随着工业控制领域的高速发展,工业环境越来越强调自动化、通信和网络的集成,工业以太网技术也就应运而生,它为工业应用中的现场总线前身提供了成本、数据量和传输速度的改进,能够有效的应对恶劣环境、数据冲突、工厂噪声和工厂过程的需求,实现从办公室到工业现场的纵向整合。而目前,现场总线控制系统因其具有开放性、实时性、可操作性等特点已经被广泛用于工业生产及控制领域。在实际的生产过程中存在着多种现场总线标准共存的局面,不同标准的总线间无法直接连接,如果大量改用工业以太网技术,势必会造成巨大的资源浪费。因此,对工业以太网与不同标准的现场总线间的互操作性进行研究具有迫切和实际的意义。本课题针对工业以太网国际标准之一的PROFINET技术进行研究,根据其特点进行开发,设计出PROFINET与已被广泛应用的Modbus总线的网关协议转化模块,网关在PROFINET侧作为从站,在Modbus侧作为主站,输入输出数据最长可达1490字节,支持Modbus RTU帧格式和4种Modbus标准功能码,组态简单,使用灵活,并可通过Web服务对网关模块中协议间的映射关系进行参数配置,实现动态网关的设计,具有极大的市场潜力,且对工业网络通信和自动化控制技术具有推动作用。网关硬件选用西门子公司提供的一款集成了ARM926EJ-S的PROFINET专用处理芯片ERTEC200P作为通信控制器,分别实现了PROFIENT端从站、Modbus端主站功能模块。另外,PROFINET通信接口采用带有网络隔离变压器的RJ45接口,实现信号的隔离、提高抗干扰能力及与外围元件实现阻抗匹配,外部信号接口采用了光耦隔离等设计、提高其通信的可靠性。网关固件设计从PROFINET和Modbus总线的OSI通信模型、系统结构、通信协议、报文帧结构入手,研究协议映射关系、帧传输等技术。通过对PROFINET IO协议栈中Socket的研究,结合HTTP相关原理,设计基于嵌入式的Web服务器,实现在eCos操作系统下的多任务调度,最终实现动态网关参数配置的功能要求。最后,使用西门子公司提供的PLC SIMATIC S7-1500作为PROFINET IO控制器搭建测试环境,构造报文监听环境,通过TIA Portal软件组态,Wirshake软件抓包,分析PROFINET报文。通过对Web浏览器进行地址、数量等参数等配置,完成PROFINET IO控制器与Modbus设备间动态网关的通信测试和分析。验证了本课题设计的正确性。