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此次就西門子S7-300PLC與橫河CS30型DCS集散控制系統的之間通信，給大伙介紹如何實現Modbus和 Profibus-DP協議設備的相互通信、Modbus轉 Profibus-DP網關PM-160在當中的應用，以及這兩種不同通信協議里的通信方式。

當前PLC、DCS、智能儀表等已廣泛應用到現場生產控制系統中，并發展到由這些設備相互協同、共同面向整個生產過程的分布式工業控制系統。此次就某水利站分布式控制系統項目，介紹 Modbus轉Profibus-DP協議網關設備的應用。

一、系統組成

1、系統結構

本系統構成如下圖，其中省去了西門子S7-300PLC之外的其它現場級控制設備。系統上位機采用橫河CS3000型DCS集散控制系統，實現對其整個水利項目進行集中監控。下位機之一采用的是西門子S7-300 PLC，用來實現對現場各種智能儀表，包括現場電機、智能開關、變頻器、傳感器等執行、檢測設備的啟停控制、信息采集等操作。

在上圖所示系統結構中，現場各種智能儀表(采用的是 Modbus協議或者各種非標協議，接口為RS485、RS422或者RS232)都能夠通過通用串口( Modbus/RS-485/RS422/RS232)轉 Profibus-DP網關PM160連接到西門子S7-300PLC。此時，網關PN160在串口側的協議類型為 Modbus主站或者通用模式。

橫河DCS對西門子S7-300PLC的數據采集和監控同樣需要使用通用串口( Modbus/Rs485/R5422/RS232)轉 Profibus-DP網關PM-160，此時，網關PM-160在串口側的協議類型為從站.

2、通信網絡組成

PROFIBUS現場總線通訊協議包括三個主要部分。

PROFIBUS DP：主站和從站之間采用輪循的通訊方式，主要應用于自動化系統中單元級和現場級通信。

PROFIBUS PA：電源和通信數據通過總線并行傳輸，主要用于面向過程自動化系統中單元級和現場級通訊。

PROFIBUS EMS：定義了主站和主站之間的通訊模型，主要用于自動化系統中系統級和車間級的過程數據交換。

2.1 Modbus協議

Modbus協議是一種適用于工業控制領域的主從式串口通訊協議，它采用查詢通訊方式進行主從設備的信息傳輸，可尋址1-247個設備地址范圍。協議包括廣播查詢和單獨設備查詢兩種方式，二者區別就是廣播查詢不需要從設備回應信息，主、從設備查詢通訊過程如下圖

Modbus協議有兩種傳輸模式：ASC模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式較ASCⅡ模式能傳輸更多的數據，所以工業網絡大都采用RTU模式。RTU模式下的信息傳輸報文格式如下圖：

      它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為信息的起始和結束標志。信息幀所有字符位由16進制字符0-9、AF組成。

2.2網絡構成及硬件介紹

如圖1所示，在該系統設計中有兩個網絡使用了 Modbus轉 Profibus- DP網關PM-160。網關在這兩個網絡中的作用不一樣，其中：

在上層網絡中(建立西門子S7-30PLC和橫河DCS連接通信)， Modbus轉 Profibus-DP網關PM-160在Modbus側做 Modbus從站，在 Profibus-DP側做從站，建立 Profibus-DP主站(西門子S7-300PLC)和Modbus主站的通信。

DCS通信部分采用橫河型號為ALR121的通信模塊，并配套橫河提供的 Modbus通信軟件包，該通信模塊Zui大通信數據容量為40字。通過網關配置軟件對PM-160進行相關配置，將DCS的讀、寫指令及數據做相應轉換、存儲，并映射到西門子PLC的輸入、輸出映像區，以實現對上下位機控制信息的實時傳輸。

在下層網絡中(建立西門子S7-300PLC和現場智能儀表的連接通信)， Modbus轉 Profibus- DP網關PM-160在 Modbus側做 Modbus主站，在 Profibus-DP側做從站，建立 Modbus從站(現場各種智能儀表、電機、智能開關、變頻器、傳感器等)與 Profibus-DP主站西門子S7-300PLC的通信。