1. 前言
山東X公司在某個(gè)化工類(lèi)項目采用的分布式控制系統DCS，其主控系統主要使用的是Modbus協(xié)議；而遠程現場(chǎng)設備采用的是PROFIBUS-DP協(xié)議。若要將現場(chǎng)設備的數據傳輸到主控系統并進(jìn)行監控，就必須實(shí)現兩種不同協(xié)議設備之間的通信轉換。此項目中現場(chǎng)設備包括：ABB ACS 550系列的變頻器、英威騰變頻器、森蘭變頻器以及siemens 200 PLC，均為PROFIBUS-DP從站；而主控系統DCS為Modbus主站。因此，該項目需要一種Modbus/PROFIBUS協(xié)議轉換網(wǎng)關(guān)——在PROFIBUS一側做主站，用于連接一些遠程現場(chǎng)設備PROFIBUS-DP從站；在Modbus一側做從站，接收DCS通信查詢(xún)，將PROFIBUS一側的現場(chǎng)設備信息傳輸到DCS控制器。鼎實(shí)的主站網(wǎng)關(guān)PBM-G-MBS專(zhuān)為此應用場(chǎng)合設計，可對PROFIBUS-DP從站組網(wǎng)，將PROFIBUS數據轉換成Modbus協(xié)議上傳至Modbus主控設備。

2. 系統功能
鼎實(shí)PBM-G-MBS主站網(wǎng)關(guān)起到Modbus和PROFIBUS協(xié)議轉換作用。在PROFIBUS一側為主站，在Modbus側為從站。山東X公司Modbus接口的DCS控制系統是MODBUS主站。ABB、英威騰、森蘭變頻器以及siemens 200 PLC均是PROFIBUS從站。
山東X公司DCS系統接收變頻器通信數據，根據這些信息監控現場(chǎng)變頻器運行狀態(tài)。在該系統中，X公司的DCS控制系統需要監控若干條車(chē)間生產(chǎn)線(xiàn)上的3種不同品牌的三相變頻器—ABB ACS 550、英威騰變頻器、森蘭變頻器。其控制系統的示意圖如下所示：

 

 

 

 

3. 鼎實(shí)主站網(wǎng)關(guān)簡(jiǎn)介
北京鼎實(shí)創(chuàng )新科技有限公司是一家以異構網(wǎng)絡(luò )互聯(lián)、協(xié)議轉換網(wǎng)關(guān)為技術(shù)專(zhuān)長(cháng)的高新技術(shù)企業(yè)。公司以現場(chǎng)總線(xiàn)PROFIBUS、PROFINET、CANOPEN、工業(yè)以太網(wǎng)為核心技術(shù)，以開(kāi)發(fā)、制造"總線(xiàn)橋"系列工業(yè)通信協(xié)議轉換網(wǎng)關(guān)等產(chǎn)品為主導方向，專(zhuān)門(mén)為PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )系統、第三方通信協(xié)議產(chǎn)品互連、分布式控制系統提供產(chǎn)品、解決方案。北京鼎實(shí)創(chuàng )新科技有限公司作為國際PI組織在中國的技術(shù)中心（CPCC ）和產(chǎn)品測試實(shí)驗室（CPPTL），作為中國PROFIBUS用戶(hù)組織CPA的積極會(huì )員單位，積極參與中國現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)推廣及技術(shù)標準化工作。
（1）鼎實(shí)PROFIBUS主站系列產(chǎn)品
北京鼎實(shí)主站網(wǎng)關(guān)PBM-G-MBS是公司PROFIBUS主站系列產(chǎn)品中的一款，經(jīng)過(guò)了3年以上的市場(chǎng)及實(shí)際工程項目應用考驗。同類(lèi)型產(chǎn)品有：
 

 

 

 

 

（2）鼎實(shí)主站網(wǎng)關(guān)PBM-G-MBS主要技術(shù)指標
PROFIBUS主站：
① 9 孔D 型插座，PROFIBUS主站，隔離；
② 配置軟件PB-Confi 設置；
③ 所帶的最大從站個(gè)數：31；
④ 31 個(gè)從站全部I/O 量：（244 字節輸入+244 字節輸出）×31；
⑤ 31 個(gè)從站全部用戶(hù)參數：244 字節×31；
⑥ 31 個(gè)從站全部外部診斷數據：244 字節×31；
⑦ 協(xié)議標準：PROFIBUS-DP/V0（IEC 61158-3、GB/T 20540-2006）。
Modbus從站：
①  2×MODBUS/RTU從站/485接口 + 1×MODBUS/RTU從站/232接口
② Modbus 功能：支持03H、04H、06H、10H 號Modbus 功能。
④ 波特率：4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K。
③ Modbus 存儲區
 

 

 

 

 

