S7-300PLC与DCS控制系统的通信

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1、如何实现西门子S7-300PLC与DCS控制系统的通信一、引言现代工业的迅速发展，不断促进着自动化控制技术及设备通值技术创新的发展。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。在此系统屮，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，介绍上海泗博白动化的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,其中略去了西门了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

2、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。图1系统结构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S7-300PLCo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

3、。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I専自动化的通用串口(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，己成为最重耍的和应用最广泛的现场总线标准。PROFIBUS现场总线通讯协议包插三个主要部分：•PROFIBUSDP：主站和从站之间采

4、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。-PROFIBUSPA：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。•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,通讯速率达至ij12MoPROFIBUS-DP对以连接远程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

5、树型，通讯介质可以是屏蔽双绞线、光红，也支持红外传输，采用双绞线时，不加中继器最远通讯距离对达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-247个设备地址范亂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：设备地

6、址设备地址功能码功能码数狐数据校验匸设备査询从设备响应图2Modbus主、从设备查询响应Modbus协议常用功能码如图3所示:功能码名称作用01读线圈状态读取一统逻辑线圈的前状态：ONorOFF02读输入状态渎取一纟ft输入线圈的十前狀态：ONorOFF03读保持寄存器读取一个或多个保持寄存器屮的值04渎输入寄存器樓取-个或务个蝴入甜存器中的值05写单.个线圈强狀•个逻辑线圈的状态06密耶'个寄存辟把•个具休的值装入•个保捋寄仔器15写釦个线圈强卷姜个逻辑线脇的状态16写多个寄存器将-组具体的值装入多个保捋袴存器图3Modbus协议常用功能码Modbus

7、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：起始符设备地址功能码数据校骏结-束符TI-T2-T3-T41byte1byteNbyte2byteTI-T2-T3-T4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：类型Bit数备注起始位1数堀位8报小的冇效位先发送奇偶校脸位1无校验则

8、无停止位有校验时停止幼flBi（，无校验位时停ikRlBit或«2Bit图5RT