鼎实主站网关PBM-G-MBS在山东X公司项目中的应用

1. 前言 山东X公司在某个化工类项目采用的分布式控制系统DCS，其主控系统主要使用的是Modbus协议；而远程现场设备采用的是PROFIBUS-DP协议。若要将现场设备的数据传输到主控系统并进行监控，就必须实现两种不同协议设备之间的通信转换。此项目中现场设备包括：ABB ACS 550系列的变频器、英威腾变频器、森兰变频器以及siemens 200 PLC，均为PROFIBUS-DP从站；而主控系统DCS为Modbus主站。因此，该项目需要一种Modbus/PROFIBUS协议转换网关——在PROFIBUS一侧做主站，用于连接一些远程现场设备PROFIBUS-DP从站；在Modbus一侧做从站，接收DCS通信查询，将PROFIBUS一侧的现场设备信息传输到DCS控制器。鼎实的主站网关PBM-G-MBS专为此应用场合设计，可对PROFIBUS-DP从站组网，将PROFIBUS数据转换成Modbus协议上传至Modbus主控设备。

2. 系统功能 鼎实PBM-G-MBS主站网关起到Modbus和PROFIBUS协议转换作用。在PROFIBUS一侧为主站，在Modbus侧为从站。山东X公司Modbus接口的DCS控制系统是MODBUS主站。ABB、英威腾、森兰变频器以及siemens 200 PLC均是PROFIBUS从站。 山东X公司DCS系统接收变频器通信数据，根据这些信息监控现场变频器运行状态。在该系统中，X公司的DCS控制系统需要监控若干条车间生产线上的3种不同品牌的三相变频器—ABB ACS 550、英威腾变频器、森兰变频器。其控制系统的示意图如下所示：

3. 鼎实主站网关简介 北京鼎实创新科技有限公司是一家以异构网络互联、协议转换网关为技术专长的高新技术企业。公司以现场总线PROFIBUS、PROFINET、CANOPEN、工业以太网为核心技术，以开发、制造"总线桥"系列工业通信协议转换网关等产品为主导方向，专门为PROFIBUS网络系统、第三方通信协议产品互连、分布式控制系统提供产品、解决方案。北京鼎实创新科技有限公司作为国际PI组织在中国的技术中心（CPCC ）和产品测试实验室（CPPTL），作为中国PROFIBUS用户组织CPA的积极会员单位，积极参与中国现场总线技术推广及技术标准化工作。 （1）鼎实PROFIBUS主站系列产品 北京鼎实主站网关PBM-G-MBS是公司PROFIBUS主站系列产品中的一款，经过了3年以上的市场及实际工程项目应用考验。同类型产品有：  

（2）鼎实主站网关PBM-G-MBS主要技术指标 PROFIBUS主站： ① 9 孔D 型插座，PROFIBUS主站，隔离； ② 配置软件PB-Confi 设置； ③ 所带的最大从站个数：31； ④ 31 个从站全部I/O 量：（244 字节输入 244 字节输出）�31； ⑤ 31 个从站全部用户参数：244 字节�31； ⑥ 31 个从站全部外部诊断数据：244 字节�31； ⑦ 协议标准：PROFIBUS-DP/V0（IEC 61158-3、GB/T 20540-2006）。 Modbus从站： ①  2�MODBUS/RTU从站/485接口   1�MODBUS/RTU从站/232接口 ② Modbus 功能：支持03H、04H、06H、10H 号Modbus 功能。 ④ 波特率：4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K。 ③ Modbus 存储区  

通用指标： ① 电源电压：24 VDC(�20％)； ② 额定电流：300 mA (24 VDC 时) ③ 环境温度： 运输和存储：-40℃～ 70℃ 工作温度：-20℃～ 55℃ ④ 工作相对湿度：5~95% ⑤ 防护等级：IP20； 4. 项目实施及主要功能的实现 主站网关作为PROFIBUS的主站连接下面的PROFIBUS从站，组成PROFIBUS网络，因此需要PROFIBUS网络配置软件实现网络参数配置及从站GSD文件解析等工作，并将配置文件下载到主站网关。鼎实PROFIBUS配置软件PB-Confi能够实现这样的功能。另外，该主站网关另一侧是MODBUS从站，网关将PROFIBUS从站IO数据映射到MODBUS存储区（0区、1区、3区、4区）。MODBUS主站（DCS）通过读写MODBUS存储区来实现对PROFIBUS所有从站的监控。这就是所谓“存储器共享型网关”——PROFIBUS IO存储区与MODBUS存储区的数据共享。因此，PB-Confi的另一项功能是完成配置PROFIBUS从站IO数据区到MODBUS存储区的（数据）地址映射关系，形成地址对照表，以便DCS编程工程师使用。PROFIBUS从站IO数据区与MODBUS存储区地址映射关系表与PROFIBUS网络参数配置、从站GSD文件解析等所有配置信息形成配置文件，下载到主站网关。主站网关上电后即可按照配置实现PROFIBUS网络管理和MODBUS数据通信。  

具体到本项目，PB-Confi的配置步骤如下： 1.新建项目：如图1所示，生成新项目。 2.串口设置：如图2所示。注意MODBUS 地址应该与网关旋转开关所拨地址相同。

3.更新设备目录：如果用户所需配置的从站设备的GSD 文件还没有放入PB-Confi 软件相应的目录下，可以点击“查看” →“工作目录”→“GSD 目录”（如图3所示）。将从站设备GSD 文件拷贝入打开的GSD 文件夹中。放入从站设备GSD 文件后，需要对当前设备目录进行更新。点击“文件” →“重读GSD”，（如图4所示），即可更新软件窗口右边的设备目录。此时，相应的从站设备应该出现在右方设备目录中的“DP-slave”目录中。  

4.添加主站：添加PBM-G-MBS 主站（如图5所示）。

5.添加从站：同样点击软件界面右侧的硬件设备栏，点击“DP-Slave” →“Drives”，双击在下拉菜单中所选中从站就可以将其添加到界面中。双击界面中的从站图标，从弹出的窗口中可以对从站站地址，用户参数，是否支持WD 看门狗等相关信息进行配置。双击从站中列出的模块，即可把所需模块添加到模块配置表中。双击模块列表中的模块，可以在弹出的“模块参数”窗口中对模块相关参数进行修改设置。如果需要配置更多从站，重复以上从站添加的步骤即可。 6.配置下载：点击菜单中的“设备”→“下载”，或者直接点击工具栏中的“下载”按钮（如图6所示），就可以将现有配置通过串口下载到网关中。 

5. 系统运行效果及关键技术分析 基于此方案的自控系统在某化工项目投入使用以来，运行至今系统稳定、可靠。设备的调试简单、操作方便、使用安全、效率高、故障率低的特点，提高了劳动生产效率，同时由于软硬件均采用模块化结构，方便了工程技术人员的安装、调试和维修。 该方案具有一定典型意义。适用于主控系统通信网络与现场部分设备通信协议不一致场合。在本方案中，实时性和可靠性是评价方案及网关产品性能的关键指标。系统数据传输的实时性关系主控系统DCS对现场设备状态检测及控制的及时性，至关重要！网关起到上下连接的桥梁作用，其工作的可靠性亦至关重要！实践证明，鼎实的主站网关PBM-G-MBS具有良好的实时性和可靠性，能够为主控系统接入第三方通信协议仪器仪表及驱动设备提供高速、高效、可靠、低成本的解决方案。 结束语 此案例，提供了一种PROFIBUS从站到Modbus主站通讯的解决方案。过去，这样的要求实现通常采用具有PROFIBUS主站功能的PLC（如S7-300）来实现。与本方案相比，PLC在此大才小用，成本较高，对维护和管理不利。本案例通过鼎实主站网关PBM-G-MBS提供了一种简单易行的方案。不但大大的减少了工程成本，而且极大的提高了系统的稳定性，易于管理和维护。除此之外，鼎实还可推出了PROFIBUS主站到CANOPNEN协议网关（PBM-G-CANOPEN）、和PROFIBUS主站到工业以太网MODBUS/TCP协议网关PBMG-EHT-2或PBMG-ETH-4)。有兴趣读者了登录鼎实网址www.c-profibus.com.cn或www.profinet.com.cn进一步了解。