通用指標：
① 電源電壓：24 VDC(±20％)；
② 額定電流：300 mA (24 VDC 時(shí))
③ 環(huán)境溫度：
運輸和存儲：-40℃～+70℃
工作溫度：-20℃～+55℃
④ 工作相對濕度：5~95%
⑤ 防護等級：IP20；
4. 項目實(shí)施及主要功能的實(shí)現
主站網(wǎng)關(guān)作為PROFIBUS的主站連接下面的PROFIBUS從站，組成PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )，因此需要PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )配置軟件實(shí)現網(wǎng)絡(luò )參數配置及從站GSD文件解析等工作，并將配置文件下載到主站網(wǎng)關(guān)。鼎實(shí)PROFIBUS配置軟件PB-Confi能夠實(shí)現這樣的功能。另外，該主站網(wǎng)關(guān)另一側是MODBUS從站，網(wǎng)關(guān)將PROFIBUS從站IO數據映射到MODBUS存儲區（0區、1區、3區、4區）。MODBUS主站（DCS）通過(guò)讀寫(xiě)MODBUS存儲區來(lái)實(shí)現對PROFIBUS所有從站的監控。這就是所謂“存儲器共享型網(wǎng)關(guān)”——PROFIBUS IO存儲區與MODBUS存儲區的數據共享。因此，PB-Confi的另一項功能是完成配置PROFIBUS從站IO數據區到MODBUS存儲區的（數據）地址映射關(guān)系，形成地址對照表，以便DCS編程工程師使用。PROFIBUS從站IO數據區與MODBUS存儲區地址映射關(guān)系表與PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )參數配置、從站GSD文件解析等所有配置信息形成配置文件，下載到主站網(wǎng)關(guān)。主站網(wǎng)關(guān)上電后即可按照配置實(shí)現PROFIBUS網(wǎng)絡(luò )管理和MODBUS數據通信。
 

 

 

 

 

具體到本項目，PB-Confi的配置步驟如下：
1.新建項目：如圖1所示，生成新項目。
2.串口設置：如圖2所示。注意MODBUS 地址應該與網(wǎng)關(guān)旋轉開(kāi)關(guān)所撥地址相同。

 

 

 

 

3.更新設備目錄：如果用戶(hù)所需配置的從站設備的GSD 文件還沒(méi)有放入PB-Confi 軟件相應的目錄下，可以點(diǎn)擊“查看” →“工作目錄”→“GSD 目錄”（如圖3所示）。將從站設備GSD 文件拷貝入打開(kāi)的GSD 文件夾中。放入從站設備GSD 文件后，需要對當前設備目錄進(jìn)行更新。點(diǎn)擊“文件” →“重讀GSD”，（如圖4所示），即可更新軟件窗口右邊的設備目錄。此時(shí)，相應的從站設備應該出現在右方設備目錄中的“DP-slave”目錄中。
 

 

 

 

 

4.添加主站：添加PBM-G-MBS 主站（如圖5所示）。

 

 

 

 

5.添加從站：同樣點(diǎn)擊軟件界面右側的硬件設備欄，點(diǎn)擊“DP-Slave” →“Drives”，雙擊在下拉菜單中所選中從站就可以將其添加到界面中。雙擊界面中的從站圖標，從彈出的窗口中可以對從站站地址，用戶(hù)參數，是否支持WD 看門(mén)狗等相關(guān)信息進(jìn)行配置。雙擊從站中列出的模塊，即可把所需模塊添加到模塊配置表中。雙擊模塊列表中的模塊，可以在彈出的“模塊參數”窗口中對模塊相關(guān)參數進(jìn)行修改設置。如果需要配置更多從站，重復以上從站添加的步驟即可。
6.配置下載：點(diǎn)擊菜單中的“設備”→“下載”，或者直接點(diǎn)擊工具欄中的“下載”按鈕（如圖6所示），就可以將現有配置通過(guò)串口下載到網(wǎng)關(guān)中。 

 

 

5. 系統運行效果及關(guān)鍵技術(shù)分析
基于此方案的自控系統在某化工項目投入使用以來(lái)，運行至今系統穩定、可靠。設備的調試簡(jiǎn)單、操作方便、使用安全、效率高、故障率低的特點(diǎn)，提高了勞動(dòng)生產(chǎn)效率，同時(shí)由于軟硬件均采用模塊化結構，方便了工程技術(shù)人員的安裝、調試和維修。
該方案具有一定典型意義。適用于主控系統通信網(wǎng)絡(luò )與現場(chǎng)部分設備通信協(xié)議不一致場(chǎng)合。在本方案中，實(shí)時(shí)性和可靠性是評價(jià)方案及網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品性能的關(guān)鍵指標。系統數據傳輸的實(shí)時(shí)性關(guān)系主控系統DCS對現場(chǎng)設備狀態(tài)檢測及控制的及時(shí)性，至關(guān)重要！網(wǎng)關(guān)起到上下連接的橋梁作用，其工作的可靠性亦至關(guān)重要！實(shí)踐證明，鼎實(shí)的主站網(wǎng)關(guān)PBM-G-MBS具有良好的實(shí)時(shí)性和可靠性，能夠為主控系統接入第三方通信協(xié)議儀器儀表及驅動(dòng)設備提供高速、高效、可靠、低成本的解決方案。
結束語(yǔ)
此案例，提供了一種PROFIBUS從站到Modbus主站通訊的解決方案。過(guò)去，這樣的要求實(shí)現通常采用具有PROFIBUS主站功能的PLC（如S7-300）來(lái)實(shí)現。與本方案相比，PLC在此大才小用，成本較高，對維護和管理不利。本案例通過(guò)鼎實(shí)主站網(wǎng)關(guān)PBM-G-MBS提供了一種簡(jiǎn)單易行的方案。不但大大的減少了工程成本，而且極大的提高了系統的穩定性，易于管理和維護。除此之外，鼎實(shí)還可推出了PROFIBUS主站到CANOPNEN協(xié)議網(wǎng)關(guān)（PBM-G-CANOPEN）、和PROFIBUS主站到工業(yè)以太網(wǎng)MODBUS/TCP協(xié)議網(wǎng)關(guān)PBMG-EHT-2或PBMG-ETH-4)。有興趣讀者了登錄鼎實(shí)網(wǎng)址www.zhyhscl.cn或www.profinet.com.cn進(jìn)一步了解。