一. 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
在某工廠的自動控制項(xiàng)目中,需要將相隔 3公里的兩臺西門子 S7-300控制系統(tǒng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。由于兩設(shè)備相距甚遠(yuǎn),而且間隔山脈,采用以太網(wǎng)光纖傳輸并不現(xiàn)實(shí),鑒于BANNER公司優(yōu)秀的超遠(yuǎn)距離無線傳感產(chǎn)品,設(shè)計(jì)采用其surecross系列中的DataRadio無線電臺DX80DR2M。同時(shí),由于兩臺S7-300控制系統(tǒng)均為帶有Profibus-DP主站接口的CPU315-2PN/DP 控制器,而無線電臺 DX80DR2M支持 RS485 Modbus RTU協(xié)議,因此設(shè)計(jì)選用赫優(yōu)訊公司的 NT30-DPS 網(wǎng)關(guān)(Modbus RTU 轉(zhuǎn)Profibus-DP從站)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下:
二. 功能描述
如圖 1所示,兩個(gè)遠(yuǎn)程站的NT30-DPS均通過其 Profibus-DP接口掛接到 CPU315-2PN/DP的Profibus-DP總線上作為DP從站運(yùn)行,同時(shí)其RS485引出線連接到DX80DR2M 電臺的通訊引出線上,為了實(shí)現(xiàn)Modbus RTU的主從數(shù)據(jù)交換,其中一個(gè) NT30-DPS 設(shè)計(jì)為Modbus RTU 主站運(yùn)行,而另一臺NT30-DPS 設(shè)計(jì)為Modbus RTU 從站運(yùn)行。在系統(tǒng)運(yùn)行時(shí),Modbus RTU 主站網(wǎng)關(guān)根據(jù)預(yù)先配置的通訊命令表(Modbus RTU 命令 FC1-FC16)自動讀寫Modbus RTU 從站網(wǎng)關(guān)的寄存器數(shù)據(jù),然后每個(gè)網(wǎng)關(guān)又通過 Profibus-DP輸入輸出映像區(qū)與各自的 CPU315-2PN/DP主站實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交換,從而實(shí)現(xiàn) CPU315-2PN/DP之間的數(shù)據(jù)交換,數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)如下圖所示:
圖2:數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)
如上圖所示,兩個(gè)NT30-DPS與各自的CPU315-2PN/DP實(shí)現(xiàn) 64個(gè)字節(jié)的輸入輸出數(shù)據(jù)交換,通訊機(jī)制如下:
1)來自右側(cè) CPU315-2PN/DP 的輸出數(shù)據(jù)QW0-QW62通過 Profibus-DP機(jī)制被自動傳送到作為Modbus RTU 從站 的NT30-DPS 的30001-30032輸入寄存器中,然后被作為Modbus RTU主站的NT30-DPS通過 FC4功能號讀取到輸入端寄存器 Register1-32 中,最后通過 Profibus-DP 機(jī)制被自動傳送到左側(cè) CPU315-2PN/DP 的IW0-IW62輸入映像區(qū)中,從而實(shí)現(xiàn)了右側(cè) CPU 的輸出數(shù)據(jù)到左側(cè)CPU 的輸入數(shù)據(jù)的傳送。
2)來自左側(cè) CPU315-2PN/DP 的輸出數(shù)據(jù)QW0-QW62通過 Profibus-DP機(jī)制被自動傳送到作為Modbus RTU 主站的 NT30-DPS 的輸出端寄存器 Register1-32 中,然后通過功能號 16 將數(shù)據(jù)寫入到作為 Modbus RTU 從站的 NT30-DPS 的 40001-40032保持寄存器中,最后通過 Profibus-DP機(jī)制被自動傳送到右側(cè) CPU315-2PN/DP的IW0-IW62輸入映像區(qū)中,從而實(shí)現(xiàn)了左側(cè) CPU 的輸出數(shù)據(jù)到右側(cè)CPU 的輸入數(shù)據(jù)的傳送。
如上所述,CPU315-2PN/DP與網(wǎng)關(guān)的數(shù)據(jù)交換是靠 Profibus-DP機(jī)制自動完成的,而作為Modbus RTU主從站的兩個(gè)網(wǎng)關(guān)之間的數(shù)據(jù)傳送是通過主站的配置命令預(yù)先設(shè)定的,因此對于兩端的CPU315-2PN/DP來說,整個(gè)數(shù)據(jù)交換的實(shí)現(xiàn)是不需要編寫任何程序的。
