江 滔，王文平，滕靜波

（東方汽輪機(jī)有限公司裝備能源部，四川德陽 618000）

0 引言

上海泗博PM-160 通信網(wǎng)關(guān)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)所連接的PLC 和串口設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程獲取實(shí)時(shí)I/O 數(shù)據(jù)、狀態(tài)等設(shè)備信息。PM-160 可連接多個(gè)具有Modbus/RS-485/RS-422 接口的設(shè)備到Profibus-DP，或者一對(duì)一連接RS-232 接口設(shè)備，即將Modbus/RS-485/RS-232/RS-422 網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)換為Profibus-DP 網(wǎng)絡(luò)。在該項(xiàng)目中采用這種網(wǎng)絡(luò)方式，即可實(shí)現(xiàn)PLC 對(duì)中頻加熱電源的信號(hào)監(jiān)控與功率給定。

1 通信總線以及通信轉(zhuǎn)換介紹

現(xiàn)場(chǎng)總線是近年來廣泛使用的工業(yè)數(shù)據(jù)總線，主要用于解決工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場(chǎng)控制設(shè)備和高級(jí)控制系統(tǒng)之間的信息數(shù)據(jù)傳遞問題。由于現(xiàn)場(chǎng)總線簡(jiǎn)單、可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等一系列突出的優(yōu)點(diǎn)，受到眾多廠商的重視。其中Profibus-DP 和Modbus是現(xiàn)場(chǎng)總線主要的兩種協(xié)議。

Profibus-DP 是PLC 控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)中經(jīng)常用到的總線通信協(xié)議，其傳輸速率9.6 kbps～12 Mbps，傳輸距離達(dá)到1000 m，可以連接127 個(gè)站點(diǎn)，并且傳輸速率快、診斷功能強(qiáng)，在西門子控制器中被廣泛應(yīng)用。

Modbus 是一種現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通用的串行傳輸協(xié)議，被廣泛應(yīng)用于儀器儀表。該協(xié)議分為ASCII 和RTU 通信模式，支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485 和以太網(wǎng)設(shè)備。在該項(xiàng)目中中頻電源就是采用支持Modbus 協(xié)議的RS-485 通信方式。

但是上述兩種總線通信方式并不能直接通信，需要采用Profibus 轉(zhuǎn)Modbus 網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換器，通過該網(wǎng)關(guān)將帶有RS-485 串口的Modbus 協(xié)議設(shè)備連接到Profibus 總線上進(jìn)行通信，從而實(shí)現(xiàn)Profibus-DP 的PLC 控制器對(duì)Modbus 串口設(shè)備的遠(yuǎn)程監(jiān)控，遠(yuǎn)程獲取實(shí)時(shí)I/O 數(shù)據(jù)、狀態(tài)等設(shè)備信息的功能。

2 系統(tǒng)硬件配置

系統(tǒng)硬件包括：S7-400CPU 一件，型號(hào)為6ES7414-2XL07-0AB0；通信網(wǎng)關(guān)1 個(gè)，型號(hào)為PM-160；中頻加熱電源1 套；DP電纜1 根；DP 通信插頭2 個(gè)，型號(hào)為6ES7972-0BA41-0XA0。

3 實(shí)施方案

3.1 硬件連接（圖1）

圖1 電氣連接圖

PM-160 網(wǎng)關(guān)安裝于中頻電源柜內(nèi)，因該中頻電源支持Modbus/RS485通信方式，故采用RS-485 接口連接方式。同時(shí)網(wǎng)關(guān)與PLC 的Profibus-DP通信采用標(biāo)準(zhǔn)通信電纜以及標(biāo)準(zhǔn)通信插頭，確保兩者的通信連接無誤（圖2）。

圖2 PM-160 網(wǎng)關(guān)接線

3.2 網(wǎng)關(guān)配置

PM-160 網(wǎng)關(guān)采用自帶配置軟件PMG-123，通過該軟件設(shè)置Modbus 和Profibus-DP 現(xiàn)場(chǎng)總線的相關(guān)參數(shù)及命令，通過“映射”關(guān)系實(shí)現(xiàn)兩者之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。

（1）對(duì)總線側(cè)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置：PM-160 的DP 從站地址為“40”（需要在Step 7 軟件中設(shè)置的DP 地址值），參數(shù)配置選項(xiàng)“通過Profibus 主站的組態(tài)軟件設(shè)置”（圖3）。設(shè)置完成后PM-160 將進(jìn)行“40”與“-P”交替閃爍，其中“40”顯示為當(dāng)前網(wǎng)關(guān)DP 地址，“-P”為“通過Profibus 主站的組態(tài)軟件設(shè)置”。

