图5 RTU通讯协议帧格式

Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例:主设备查询。

基于现场总线通信技术实现水利工程控制系统的设计

图6 主设备查询格式

Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例:从设备响应。

基于现场总线通信技术实现水利工程控制系统的设计

图7 从设备响应格式

2.3 网络构成及硬件介绍

如图1所示,在该系统设计中有两个网络使用了上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160。网关在这两个网络中的作用不一样,其中:

在上层网络中(建立西门子S7-300PLC和横河DCS连接通信),Modbus转Profibus-DP网关PM-160在Modbus侧做Modbus从站,在Profibus-DP侧做从站,建立Profibus-DP主站(西门子S7-300 PLC)和Modbus主站(横河CS3000)的通信。DCS通信部分采用横河型号为ALR121的通信模块,并配套横河提供的Modbus通信软件包,该通信模块最大通信数据容量为4000字。通过上海泗博自动化的网关配置软件对PM-160进行相关配置,将DCS的读、写指令及数据做相应转换、存储,并映射到西门子PLC的输入、输出映像区,以实现对上下位机控制信息的实时传输。

在下层网络中(建立西门子S7-300PLC和现场智能仪表的连接通信),Modbus转Profibus-DP网关PM-160在Modbus侧做Modbus主站,在Profibus-DP侧做从站,建立Modbus从站(现场各种智能仪表(现场电机、智能开关、变频器、传感器等))与Profibus-DP主站(西门子S7-300PLC)的通信。串口网络(现场智能仪表)设备接口为RS485或者RS232,它们都可以通过上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160实现与西门子S7-300PLC的连接通信。其中,通过使用网关的配套配置软件对PM-160进行相关配置,将需要采集的从站设备信息通过网关读、写命令及数据转换、存储,映射到西门子PLC的输入、输出映射区,以实现PLC对现场智能仪表数据的采集和监控。

三、 Modbus转Profibus-DP网关PM-160的配置

PM-160是通用型Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的协议转换网关,在网关RAM中建立了Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的映射数据区,由软件实现Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的协议转换和数据交换。凡具有RS485/422/232接口的设备(Modbus协议或者非标协议)都可以通过PM-160与现场总线Profibus-DP互联。其中,PM-160在与Profibus-DP通讯是作为Profibus-DP从站,PM-160在与串口设备通信时,可以作Modbus主站、Modbus从站,也支持与非标串口设备实现数据透明传输。通过在西门子STEP7中注册网关PM-160的GSD文件,即可在该编程软件中对该网关进行相关硬件和软件配置,完成相应的通讯功能。请见如下详细的硬件和软件配置方法: