PLC与DCS通讯

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1、如何实现西门子S7-300PLC与DCS控制系统的通信 ——上海泗博自动化Modbus转PROFIBUS-DP网关的应用 摘要：本文就西门子S7-300系列PLC与横河CS3000型DCS集散控制系统的之间的通信，介绍如何实现Modbus和PROFIBUS-DP协议设备的相互通信、上海泗博自动化的Modbus转PROFIBUS-DP网关PM-160在其中的应用，以及这两种不同通信协议的通信方式。关键词：Modbus协议PROFIBUS-DP协议Modbus转PROFIBUS-DP串口转PROFIBUS-DP分布式控制系统通信网络一.引言现代工业的迅速发

2、展，不断促进着自动化控制技术及设备通信技术创新的发展。当前，PLC、DCS、智能仪表等已广泛应用到现场生产控制系统中，并发展到由上述设备相互协同、共同面向整个生产过程的分布式工业控制系统。在此系统中，现场总线通信技术至关重要。本文就某水利站分布式控制系统项目，介绍上海泗博自动化的Modbus转PROFIBUS-DP协议网关设备的应用。二.系统组成1、系统结构本系统构成如图1，其中略去了西门子S7-300PLC之外的其它现场级控制设备。系统上位机采用横河CS3000型DCS集散控制系统，实现对整个水利项目进行集中监控。下位机之一采用的是西门子S7-300

3、系列PLC，实现对现场各种智能仪表，包括现场电机、智能开关、变频器、传感器等执行、检测设备的启停控制、信息采集等操作。在上图所示系统结构中，现场各种智能仪表（采用的是Modbus协议或者各种非标协议，接口为RS485、RS422或者RS232）都能够通过上海泗博自动化的通用串口（Modbus/RS485/RS422/RS232）转PROFIBUS-DP网关PM-160连接到西门子S7-300PLC。此时，网关PM-160在串口侧的协议类型为Modbus主站或者通用模式。横河DCS对西门子S7-300PLC的数据采集和监控同样需要使用上海泗博自动化的通用

4、串口（Modbus/RS485/RS422/RS232）转PROFIBUS-DP网关PM-160，此时，网关PM-160在串口侧的协议类型为Modbus从站。2、通信网络组成2.1PROFIBUS协议简介PROFIBUS是目前国际上通用的现场总线标准之一，以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规，已成为最重要的和应用最广泛的现场总线标准。PROFIBUS现场总线通讯协议包括三个主要部分：(1).PROFIBUSDP：主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信；(2).PROFIB

5、USPA：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯；(3).PROFIBUSFMS：定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换；其中，PROFIBUS-DP是高速网络，通讯速率达到12M。PROFIBUS-DP可以连接远程I/O、执 行机构、智能马达控制器、人机界面HMI、阀门定位器、变频器等智能设备，一条PROFIBUS-DP总线可以最多连接123个从站设备。PROFIBUS-DP的拓扑结构可以是总线型、星型和树型，通讯介质可以是屏蔽双绞线、光纤，也支持红外传输，采用双绞线时

6、，不加中继器最远通讯距离可达1.2公里，最多可以采用9个中继器，最远通讯距离可达9公里。采用光纤时，最远通讯距离可达100公里以上，其中采用多膜光纤，两点间最远距离可达3公里，采用单膜光纤时，两点间最远距离可达3公里。2.2Modbus协议简介Modbus协议是一种适用于工业控制领域的主从式串口通讯协议，它采用查询通讯方式进行主从设备的信息传输，可寻址1-247个设备地址范围。协议包括广播查询和单独设备查询两种方式，二者区别就是广播查询不需要从设备回应信息，主、从设备查询通讯过程见图2：Modbus协议常用功能码如图3所示：图3Modbus协议常用功能

7、码Modbus协议有两种传输模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式较ASCII模式能传输更多的数据，所以工业网络大都采用RTU模式。RTU模式下的信息传输报文格式如图4：图4ModbusRTU信息报文格式它没有起始位和停止位，而是由至少3.5个字符间隔时间作为信息的起始和结束标志。信息帧所有字符位由16进制字符0-9、A-F组成。ModbusRTU通讯协议帧结构：图5RTU通讯协议帧格式ModbusRTU方式主站读取从站寄存器数据示例：主设备查询。图6主设备查询格式ModbusRTU方式主站读取从站寄存器数据示例：从设备响应。图7从设

8、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M