Anybus AB7000通訊網關在水泥廠中的應用

張鵬迪，徐自強，張艷梅，艾軍

1 前言

水泥廠現場總線技術的應用越來越廣泛，但仍然存在著大量只有串行接口的設備，如變頻器、電力計量表、汽車衡等。這些設備往往還需要再接入一種現場總線（如Profibus-DP、Profinet等），才能參與整個水泥生產系統的過程監控。Anybus Communicator現場總線串行網關作為智能協議轉換器，能將串行數據轉換為易處理的I/O數據，再映射到主站控制器中，可實現不同通訊協議間的數據交換及通訊。以阿聯酋某水泥廠項目為例，該項目通過Anybus Communicator的AB7000通訊網關將RS-485通訊協議轉換為ABB 800xA系統所支持的Profibus-DP現場總線協議，從而實現了Elite 440型電力計量表電壓、電流、功率及電量等參數的遠程讀取及監控。

2 AB7000網關配置

在阿聯酋項目，為實現ABB 800xA系統與Elite 440型電力計量表之間的數據通訊和數據的實時讀取，項目利用CBM控制器Profibus總線功能，選取了AB7000網關，使帶有RS-485 Modbus RTU接口的自動化設備實現了聯網。AB7000網關支持所有主流現場總線和工業以太網絡，兼容所有主流廠商的PLC，一個模塊最多可連接31臺使用RS-485接口的串行設備。該項目網絡架構如圖1所示。

AB7000網關作為Modbus-RTU主站，為RS-485接口設備提供協議轉換。Profibus-DP現場總線與RS-485間交換數據均存儲在Communicator存儲器輸入/輸出緩沖區內，數據和串行協議的轉換在網關內完成。串行網關將數據轉換為易處理的I/O數據，映射到主站控制器中。主控制器中讀取的數據，只需要和串行網關數據配置一致，將數據拆分或組合即可。

圖1 網絡架構圖

AB7000網關主控制器的通訊I/O字節長度和AB7000網關的配置應一致，因此需要先行配置項目AB7000網關。本項目要求每塊AB7000網關要讀取5塊Elite440電量表數據，每塊計量表需讀取其電壓、電流、功率及電量等參數，因此，配置網關前需給每塊計量表設置地址及波特率。項目AB7000網關與RS-485接口的計量表通訊，只需使用Anybus Configuration Manager可視化模板配置連接即可，無需使用高級編程技術來設置腳本或串行幀。考慮到每塊計量表所需讀取的參數都相同，因此網關配置時，可選用向導配置方式。相對于空白配置方式，向導配置方式只需配置通訊參數，無需手動配置輸入輸出區域地址，從而有效避免了字節配置地址的沖突。多個相同網關的配置可重復利用上述配置，只需變更子網節點地址和數量即可。

本項目利用向導模式配置AB7000網關，可分為以下幾個步驟：

（1）配置設備類型。確定項目現場總線類型Profibus-DP，配置子網屬性，查看Elite電量表手冊，設置串行網關，確定物理標準RS-485，波特率9 600bit/s，無校驗，數據位8位，停止位1位。

（2）配置通訊參數。查看Elite計量表Modbus通訊表可知，本項目R相電壓、R相電流、三相有功功率和電量對應的Modbus寄存器起始地址分別為40100、40114、40148和40224，每個參數占用2個字節，Modbus命令為03讀寄存器，通訊參數配置如圖2所示。每個節點下可添加多個命令，整個網關模塊最多可添加55條命令，輸入區域512bytes，輸出區域512bytes。

（3）添加節點。連接設備到子網，根據實際需要，分別配置每塊AB7000網關連接節點數量。

（4）為每個節點選擇參數。所有節點配置的參數都是可選的，在此配置的設備和參數，軟件會自動按順序分配字節地址，主控制器讀取的數據要和此處一一對應。多節點參數配置示例如圖3所示。

圖2 通訊參數配置圖

圖3 多節點參數配置示例

（5）通過“子網監視器”查看網關的字節配置。將配置下載到網關后，LED5燈綠色常亮，LED6燈綠色閃爍，表示網關與串行子網通訊正常，至此就完成了一個Modbus子網模板配置。其他網關配置可重復利用此參數配置，只需增減節點數量及更改相應子網設備地址即可。

3 AB7000網關與ABB 800xA系統通訊配置

項目通過ABBCBM軟件實現對ABB 800xA系統與AB7000網關的通訊配置，AB7000網關在Profibus-DP網絡側為網絡子站，網絡參數隨主站自動匹配，無需單獨設置。首先，設置AB7000網關在Profibus-DP網絡中的硬件地址，通過網關上的兩個旋鈕開關設定；第二步，導入AB7000網關相應版本的GSD文件，在CBM Libraries的Hardware中新建關聯硬件庫，配置與網關輸入輸出字節長度一致的數據存儲區；第三步，關聯新建的硬件庫到對應Controller，在相應通訊模塊CI854下插入硬件，配置各I/O通道對應參數，I/O通道參數配置與網關參數配置的順序應一致；第四步，在對應的Application程序塊中整合解析讀取的參數。全部設置完成后，將設置數據下載到主站CPU上，查看網關上的LED燈，LED1燈綠色常亮，LED2燈和LED4燈滅，代表Profibus-DP通訊正常，查看主站上硬件I/O通道，讀數并驗證程序解析讀數。主站I/O通道配置及讀數如圖4所示。

圖4 主站I/O通道配置及讀數

4 結語

截至目前，阿聯酋項目已安全投產運營半年，項目通過Anybus AB7000網關實現了ABB 800xA系統與Elite440電力計量表之間的有效通訊，數據傳輸實時準確，系統性能穩定可靠。同時，水泥廠中的AB7000網關模塊可實現變頻器、溫度巡檢儀、工業稱重等設備的不同現場通訊協議的轉換，能夠有效解決各異構系統間的數據傳輸及通訊問題。