圖3 現(xiàn)場(chǎng)總線設(shè)置

（2）對(duì)Modbus 串口側(cè)進(jìn)行設(shè)置：協(xié)議類型選擇“Modbus 主站”，根據(jù)中頻電源串口通信說明書設(shè)置通信波特率“9600”，數(shù)據(jù)位“8”，奇偶檢驗(yàn)方式“無”，停止位“1”，通信傳輸模式“RTU”以及通信接口“RS-485”（圖4）。

圖4 Modbus 串口側(cè)設(shè)置

（3）節(jié)點(diǎn)設(shè)置：添加一個(gè)與中頻電源RS-485 模塊相同的地址節(jié)點(diǎn)“2”，然后添加命令Modbus 功能碼“03H 讀保存寄存器”，并根據(jù)中頻加熱電源串口通信說明書設(shè)置Modbus 寄存器起始地址“17”（寄存器地址=寄存器編號(hào)18-1），該寄存器含義為“運(yùn)行狀態(tài)說明值”（圖5），數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)“1”（代表一個(gè)寄存器1個(gè)字）。最后設(shè)置內(nèi)存映射起始地址“0H”（PM-160 數(shù)據(jù)緩存區(qū)的地址），該地址將與S7-400 硬件設(shè)置中的設(shè)備地址相對(duì)應(yīng)，寄存器設(shè)置如圖6 所示。

圖5 中頻電源運(yùn)行狀態(tài)說明

圖6 寄存器設(shè)置

（4）下載配置：將該配置下載完成后，PM-160 的LED“40”與“-P”將交替閃爍，其中“40”顯示為當(dāng)前網(wǎng)關(guān)DP 地址，“-P”為“通過Modbus 主站的組態(tài)軟件設(shè)置”（圖7）。

圖7 PM-160 網(wǎng)關(guān)狀態(tài)顯示

3.3 DP 網(wǎng)絡(luò)設(shè)置

通過西門子Step 7 軟件對(duì)DP 主站進(jìn)行硬件配置。

（1）在Step 7添加PM-160 網(wǎng)關(guān)設(shè)備：該網(wǎng)關(guān)參數(shù)配置選項(xiàng)為“通過Profibus 主站的組態(tài)軟件設(shè)置”，故在硬件中找到“PM-160 Modbus Master V6.0”設(shè)備（圖8）。

圖8 Step7 添加網(wǎng)關(guān)硬件

（2）CPU 與網(wǎng)關(guān)硬件設(shè)置：將S7-400 和PM-160 網(wǎng)關(guān)添加至一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中，設(shè)置DP 網(wǎng)絡(luò)的傳輸速率以及網(wǎng)關(guān)的DP地址，DP 網(wǎng)絡(luò)配置如圖9所示。

圖9 DP 網(wǎng)絡(luò)配置

（3）配置PM-160 數(shù)據(jù)塊：在配置PM-160 過程中，添加功能碼“03H 讀保存寄存器”，為一個(gè)字，則添加的數(shù)據(jù)塊為“Read 1 word”，并設(shè)置數(shù)據(jù)塊起始地址與Modbus 從站地址“2”一致，寄存器起始地址“17”，設(shè)置PLC 地址“512…513”，Step 7 中網(wǎng)關(guān)配置如圖10 所示。

圖10 Step 7 中網(wǎng)關(guān)配置

3.4 信號(hào)映射結(jié)果

將硬件配置下載至CPU 中，至此中頻加熱電源寄存器地址已經(jīng)映射到PLC 中，通過PLC 的地址即可以讀取中頻電源的狀態(tài)信息。在該項(xiàng)目中PIW512 就是中頻加熱電源“運(yùn)行狀態(tài)設(shè)置值”，例如：PIW512 BIT0 BIT1：控制模式；PIW512 BIT2：是否運(yùn)行改變運(yùn)行模式。當(dāng)然采用類似方式也能夠?qū)﹄娫催M(jìn)行寫入的操作。

4 結(jié)束語

采用的PM-160 網(wǎng)關(guān)將西門子PLC 和中頻電源設(shè)備進(jìn)行連接，將不同協(xié)議進(jìn)行自動(dòng)轉(zhuǎn)換，從而達(dá)到PLC 對(duì)電源設(shè)備的遠(yuǎn)程實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)視、遠(yuǎn)程控制的功能，進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對(duì)電源控制管理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的功能，實(shí)現(xiàn)設(shè)備自動(dòng)化的需求。