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摘要：本文就FOXBORO的DCS系統與森蘭變頻器之間的通信，介紹如何實現Modbus和PROFIBUS DP協議設備的相互通信、上海泗博自動化的Modbus轉PROFIBUS DP網關PM-160在其中的應用，以及這兩種不同通信協議的通信方式。
關鍵詞：Modbus協議 PROFIBUS DP協議 Modbus轉PROFIBUS DP 串口轉PROFIBUS DP PM-160
背景：
現代科學技術和工業(yè)的迅速發(fā)展，不斷促進著自動化控制技術及設備通信技術的創(chuàng)新和發(fā)展。當前，PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應用到現場生產控制系統中，本應用案例是FOXBORO的DCS系統與森蘭變頻器之間在冶金行業(yè)的通訊。上海泗博自動化技術有限公司為工業(yè)現場提供了一系列的通信解決方案。
氧化鋁適合用作研磨材料及切割工具，氧化鋁粉末常用作色層分析的媒介物，本應用案例以中國鋁業(yè)80萬噸氧化鋁項目為背景，介紹上海泗博自動化的Modbus轉PROFIBUS DP網關PM-160將現場使用的森蘭變頻器的各項參數轉化為PROFIBUS DP通訊并上傳到FOXBORO的DCS系統。
部分系統圖：
系統要求：
通過FOXBORO的DCS系統監(jiān)控現場變頻器的運行情況。該系統使用的變頻器為森蘭變頻器，通訊接口為RS485，采用的是Modbus RTU通訊協議。
系統要求采集的部分數據如下：
配置方式：
在網關PM-160的配置軟件PMG-123中對需要讀取的數據進行命令配置。按照現場需求，在配置軟件中配置兩條命令，其中一條讀命令（03 讀保持寄存器）讀取 “主狀態(tài)字”、“運行頻率”等9個寄存器的數據（參照“通訊狀態(tài)變量表”），另外一條寫命令（16 預置多個寄存器）寫4個寄存器的數據（參照“通訊指令變量表”）。
子網參數界面如下圖所示，在該界面，用戶可設置PM-160與變頻器通訊的接口參數：串口通訊波特率、數據位、奇偶檢驗方式、停止位、通許傳輸模式、輸出命令輪循模式等。PM-160支持常用的串口通訊參數，用戶根據實際設備的串口參數配置網關PM-160的上述參數。
“讀保持寄存器”命令配置界面如下圖所示：
“Modbus寄存器起始地址”（十進制）對應用戶通訊說明中的“Modbus地址”（十六進制）。通訊說明中的“Modbus地址”是16進制的，但PM-160配置軟件PMG-123中該地址為10進制。因此配置命令時，該地址需要進行相應轉換：3210對應于12816。
當需要連續(xù)讀取寄存器時，可在該界面設置“數據個數”，指要讀取的寄存器個數（或者線圈個數：位命令）。下圖配置表示連續(xù)讀取變頻器參數：主狀態(tài)字、運行頻率、算術單元1輸出、算術單元2輸出、給定頻率、輸出電流、輸出轉矩、輸出電壓和母線電壓。
“內存映射起始地址”是該條命令讀到的9個寄存器數據在PM-160內存存儲區(qū)對應的起始地址。在PROFIBUS DP主站DCS系統中，主站分配的I/O映射區(qū)地址和配置軟件PMG-123中的“內存映射起始地址”是一一對應的。
“預置多個寄存器” 命令配置界面如下圖所示，“Modbus寄存器起始地址”（十進制）對應用戶通訊說明中的“Modbus地址”（十六進制）。通訊說明中的“Modbus地址”是16進制的，但PM-160配置軟件PMG-123中該地址為10進制。因此配置命令時，該地址需要進行相應轉換：3200對應于12800。當需要連續(xù)寫寄存器時，可在該界面設置“數據個數”，指要寫的寄存器個數（或者線圈個數：位命令）。下圖配置表示連續(xù)寫變頻器參數：主控制字、通訊給定頻率、上位機模擬量1和上位機模擬量2。
組態(tài)界面：
在DCS的硬件組態(tài)界面中，注冊網關PM-160的GSD文件后，在PROFIBUS DP總線下組態(tài)1個PROFIBUS DP從站（PM-160），其中，從站對應的地址應該與網關PM-160的數碼管顯示值一致。PM-160支持多種數據塊，用戶只需根據需要添加對應的數據塊（也可多次添加不同的數據塊），建立PROFIBUS DP主站I/O映射區(qū)和PROFIBUS DP從站（PM-160）內存的映射關系。組態(tài)好、編譯下載后開始數據調試通訊。組態(tài)界面如下所示：
系統優(yōu)點：
1臺Modbus轉PROFIBUS DP網關PM-160將森蘭變頻器運行的各項參數數據（Modbus協議格式傳輸）轉換為PROFIBUS DP協議數據并映射到DCS中，通過網關PM-160，DCS系統只要讀寫相應的I/O映射區(qū)即可實現對現場變頻器的實時監(jiān)控。配置簡單，使用方便，運行穩(wěn)定。
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