ModbusRTU轉(zhuǎn)PROFINET 網(wǎng)關(guān) BX-601-PN，在鍋爐廠智能溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

摘要：PROFINET 由 PROFIBUS 國(guó)際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的自動(dòng)化總線標(biāo)準(zhǔn)。作為一項(xiàng)技術(shù)創(chuàng)新，PROFINET 為自動(dòng)化通信領(lǐng)域提供了一個(gè)完整的網(wǎng)絡(luò)解決方案，可以兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場(chǎng)總線（如 PROFIBUS）技術(shù)。

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與智能儀表等已廣泛應(yīng)用到現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)控制系統(tǒng)中，本應(yīng)用案例是在鍋爐行業(yè)的溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)中，西門子 S7-300PLC 與智能溫度儀表的通訊， 為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)提供了一系列的通信解決方案。

工業(yè)中使用的鍋爐設(shè)備體積大，安全系數(shù)要求高，鍋爐廠溫濕度監(jiān)控中心要監(jiān)控鍋爐內(nèi)部的溫濕度變化并及時(shí)調(diào)整參數(shù)使其維持運(yùn)轉(zhuǎn)安全，使用 PROFINET 協(xié)議采集MODBUS 協(xié)議溫濕度儀表的數(shù)據(jù)，串口轉(zhuǎn) PROFINET 協(xié)議的網(wǎng)關(guān)滿足客戶的需求。

本文以智能溫濕度儀表為例，介紹通過倍訊科技的ModbusRTU轉(zhuǎn) PROFINET 網(wǎng)關(guān)BX-601-PN 構(gòu)建 Modbus 從站現(xiàn)場(chǎng)儀表設(shè)備，與控制設(shè)備 PLC（西門子 S7-300 和 CP343-1）之間的通信案例。

鍋爐內(nèi)的溫濕度參數(shù)維持在安全范圍內(nèi)。該系統(tǒng)使用的智能溫濕度儀表通訊接口為 RS485，采用的是 Modbus RTU 通訊協(xié)議，波特率為 19200 bps，8 個(gè)數(shù)據(jù)位，無校驗(yàn)，1 個(gè)停止位，儀表的從站地址為 1、2、3，支持使用 MODBUS 03 功能碼（讀保持寄存器）和 04 功能碼（讀輸入寄存器）讀取每個(gè)儀表 3 個(gè)通道的溫濕度值，本次配置以 03 號(hào)功能碼為例讀取儀表的數(shù)據(jù)

整體系統(tǒng)圖

鍋爐廠的智能溫濕度儀表通過 RS485 總線（Modbus RTU 協(xié)議）向倍訊科技的網(wǎng)關(guān)BX-601-PN（串口轉(zhuǎn) PROFINET）實(shí)時(shí)傳輸鍋爐內(nèi)的溫濕度數(shù)據(jù)，再由中控室西門子 300 系列 PLC 和 CP343-1

網(wǎng)絡(luò)模塊直接采集BX-601-PN的內(nèi)存數(shù)據(jù)，以使中控室操作員電腦上顯示實(shí)時(shí)鍋爐內(nèi)的溫濕度參數(shù)。

配置方式：

在網(wǎng)關(guān)BX-601-PN的配置軟件Gateway Configuration Studio 中對(duì)需要讀取的設(shè)備的數(shù)據(jù)進(jìn)行配置。

配置串口參數(shù)：如下圖 3 所示，先在子網(wǎng) 1 處協(xié)議類型配置為 Modbus 主站，通訊參數(shù)（波特率，數(shù)據(jù)位，奇偶校驗(yàn)方式，停止位，通訊傳輸模式）和所接的從站的參數(shù)設(shè)置相同；

