像区起始地址（命令
10、配置） 四. 数据读写- R% Q; % a! d A- N/ X1、DCS 读写 PLC 数据 5 z2 v G1 ?7 e7 u# a P$ Y9 g; g+ ( q% L3 T$ XDCS 作为 Modbus主站通过 PM-160 读写 PLC 数 据，使用 04H 功能码读数据，对应的寄存器起始地址为 0H（30001H），使用 10H（03H）功能码写数据，对应的寄存器起始地址为0H（40001H）。# S5 G+ * . K3 f$ t- V* l2、PLC 读写现场智能仪表数据 C0 ?! M G5 x, D5 r9 G1) PLC 读写 Modbus从站设备数据PM-160 发
11、送 Modbus 主站指令读写现场串口设备数据。映像区起始地址和网关内存映射起始地址对应关系如下：以图 14 中的配置为例。 . C) T$ t- Q9 “ h5 A . P& _0 J五. 结束语 ，Modbus转 Profibus-DP 网关 PM-160 扮演了三种角 色：建立 Modbus主站和 Profibus-DP 主站之间的连接通信（Modbus主站模式）；建立 Modbus从站和 Profibus-DP 主站之间的连 接通信（Modbus从站模式）；建议非标串口 设备和 Profibus-DP 主站之间的连 接通信（通用模式）。自本通信系统运行以来，整个系统通讯正常，有效保证了整个水利工程控制系统的正常运行。使用上海泗博自动化的 Modbus转 Profibus-DP 网关可以极大 地方便自动化工业现场的控制和操作。
