论文部分内容阅读
摘要：简述了PROFIBUS总线桥的应用背景，介绍了其工作原理；根据工业控制领域常用的MODBUS功能码，选择合适的功能码；以一个实例说明了怎样将PD194E接入S7-300PLC控制系统中，并通过软件实现了修改装置参数、遥测、遥信、遥控等功能。这种方法应用简便，且成本低廉，应用表明稳定可靠。
关键词：总线桥；功能码；遥测；遥信
中图分类号：TP273
1 引言
新桥矿在中央水泵集控系统的建设中，需要采集9台高压启动柜的电力参数，中央泵房开关柜的仪表采用的是江苏斯菲尔公司生产的PD194E系列，该仪表具有标准的MODBUS协议。初期考虑采用以下两种方式提取电力仪表参数。
第一种方案是利用西门子S7-300PLC和MODBUS协议的智能电力监控装置的通信，采用CP341+硬件狗，这种方案使用简便，缺点是价格太高；第二种方案是采用CP340解析MODBUS协议，其优点是不必每次都购买硬件狗从而降低了成本，但需要自己编写从站轮询和CRC校验程序，当各个从站的MODBUS规约不尽相同时，编程会变得十分复杂。
考虑到PROFIBUS在工矿自动化系统中应用广泛，可以通过PROFIBUS-MODBUS总线桥（如PB-B-MODBUS）将MODBUS设备接入PROFIBUS总线，使MODBUS设备成为PROFIBUS总线上的一个从站，方便S7-300PLC实现对电力仪表装置数据的读写。
2 PB-B-MODBUS介绍
PROFIBUS-MODBUS总线桥一般在PROFIBUS侧作PROFIBUS从站，在MODBUS侧作MODBUS主站。PB-B-MODBUS是智能型的PROFIBUS到MODBUS的协议转换接口，通过在接口中建立PROFIBUS通信数据区到MODBUS通信数据区的映射，由软件实现PROFIBUS到MODBUS的协议转换和数据交换[1]。其应用示意图见下图1.
在使用时注意：在PROFIBUS侧，通过标准PROFIBUS连接器和PROFIBUS电缆将PB-B-MODBUS和S7-300PLC的CPU上的DP口连接起来，通过总线桥上的旋转开关可设置总线桥的PROFIBUS从站地址，且该地址必须和在STEP7 Hardware Config（硬件配置）中分配给总线桥的从站地址一致，假设设置该地址为9；在MODBUS侧，PB-B-MODBUS采用RS485接口，连接到总线桥RS485总线上的设备必须采用标准MODBUS-RTU协议，且从站设备的波特率、奇偶校验方式应当和在STEP7 HardWare Config（硬件配置）中PB-B-MODBUS的参数赋值一致，本系统设置为9600bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。
3.软件设计
3.1系统程序结构
一个MODBUS主站往往带多个MODBUS从站，例如图1的情况。系统的程序结构图見图2所示。
3.2在STEP7中的硬件配置
安装完GSD文件和BMP图像后，将PB-B-MODBUS添加到S7-300PLC的硬件配置系统中，然后就可以配置MODBUS报文来实现所需的通信任务。
系统在PROFIBUS数据区为总线桥分配了一个通信状态字节IB0和一个通信控制字节QB0，当通信状态字异常，总线桥即认为MODBUS回答数据不可靠，废弃不用，不与PROFIBUS通信数据区交换。
3.3设置装置参数
4.结论
只要是RS485接口、标准MODBUS-RTU的智能高低压电器、电力测控装置、电量变送器等，均可以通过PB-B-MODBUS总线桥接入到S7-300PLC的PROFIBUS总线，轻松实现西门子PLC对MODBUS设备的远程设置参数、读遥测量、读遥信状态和遥控操作。现场运行情况表明，这种方案稳定可靠，值得推广。
关键词：总线桥；功能码；遥测；遥信
中图分类号：TP273
1 引言
新桥矿在中央水泵集控系统的建设中，需要采集9台高压启动柜的电力参数，中央泵房开关柜的仪表采用的是江苏斯菲尔公司生产的PD194E系列，该仪表具有标准的MODBUS协议。初期考虑采用以下两种方式提取电力仪表参数。
第一种方案是利用西门子S7-300PLC和MODBUS协议的智能电力监控装置的通信，采用CP341+硬件狗，这种方案使用简便，缺点是价格太高；第二种方案是采用CP340解析MODBUS协议，其优点是不必每次都购买硬件狗从而降低了成本，但需要自己编写从站轮询和CRC校验程序，当各个从站的MODBUS规约不尽相同时，编程会变得十分复杂。
考虑到PROFIBUS在工矿自动化系统中应用广泛，可以通过PROFIBUS-MODBUS总线桥（如PB-B-MODBUS）将MODBUS设备接入PROFIBUS总线，使MODBUS设备成为PROFIBUS总线上的一个从站，方便S7-300PLC实现对电力仪表装置数据的读写。
2 PB-B-MODBUS介绍
PROFIBUS-MODBUS总线桥一般在PROFIBUS侧作PROFIBUS从站，在MODBUS侧作MODBUS主站。PB-B-MODBUS是智能型的PROFIBUS到MODBUS的协议转换接口，通过在接口中建立PROFIBUS通信数据区到MODBUS通信数据区的映射，由软件实现PROFIBUS到MODBUS的协议转换和数据交换[1]。其应用示意图见下图1.
在使用时注意：在PROFIBUS侧，通过标准PROFIBUS连接器和PROFIBUS电缆将PB-B-MODBUS和S7-300PLC的CPU上的DP口连接起来，通过总线桥上的旋转开关可设置总线桥的PROFIBUS从站地址，且该地址必须和在STEP7 Hardware Config（硬件配置）中分配给总线桥的从站地址一致，假设设置该地址为9；在MODBUS侧，PB-B-MODBUS采用RS485接口，连接到总线桥RS485总线上的设备必须采用标准MODBUS-RTU协议，且从站设备的波特率、奇偶校验方式应当和在STEP7 HardWare Config（硬件配置）中PB-B-MODBUS的参数赋值一致，本系统设置为9600bps，8位数据位，1位停止位，无奇偶校验。
3.软件设计
3.1系统程序结构
一个MODBUS主站往往带多个MODBUS从站，例如图1的情况。系统的程序结构图見图2所示。
3.2在STEP7中的硬件配置
安装完GSD文件和BMP图像后，将PB-B-MODBUS添加到S7-300PLC的硬件配置系统中，然后就可以配置MODBUS报文来实现所需的通信任务。
系统在PROFIBUS数据区为总线桥分配了一个通信状态字节IB0和一个通信控制字节QB0，当通信状态字异常，总线桥即认为MODBUS回答数据不可靠，废弃不用，不与PROFIBUS通信数据区交换。
3.3设置装置参数
4.结论
只要是RS485接口、标准MODBUS-RTU的智能高低压电器、电力测控装置、电量变送器等，均可以通过PB-B-MODBUS总线桥接入到S7-300PLC的PROFIBUS总线，轻松实现西门子PLC对MODBUS设备的远程设置参数、读遥测量、读遥信状态和遥控操作。现场运行情况表明，这种方案稳定可靠，值得推广。