摘要：本文介紹了如何利用協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線和由智能控制儀表組成的串行通信網(wǎng)絡(luò)間的通訊。

關(guān)鍵詞:現(xiàn)場(chǎng)總線 PROFIBUS-DP RS485 MODBUS-RTU 協(xié)議轉(zhuǎn)換 網(wǎng)關(guān)

Abstract:This paper introduces how to use the Protocol conversion gateway to realize the communication between PROFIBUS field bus and serial communication networks that are consist of intelligent controlling instrument.

Key words:FieldBus PROFIBUS-DP RS485 MODBUS-RTU Protocol conversion Gateway

智能控制儀表是工業(yè)控制中最常用的控制器之一，其主要是針對(duì)某一特定的參數(shù)（如壓力、溫度、流量等），采用先進(jìn)的控制算法（如PID、自適應(yīng)PID、模糊邏輯等）來(lái)達(dá)到精確控制被控參數(shù)的目的，具有專業(yè)性強(qiáng)、智能化高、控制算法先進(jìn)、使用方便等特點(diǎn)。可編程邏輯控制器（簡(jiǎn)稱PLC）以其運(yùn)行可靠、集成度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)而在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)今現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)極大發(fā)展的今天，世界上各大PLC廠商所推出的現(xiàn)場(chǎng)總線也各不相同，目前國(guó)際上流行的現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議就有10幾種之多；但由于這些儀表一般只支持串口通訊協(xié)議，如何通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線把智能控制儀表的數(shù)據(jù)傳入PLC中，就比較難以實(shí)現(xiàn)。為此德國(guó)赫優(yōu)訊公司推出了netTAP系列通用網(wǎng)關(guān)，它支持各種現(xiàn)場(chǎng)總線從站到串口協(xié)議的轉(zhuǎn)換。下面我們以PROFIBUS-DP從站到ASCII協(xié)議的轉(zhuǎn)換來(lái)說(shuō)明。

SIEMENS公司的315-2 DP CPU作為一個(gè)DP Master，總線地址設(shè)為2；Hilscher公司的netTAP網(wǎng)關(guān)作為PROFIBUS-DP從站,總線地址設(shè)為3；控制儀表我們采用目前使用比較廣泛的Eurotherm公司的2416儀表（4塊）。系統(tǒng)配置簡(jiǎn)圖如下：

圖1：系統(tǒng)配置圖

netTAP系列網(wǎng)關(guān)中的有一種支持PROFIBUS-DP從站到Modbus RTU或ASCII或3964R協(xié)議轉(zhuǎn)換的NT30-DPS網(wǎng)關(guān)，只要加載不同的固件就可以實(shí)現(xiàn)PROFIBUS-DP和相應(yīng)協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。在這里我們選用PROFIBUS-DP從站到ASCII協(xié)議。選擇完后將固件下載到網(wǎng)關(guān)中去。

下面要對(duì)網(wǎng)關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的配置：

2.2.1 ASCII（其它參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置）

表1：ASCII相關(guān)參數(shù)的設(shè)置

2.2.2 MODULES（注意要和DP主站的設(shè)置保持一致）

表2：MODULES相關(guān)參數(shù)的設(shè)置

參數(shù)組態(tài)完成后，將組態(tài)信息也下載到網(wǎng)關(guān)中去。

參照歐陸2000系列儀表通訊說(shuō)明書(shū)，來(lái)對(duì)通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。

2416儀表支持2種通訊協(xié)議：MODBUS PROTOCOL和EI-BISYNCH PROTOCOL，我們選擇MODBUS PROTOCOL協(xié)議進(jìn)行通訊。根據(jù)網(wǎng)關(guān)中已經(jīng)配置好的組態(tài)信息，將4塊儀表通訊參數(shù)設(shè)置為：地址依次為1-4；波特率設(shè)為9600；8位數(shù)據(jù)位；1位停止位；偶校驗(yàn)；其它參數(shù)用默認(rèn)值。（相關(guān)操作請(qǐng)參見(jiàn)儀表操作說(shuō)明書(shū)）