配置命令參數(shù)：如圖 4 所示，先在子網(wǎng) 1 下面建立要連接的 3 個(gè)從站設(shè)備的地址即節(jié)點(diǎn) 1到 3，在節(jié)點(diǎn) 1 下面添加 03 讀保持寄存器命令讀取寄存器 1 到 6（即 40002 到 40007）對(duì)應(yīng) 3 個(gè)通道溫濕度所在寄存器中的值，由于 6 個(gè)寄存器的地址連續(xù)，故只需配置起始的寄存器地址 1，6 個(gè)寄存器（數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)），BX-601-PN網(wǎng)關(guān)的 MODBUS 主站要把讀到的從站數(shù)據(jù)放在網(wǎng)關(guān)的輸入緩沖區(qū)供 PROFINET 輸入端，輸入緩沖區(qū)的內(nèi)存映射起始地址為 0H（HEX）和 PROFINET INPUT 的起始地址對(duì)應(yīng)；同理，PROFINET OUTPUT 的起始地址和網(wǎng)關(guān)的輸出緩沖區(qū)的內(nèi)存映射起始地址 4000H（HEX）對(duì)應(yīng)。從站 2 和 3 的命令和 1 相同，寄存器起始地址和數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)也相同，只是內(nèi)存映射起始地址分別為 0CH 和 18H，配置內(nèi)存映射起始地址時(shí)您也可以使用軟件特有的“自動(dòng)計(jì)算映射地址”功能（在工具欄處）

配置以太網(wǎng)參數(shù)：以太網(wǎng)端 IP 地址，子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)關(guān) IP 地址，設(shè)備名稱的設(shè)置需要在“Port0”下拉菜單的“Ethernet及Profinet”處設(shè)置，

組態(tài)方式：

導(dǎo)入 GSDML 文件：在 S7-300PLC 和 CP343-1 網(wǎng)絡(luò)模塊的硬件組態(tài)界面中，導(dǎo)入BX-601-PN網(wǎng)關(guān)的 GSDML 文件。組態(tài) 網(wǎng)關(guān)：安裝 GSD 文件后，在 網(wǎng)絡(luò)模塊處建立 PROFINET-IO總線的連接，然后在右側(cè) PROFINET IO 下把BX-601-PN網(wǎng)關(guān)拖到 PROFINET 總線下面，雙擊BX-601-PN的圖標(biāo)，網(wǎng)關(guān)的設(shè)備名稱和 IP 地址要和 網(wǎng)關(guān)組態(tài)軟件中設(shè)置的相同。把在網(wǎng)關(guān)組態(tài)軟件 “Port1-3”下 PROFINET 配置項(xiàng)目中相同的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度命令通過雙擊或直接拖到槽位中，在槽位中起始的數(shù)據(jù)塊的 I 地址和 Q 地址必須從 0 開始，下面的數(shù)據(jù)塊的 I 和 Q 地址要緊接著上面數(shù)據(jù)塊最后的 I 和 Q 地址。由于是使用 CP343-1 網(wǎng)絡(luò)模塊組成的 PROFINET 網(wǎng)絡(luò)，需要在 OB1 主程序中調(diào)用 FC11 和 FC12 功能塊來寫讀 PROFIENT 輸入輸出數(shù)據(jù)，具體的使用方法請(qǐng)參考下圖或致電倍訊科技客服

系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：

在該監(jiān)控系統(tǒng)中，1 臺(tái)通用ModbusRTU轉(zhuǎn) PROFINET IO 網(wǎng)關(guān)BX-601-PN采集現(xiàn)場(chǎng) 3 臺(tái)智能溫濕度儀表的溫濕度參數(shù)數(shù)據(jù)（Modbus 協(xié)議格式傳輸）轉(zhuǎn)換為 PROFINET IO 協(xié)議數(shù)據(jù)并映射到 S7-300PLC 輸入輸出映射區(qū)，在用戶程序 OB1 中調(diào)用功能塊 FC11 和 FC12 進(jìn)行 I/O 數(shù)據(jù)交換以實(shí)現(xiàn)

S7-300PLC對(duì)現(xiàn)場(chǎng)智能溫濕度儀表的實(shí)時(shí)監(jiān)控。網(wǎng)關(guān)共有3個(gè)串口，3個(gè)串口可以同時(shí)為不同波特率，3 個(gè)串口都可以作為 MODBUS 主站或從站，串口為 RS485 時(shí)，一個(gè)串

口最大可以接 30 臺(tái)從站設(shè)備；3 個(gè)串口也可以作為 Modbus 從站、連接用戶自定義協(xié)議設(shè)備、支持最大輸入/輸出字節(jié)各 1024 字節(jié)，極大滿足了客戶多臺(tái)從站設(shè)備數(shù)據(jù)對(duì)字節(jié)數(shù)的要求。配置簡(jiǎn)單，使用方便，運(yùn)行穩(wěn)定！