PM160 網關在西門子PLC 通信中的應用

江 滔，王文平，滕靜波

（東方汽輪機有限公司裝備能源部，四川德陽 618000）

0 引言

上海泗博PM-160 通信網關能夠實現對所連接的PLC 和串口設備進行遠程監控，遠程獲取實時I/O 數據、狀態等設備信息。PM-160 可連接多個具有Modbus/RS-485/RS-422 接口的設備到Profibus-DP，或者一對一連接RS-232 接口設備，即將Modbus/RS-485/RS-232/RS-422 網絡轉換為Profibus-DP 網絡。在該項目中采用這種網絡方式，即可實現PLC 對中頻加熱電源的信號監控與功率給定。

1 通信總線以及通信轉換介紹

現場總線是近年來廣泛使用的工業數據總線，主要用于解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息數據傳遞問題。由于現場總線簡單、可靠、經濟實用等一系列突出的優點，受到眾多廠商的重視。其中Profibus-DP 和Modbus是現場總線主要的兩種協議。

Profibus-DP 是PLC 控制器系統設計中經常用到的總線通信協議，其傳輸速率9.6 kbps～12 Mbps，傳輸距離達到1000 m，可以連接127 個站點，并且傳輸速率快、診斷功能強，在西門子控制器中被廣泛應用。

Modbus 是一種現場設備通用的串行傳輸協議，被廣泛應用于儀器儀表。該協議分為ASCII 和RTU 通信模式，支持傳統的RS-232、RS-422、RS-485 和以太網設備。在該項目中中頻電源就是采用支持Modbus 協議的RS-485 通信方式。

但是上述兩種總線通信方式并不能直接通信，需要采用Profibus 轉Modbus 網關轉換器，通過該網關將帶有RS-485 串口的Modbus 協議設備連接到Profibus 總線上進行通信，從而實現Profibus-DP 的PLC 控制器對Modbus 串口設備的遠程監控，遠程獲取實時I/O 數據、狀態等設備信息的功能。

2 系統硬件配置

系統硬件包括：S7-400CPU 一件，型號為6ES7414-2XL07-0AB0；通信網關1 個，型號為PM-160；中頻加熱電源1 套；DP電纜1 根；DP 通信插頭2 個，型號為6ES7972-0BA41-0XA0。

3 實施方案

3.1 硬件連接（圖1）

圖1 電氣連接圖

PM-160 網關安裝于中頻電源柜內，因該中頻電源支持Modbus/RS485通信方式，故采用RS-485 接口連接方式。同時網關與PLC 的Profibus-DP通信采用標準通信電纜以及標準通信插頭，確保兩者的通信連接無誤（圖2）。

圖2 PM-160 網關接線

3.2 網關配置

PM-160 網關采用自帶配置軟件PMG-123，通過該軟件設置Modbus 和Profibus-DP 現場總線的相關參數及命令，通過“映射”關系實現兩者之間的數據轉換。

（1）對總線側參數進行設置：PM-160 的DP 從站地址為“40”（需要在Step 7 軟件中設置的DP 地址值），參數配置選項“通過Profibus 主站的組態軟件設置”（圖3）。設置完成后PM-160 將進行“40”與“-P”交替閃爍，其中“40”顯示為當前網關DP 地址，“-P”為“通過Profibus 主站的組態軟件設置”。

圖3 現場總線設置

（2）對Modbus 串口側進行設置：協議類型選擇“Modbus 主站”，根據中頻電源串口通信說明書設置通信波特率“9600”，數據位“8”，奇偶檢驗方式“無”，停止位“1”，通信傳輸模式“RTU”以及通信接口“RS-485”（圖4）。

圖4 Modbus 串口側設置

（3）節點設置：添加一個與中頻電源RS-485 模塊相同的地址節點“2”，然后添加命令Modbus 功能碼“03H 讀保存寄存器”，并根據中頻加熱電源串口通信說明書設置Modbus 寄存器起始地址“17”（寄存器地址=寄存器編號18-1），該寄存器含義為“運行狀態說明值”（圖5），數據個數“1”（代表一個寄存器1個字）。最后設置內存映射起始地址“0H”（PM-160 數據緩存區的地址），該地址將與S7-400 硬件設置中的設備地址相對應，寄存器設置如圖6 所示。

圖5 中頻電源運行狀態說明

圖6 寄存器設置

（4）下載配置：將該配置下載完成后，PM-160 的LED“40”與“-P”將交替閃爍，其中“40”顯示為當前網關DP 地址，“-P”為“通過Modbus 主站的組態軟件設置”（圖7）。

圖7 PM-160 網關狀態顯示

3.3 DP 網絡設置

通過西門子Step 7 軟件對DP 主站進行硬件配置。

（1）在Step 7添加PM-160 網關設備：該網關參數配置選項為“通過Profibus 主站的組態軟件設置”，故在硬件中找到“PM-160 Modbus Master V6.0”設備（圖8）。

圖8 Step7 添加網關硬件

（2）CPU 與網關硬件設置：將S7-400 和PM-160 網關添加至一個網絡中，設置DP 網絡的傳輸速率以及網關的DP地址，DP 網絡配置如圖9所示。

圖9 DP 網絡配置

（3）配置PM-160 數據塊：在配置PM-160 過程中，添加功能碼“03H 讀保存寄存器”，為一個字，則添加的數據塊為“Read 1 word”，并設置數據塊起始地址與Modbus 從站地址“2”一致，寄存器起始地址“17”，設置PLC 地址“512…513”，Step 7 中網關配置如圖10 所示。

圖10 Step 7 中網關配置

3.4 信號映射結果

將硬件配置下載至CPU 中，至此中頻加熱電源寄存器地址已經映射到PLC 中，通過PLC 的地址即可以讀取中頻電源的狀態信息。在該項目中PIW512 就是中頻加熱電源“運行狀態設置值”，例如：PIW512 BIT0 BIT1：控制模式；PIW512 BIT2：是否運行改變運行模式。當然采用類似方式也能夠對電源進行寫入的操作。

4 結束語

采用的PM-160 網關將西門子PLC 和中頻電源設備進行連接，將不同協議進行自動轉換，從而達到PLC 對電源設備的遠程實時數據監視、遠程控制的功能，進一步實現上位機對電源控制管理、數據存儲的功能，實現設備自動化的需求。