摘要:本文就FOXBORO的DCS系統(tǒng)與森蘭變頻器之間的通信,介紹如何實(shí)現(xiàn)Modbus和PROFIBUS DP協(xié)議設(shè)備的相互通信、上海泗博自動(dòng)化的Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160在其中的應(yīng)用,以及這兩種不同通信協(xié)議的通信方式。
關(guān)鍵詞:Modbus協(xié)議 PROFIBUS DP協(xié)議 Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP 串口轉(zhuǎn)PROFIBUS DP PM-160
背景:
現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)和工業(yè)的迅速發(fā)展,不斷促進(jìn)著自動(dòng)化控制技術(shù)及設(shè)備通信技術(shù)的創(chuàng)新和發(fā)展。當(dāng)前,PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應(yīng)用到現(xiàn)場生產(chǎn)控制系統(tǒng)中,本應(yīng)用案例是FOXBORO的DCS系統(tǒng)與森蘭變頻器之間在冶金行業(yè)的通訊。上海泗博自動(dòng)化技術(shù)有限公司為工業(yè)現(xiàn)場提供了一系列的通信解決方案。
氧化鋁適合用作研磨材料及切割工具,氧化鋁粉末常用作色層分析的媒介物,本應(yīng)用案例以中國鋁業(yè)80萬噸氧化鋁項(xiàng)目為背景,介紹上海泗博自動(dòng)化的Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160將現(xiàn)場使用的森蘭變頻器的各項(xiàng)參數(shù)轉(zhuǎn)化為PROFIBUS DP通訊并上傳到FOXBORO的DCS系統(tǒng)。
部分系統(tǒng)圖:

系統(tǒng)要求:
通過FOXBORO的DCS系統(tǒng)監(jiān)控現(xiàn)場變頻器的運(yùn)行情況。該系統(tǒng)使用的變頻器為森蘭變頻器,通訊接口為RS485,采用的是Modbus RTU通訊協(xié)議。
系統(tǒng)要求采集的部分?jǐn)?shù)據(jù)如下:


配置方式:
在網(wǎng)關(guān)PM-160的配置軟件PMG-123中對(duì)需要讀取的數(shù)據(jù)進(jìn)行命令配置。按照現(xiàn)場需求,在配置軟件中配置兩條命令,其中一條讀命令(03 讀保持寄存器)讀取 “主狀態(tài)字”、“運(yùn)行頻率”等9個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)(參照“通訊狀態(tài)變量表”),另外一條寫命令(16 預(yù)置多個(gè)寄存器)寫4個(gè)寄存器的數(shù)據(jù)(參照“通訊指令變量表”)。
子網(wǎng)參數(shù)界面如下圖所示,在該界面,用戶可設(shè)置PM-160與變頻器通訊的接口參數(shù):串口通訊波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶檢驗(yàn)方式、停止位、通許傳輸模式、輸出命令輪循模式等。PM-160支持常用的串口通訊參數(shù),用戶根據(jù)實(shí)際設(shè)備的串口參數(shù)配置網(wǎng)關(guān)PM-160的上述參數(shù)。

“讀保持寄存器”命令配置界面如下圖所示:
“Modbus寄存器起始地址”(十進(jìn)制)對(duì)應(yīng)用戶通訊說明中的“Modbus地址”(十六進(jìn)制)。通訊說明中的“Modbus地址”是16進(jìn)制的,但PM-160配置軟件PMG-123中該地址為10進(jìn)制。因此配置命令時(shí),該地址需要進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換:3210對(duì)應(yīng)于12816。
當(dāng)需要連續(xù)讀取寄存器時(shí),可在該界面設(shè)置“數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)”,指要讀取的寄存器個(gè)數(shù)(或者線圈個(gè)數(shù):位命令)。下圖配置表示連續(xù)讀取變頻器參數(shù):主狀態(tài)字、運(yùn)行頻率、算術(shù)單元1輸出、算術(shù)單元2輸出、給定頻率、輸出電流、輸出轉(zhuǎn)矩、輸出電壓和母線電壓。
“內(nèi)存映射起始地址”是該條命令讀到的9個(gè)寄存器數(shù)據(jù)在PM-160內(nèi)存存儲(chǔ)區(qū)對(duì)應(yīng)的起始地址。在PROFIBUS DP主站DCS系統(tǒng)中,主站分配的I/O映射區(qū)地址和配置軟件PMG-123中的“內(nèi)存映射起始地址”是一一對(duì)應(yīng)的。

“預(yù)置多個(gè)寄存器” 命令配置界面如下圖所示,“Modbus寄存器起始地址”(十進(jìn)制)對(duì)應(yīng)用戶通訊說明中的“Modbus地址”(十六進(jìn)制)。通訊說明中的“Modbus地址”是16進(jìn)制的,但PM-160配置軟件PMG-123中該地址為10進(jìn)制。因此配置命令時(shí),該地址需要進(jìn)行相應(yīng)轉(zhuǎn)換:3200對(duì)應(yīng)于12800。當(dāng)需要連續(xù)寫寄存器時(shí),可在該界面設(shè)置“數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)”,指要寫的寄存器個(gè)數(shù)(或者線圈個(gè)數(shù):位命令)。下圖配置表示連續(xù)寫變頻器參數(shù):主控制字、通訊給定頻率、上位機(jī)模擬量1和上位機(jī)模擬量2。

組態(tài)界面:
在DCS的硬件組態(tài)界面中,注冊(cè)網(wǎng)關(guān)PM-160的GSD文件后,在PROFIBUS DP總線下組態(tài)1個(gè)PROFIBUS DP從站(PM-160),其中,從站對(duì)應(yīng)的地址應(yīng)該與網(wǎng)關(guān)PM-160的數(shù)碼管顯示值一致。PM-160支持多種數(shù)據(jù)塊,用戶只需根據(jù)需要添加對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)塊(也可多次添加不同的數(shù)據(jù)塊),建立PROFIBUS DP主站I/O映射區(qū)和PROFIBUS DP從站(PM-160)內(nèi)存的映射關(guān)系。組態(tài)好、編譯下載后開始數(shù)據(jù)調(diào)試通訊。組態(tài)界面如下所示:

系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn):
1臺(tái)Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160將森蘭變頻器運(yùn)行的各項(xiàng)參數(shù)數(shù)據(jù)(Modbus協(xié)議格式傳輸)轉(zhuǎn)換為PROFIBUS DP協(xié)議數(shù)據(jù)并映射到DCS中,通過網(wǎng)關(guān)PM-160,DCS系統(tǒng)只要讀寫相應(yīng)的I/O映射區(qū)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場變頻器的實(shí)時(shí)監(jiān)控。配置簡單,使用方便,運(yùn)行穩(wěn)定。
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