西门子代理商|电缆接头

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一、 引言

　　现代工业的迅速发展，不断促进着自动化控制技术及设备通信技术创新的发展。当前，plc、dcs、智能仪表等已广泛应用到现场生产控制系统中，并发展到由上述设备相互协同、共同面向整个生产过程的分布式工业控制系统。在此系统中，现场总线通信技术至关重要。本文就某水利站分布式控制系统项目，介绍上海泗博自动化的modbus转profibus-dp协议网关设备的应用。

　　二、系统组成

　　1、系统结构

　　本系统构成如图1，其中略去了西门子s7-300plc之外的其它现场级控制设备。系统上位机采用横河cs3000型dcs集散控制系统，实现对整个水利项目进行集中监控。下位机之一采用的是西门子s7-300系列plc，实现对现场各种智能仪表，包括现场电机、智能开关、变频器、传感器等执行、检测设备的启停控制、信息采集等操作。

　　在上图所示系统结构中，现场各种智能仪表（采用的是modbus协议或者各种非标协议，接口为rs485、rs422或者rs232）都能够通过上海泗博自动化的通用串口（modbus/rs485/rs422/rs232）转profibus-dp网关pm-160连接到西门子s7-300plc。此时，网关pm-160在串口侧的协议类型为modbus主站或者通用模式。横河dcs对西门子s7-300plc的数据采集和监控同样需要使用上海泗博自动化的通用串口（modbus/rs485/rs422/rs232）转profibus-dp网关pm-160，此时，网关pm-160在串口侧的协议类型为modbus从站。

　　2、通信网络组成

　　2.1 profibus协议简介

　　profibus是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已成为重要的和应用广泛的现场总线标准。

　　profibus 现场总线通讯协议包括三个主要部分：

　　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。

　　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。

　　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

　　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，不加中继器远通讯距离可达1.2公里，多可以采用9 个中继器，远通讯距离可达9 公里。采用光纤时，远通讯距离可达100 公里以上，其中采用多膜光纤，两点间远距离可达3公里，采用单膜光纤时，两点间远距离可达3 公里。

　　2.2 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息，主、从设备查询通讯过程见图2：

　　图2 modbus主、从设备查询响应

　　modbus协议常用功能码如图3所示：

　　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：

　　图4 modbus rtu信息报文格式

　　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0-9、a-f组成。

　　modbus rtu通讯协议帧结构：

　　图5 rtu通讯协议帧格式