打開(kāi)STEP7編程軟件將NT3-DPS的GSD文件安裝到STEP中，然后通過(guò)GSD文件對(duì)NT30-DPS進(jìn)行組態(tài)，見(jiàn)圖2。

圖2：主站中網(wǎng)關(guān)的組態(tài)

組態(tài)完成后，進(jìn)行編譯保存。

下面將進(jìn)行代碼的編寫，由于要采用CRC檢驗(yàn)，所以我們需要編寫一個(gè)CRC檢驗(yàn)的程序；具體代碼編寫請(qǐng)參照2000系列儀表通訊說(shuō)明書(shū)，在程序中我們編寫了一個(gè)功能FC和一個(gè)用來(lái)存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊DB3，在DB3內(nèi)建一個(gè)數(shù)組元素類型為BYTE長(zhǎng)度為32的數(shù)組。

讀儀表數(shù)據(jù)時(shí)， 我們采取讀N WORDS的方法，命令格式見(jiàn)圖3：

圖3：讀取N個(gè)字的命令格式

返回的應(yīng)答信息格式見(jiàn)圖4

圖4：讀取N個(gè)字命令的應(yīng)答信息格式

我們需要讀取的數(shù)據(jù)為儀表的PV值、OP值和SP值。根據(jù)通訊說(shuō)明書(shū)它們的MODBUS參數(shù)地址分別為1、3和2。因此要讀取這三個(gè)值的命令應(yīng)該為（MODBUS地址為1的儀表為例）：010300010003CRC，在返回的數(shù)據(jù)中，我們就可以得到PV、SP和OP的值。

在PROFIBUS的輸入和輸出映像區(qū)的第一個(gè)字節(jié)本例中為（PQB256和PIB256）是用于控制和監(jiān)控通訊狀態(tài)的握手字節(jié)

下面為STEP程序的部分代碼：

將MB20值設(shè)為1；讀取MODBUS地址為1的儀表的數(shù)據(jù)。根據(jù)上面的應(yīng)答格式，我們知道在返回的數(shù)據(jù)中PIW261為儀表的PV值；PIW263為儀表的SP值；PIW265為儀表的OP值。在變量表里進(jìn)行監(jiān)控并和儀表進(jìn)行比較，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)值是正確的。

要對(duì)多塊儀表進(jìn)行通訊，只要通過(guò)程序來(lái)改變MB20的值，因此我們可以每隔100MS將相應(yīng)儀表的站地址送到MB20中去，等數(shù)據(jù)返回后，再將下一塊儀表的站地址送到MB20中直到最后一塊，然后重新從第一塊儀表開(kāi)始。由于返回的數(shù)據(jù)中包含了站地址信息，因此我們只要根據(jù)站地址將得到的數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的存儲(chǔ)區(qū)域中即可。當(dāng)然我們也可以對(duì)儀表進(jìn)行寫操作，需要注意的是讀寫轉(zhuǎn)換的控制問(wèn)題。

我們?cè)谖磥?lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)將面對(duì)多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并存的現(xiàn)實(shí)，因此用于協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的網(wǎng)絡(luò)部件將在未來(lái)自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。 擁有多種網(wǎng)絡(luò)接口的自動(dòng)化設(shè)備也必然具有更強(qiáng)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。NetTAP作為一種通用的協(xié)議網(wǎng)關(guān)，它支持多種協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，已經(jīng)在很多場(chǎng)合中得到了實(shí)際應(yīng)用，在未來(lái)也必將擁有廣闊的市場(chǎng)前景。

[1] 2000 comms man. Eurotherm Company（歐陸工業(yè)自動(dòng)化有限公司）

[2] NtDpsAsc.en. Hilscher Company.（德國(guó)赫優(yōu)訊自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司）

雷浩（1983--） 男 助工/學(xué)士 無(wú)錫市北辰自動(dòng)化技術(shù)有限公司，從事工業(yè)自動(dòng)化行業(yè)系統(tǒng)集成和聯(lián)網(wǎng)<