三. NT30-DPS 的參數(shù)配置
NT30-DPS 的參數(shù)配置通過赫優(yōu)訊SYCON.net軟件實(shí)現(xiàn),對于作為Modbus RTU主站的NT30-DPS,其配置參數(shù)如下:
1) MODBUS表
2) SUPERVIS表
Supervision Mode SlaveError
以上未列出的參數(shù)均采用默認(rèn)參數(shù)。
對于作為ModbusRTU從站的NT30-DPS,其配置參數(shù)如下:
1) MODBUS表
2) MODULES表
3) COMMAND表
無命令
以上未列出的參數(shù)均采用默認(rèn)參數(shù)。
注意點(diǎn):
1) 無論主從站均應(yīng)采用ModbusRTU標(biāo)準(zhǔn)地址格式,即 address:40001-49999;
2) 主從站的MODULES地址分配空間必須一致,上面分配的為 64個(gè)字節(jié)的輸入和 64個(gè)字節(jié)的輸出;
3) 對于主站,其 Supervision Mode參數(shù)不能選擇 off,否則在多從站網(wǎng)絡(luò)通訊中如果某一從站通訊故障(如斷開網(wǎng)絡(luò)),那么主站網(wǎng)關(guān)將不會自動跳過有故障的從站(始終嘗試與故障從站的通訊直到其恢復(fù)通訊);
四. STEP7中的配置
要將 NT30-DPS 連接到 CPU315-2PN/DP 的 Profibus-DP 網(wǎng)絡(luò)中必須要在西門子 STEP7軟件中進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)硬件配置。首先,為了能夠在 STEP7的Hardware Catalog 中找到NT30-DPS 網(wǎng)關(guān),必須安裝NT30-DPS 的GSD文件:
1) 將NT30-DPS 網(wǎng)關(guān)的隨機(jī)光盤插入光驅(qū);
2) 關(guān)閉 STEP7的Hardware窗口中的當(dāng)前所有項(xiàng)目,然后選擇菜單Options->Install GSD File,在彈出的對話框中選擇光盤中的GSD文件(在 GSD\PROFIBUS 目錄下),最后點(diǎn)擊Install按鈕;
安裝完 GSD 文件后即可進(jìn)行 Profibus 的從站配置:打開 STEP7 項(xiàng)的 Hardware 窗口,從右邊 Catalog 中選擇NT30-DPS 網(wǎng)關(guān)(在PROFIBUSDP\Additional Field Devices\Gateway下),然后拖拉到左面 CPUProfibus 總線上,最后設(shè)置NT30-DPS 的Profibus地址和輸入輸出映像區(qū);STEP7的硬件配置如下圖所示(采用了CPU313C-2DP):
五. 應(yīng)用時(shí)的注意點(diǎn)
1) NT30-DPS 的RS485引出線中有+5VDC 電源,因此除了粉色線和灰色線 (RS485 的P和N)以及黃色線 (地線)外其他所有引線之間不應(yīng)短路,否則會影響通訊甚至燒壞通訊口,具體請參閱光盤盒中的硬件手冊;
2) 如果NT30-DPS 的STA指示燈亮說明NT30-DPS 已經(jīng)和Profibus-DP主站建立了連接;
3) 修改NT30-DPS 的Profibus地址后(通過NT30-DPS上的地址盤碼設(shè)定)需要重新上電;
4) 新出廠的NT30-DPS在使用前需要下載固件(在 SYCON.net軟件中下載);
六. 結(jié)束語
德國赫優(yōu)訊自動化系統(tǒng)有限公司是全球工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域的專家,除上述PROFIBUS轉(zhuǎn)串口外,還提供各種現(xiàn)場總線、實(shí)時(shí)以太網(wǎng)與串口,乃至用戶自定義串口協(xié)議的轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān),可以將用戶的各種串口設(shè)備連入上層的控制網(wǎng)絡(luò)中,實(shí)現(xiàn)設(shè)備聯(lián)網(wǎng)。無錫市北辰自動化技術(shù)有限公司為德國赫優(yōu)訊在中國的華東區(qū)經(jīng)銷商,我們樂意為工業(yè)自動化領(lǐng)域內(nèi)的任何網(wǎng)絡(luò)通訊項(xiàng)目提供最優(yōu)的解決方案。本案例在調(diào)試中得到了上海BANNER公司和上海赫優(yōu)訊辦事處技術(shù)人員的支持,在此表示感謝。