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PROFIBUS-MODBUS网桥在电力系统中的应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2011-09-30   来源:武汉科技大学 信息科学与工程学院   作者:甘朝晖 廖雪超   浏览次数:53303
1 引言PROFIBUS是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通
4  PB-M网桥的配置
    PB-M网桥是智能型PROFIBUS到Modbus-232/485的协议转换总线桥,在接口RAM中建立了PROFIBUS到Modbus的映射数据区,由软件实现PROFIBUS到Modbus的协议转换和数据交换。凡具有RS-232/485接口的MODBUS协议设备都可以利用PB-M网桥与现场总线PROFIBUS互连。一方面,PB-M网桥在与PROFIBUS通讯时是作为PROFIBUS从站;另一方面,它在与Modbus通讯时,即可以作Modbus主站,也可作Modbus从站。通过该网桥的集成软件GSD文件,可以在西门子STEP 7编程软件中对该网桥进行硬件和软件配置,完成相应的通讯功能。以下是详细的硬件和软件配置方法:

4.1  PB-M网桥的硬件设计
    PB-M网桥的PROFIBUS从站地址和MODBUS主、从站选择可以通过该网桥的硬件拨码开关来设置。其拨码开关有8位,其最高位是设置MODBUS主从站的(若该位设为0,即将其作为MODBUS主站;若该位设为1,即将其作为MODBUS从站);其它的低7位设置PROFIBUS从站地址。本设计将其作PROFIBUS从站(地址为19,二进制:00010011)和MODBUS主站,因此拨码开关设置为:00010011。
    PB-M网桥自带PROFIBUS DP接口,可以使用标准的PROFIBUS DP连接头和标准的PROFIBUS电缆将其连接至PROFIBUS现场总线中。
    PB-M网桥还提供RS-232/485接口,其他MODBUS从站可以通过该接口实现与PB-M网桥的通讯。须注意的是在RS-485总线终端要加终端电阻,PB-M网桥已内置终端电阻,只需用外接短接线将其接入RS-485网络即可。图2是RS-485网络连接和终端电阻的连接示意图:

图2     RS-485网络连接和终端电阻的连接示意图

4.2  PB-M网桥的软件配置
    硬件连接配置好后,就可以开始配置PB-M网桥的软件了。其软件配置包括:设备参数配置和MODBUS报文队列配置:
(1) PB-M网桥的设备参数配置
    在STEP 7的HW Config中,可以通过安装PB-M网桥的GSD文件(DS_MMV3.GSD是MODBUS主站的GSD文件;DS_MSV3.GSD是MODBUS从站的GSD文件)把PB-M网桥的配置文件添加到STEP 7的设备配置库中。此后,就可以按图3的示意方法配置PB-B网桥的硬件了。

 

图3     PB-B网桥的配置示意图

    将PB-M网桥添加到S7的硬件配置系统中后,可以对其相关参数进行配置。本设计将PB-M网桥作为MODBUS主站,根据MODBUS从站的要求,主站基本参数配置如下:
 l PROFIBUS从站地址=19;
 l 波特率=9600;校验方式:无校验;
 l 数据更新模式:在每条MD回答后;
 l 等待回答时间:50ms。

(2) PB-M网桥的MODBUS报文队列配置
    根据通讯系统的要求,PB-M网桥可以配置不同的报文队列来完成实际的通讯要求。PB-M网桥有0#~19#共20个槽(逻辑上,非物理设备);0#、1#槽已占用,剩下18个槽提供用户使用。每个槽可以用来插入一条MODBUS通信模块;所以一共可以插入18条MODBUS模块。PB-M网桥的每一个MODBUS模块对应一种功能的MODBUS报文,可双击插入某一槽中。
    下面以在2#槽中插入“read 24 bits(0xxxx)”为例说明MODBUS模块是如何完成某种功能的MODBUS报文的
该MODBUS模块对应MODBUS的01h功能,即:读取24个输出线圈0xxxx状态。
 第一步: 选中2#槽,然后双击“read24 bits(0xxxx)”;  2#槽中插入“24DI read 24 bits(0xxxx) 1…3”;
 第二步: 进一步设定MODBUS参数:双击2#槽中的“24DI read 24 bits(0xxxx) 1…3”;选择“Parameter  Assignment”,即可设定“从站地址”和“起始地址”等参数。
 参数设定完后,就建立了如图4所示的MODBUS至PROFIBUS的数据映射关系。

图4     数据映射关系

    其中,I1..I3是PROFIBUS主站分配给这个MODBUS模块的PROFIBUS输入地址I1~I3,对应本MODBUS报文读到的24 bits (0xxxx)。这样,PLC在进行编程时,直接读取I1~I3即可得到MODBUS 的24个输出线圈0xxxx的状态。
    本PB-M网桥需要完成的通讯数据包括:36个遥信信息点(功能码02)和18个遥测信息点(功能码03)。根据此要求,需配置的报文队列如图5所示(站号为19、起始地址为0):

图5     报文队列配置示意图
2#槽的报文队列对应的MODBUS命令是:发功能码02命令—读输入线圈10001~10032的状态,存入I11~I14;
3#槽的报文队列对应的MODBUS命令是:发功能码03命令—读保持寄存器40001~40018的值,存入I528~I563;
完成以上配置后,PLC就可以和MODBUS从站设备进行通讯了。

5  结束语
自本通讯系统运行以来,PLC与Modbus RTU间的通讯一直正常,从未出现过任何软、硬件故障以及其它干扰现象,有效地保证了自动控制系统的正常运行。可见,PLC通过PB-M网桥与Modbus RTU通讯是一种行之有效的方法。PLC和上位机WINCC可以读取仪表中温度测量值、设定值等,同时可以远程设置继电保护装置和直流屏设备中的数据,极大地方便了现场的控制和操作。由此看来,利用PB-M网桥来解决Siemens PLC与第三方智能控制仪表之间的通讯是一个值得推广的方式,在电力自动控制系统中,一定会取得更加成功的应用。
 

 
 
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