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無錫市北辰自動化技術(shù)有限公司張鵬
一． 系統(tǒng)設(shè)計
在某工廠的自動控制項目中，需要將相隔 3公里的兩臺西門子 S7-300控制系統(tǒng)設(shè)備實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換。由于兩設(shè)備相距甚遠，而且間隔山脈，采用以太網(wǎng)光纖傳輸并不現(xiàn)實，鑒于BANNER公司優(yōu)秀的超遠距離無線傳感產(chǎn)品，設(shè)計采用其surecross系列中的DataRadio無線電臺DX80DR2M。同時，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 ModbusRTU協(xié)議，因此設(shè)計選用赫優(yōu)訊公司的 NT30-DPS 網(wǎng)關(guān)（ModbusRTU 轉(zhuǎn)Profibus-DP從站）來實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計如下：
二． 功能描述
如圖 1所示，兩個遠程站的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從站運行，同時其RS485引出線連接到DX80DR2M 電臺的通訊引出線上，為了實現(xiàn)ModbusRTU的主從數(shù)據(jù)交換，其中一個 NT30-DPS 設(shè)計為ModbusRTU 主站運行，而另一臺NT30-DPS 設(shè)計為ModbusRTU 從站運行。在系統(tǒng)運行時，ModbusRTU 主站網(wǎng)關(guān)根據(jù)預(yù)先配置的通訊命令表（ModbusRTU 命令 FC1-FC16）自動讀寫ModbusRTU 從站網(wǎng)關(guān)的寄存器數(shù)據(jù)，然后每個網(wǎng)關(guān)又通過 Profibus-DP輸入輸出映像區(qū)與各自的 CPU315-2PN/DP主站實現(xiàn)數(shù)據(jù)交換，從而實現(xiàn) CPU315-2PN/DP之間的數(shù)據(jù)交換，數(shù)據(jù)交換的實現(xiàn)如下圖所示：
圖2：數(shù)據(jù)交換實現(xiàn)
如上圖所示，兩個NT30-DPS與各自的CPU315-2PN/DP實現(xiàn) 64個字節(jié)的輸入輸出數(shù)據(jù)交換，通訊機制如下：
1． 來自右側(cè) CPU315-2PN/DP 的輸出數(shù)據(jù)QW0-QW62通過 Profibus-DP機制被自動傳送到作為ModbusRTU 從站 的NT30-DPS 的30001-30032輸入寄存器中，然后被作為ModbusRTU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機制被自動傳送到作為ModbusRTU 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 ModbusRTU 從站的 NT30-DPS 的 40001-40032保持寄存器中，最后通過 Profibus-DP機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機制自動完成的，而作為ModbusRTU主從站的兩個網(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，整個數(shù)據(jù)交換的實現(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軟件實現(xiàn)，對于作為ModbusRTU主站的NT30-DPS，其配置參數(shù)如下：
1． MODBUS表
Interface and RTS RS485 RTS ON
Baudrate 19200 Bits/s
Stopbits 1
Parity none
Mode Master / address:40001-49999
Slave Function Address Quantity Register .Coil Write
2 4 30001 32 1 0 Cycle
2 16 40001 32 1 0 Cycle
4． SUPERVIS表
Supervision Mode SlaveError
以上未列出的參數(shù)均采用默認參數(shù)。
對于作為ModbusRTU從站的NT30-DPS，其配置參數(shù)如下：
1． MODBUS表
Interface and RTS RS485 RTS ON
Baudrate 19200 Bits/s
Stopbits 1
Parity none
Mode Slave / address:40001-49999
Modbus address 2
2． MODULES表
in byte con 64
out byte con 64
3． COMMAND表
無命令
以上未列出的參數(shù)均采用默認參數(shù)。
注意點：
1． 無論主從站均應(yīng)采用ModbusRTU標準地址格式，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個字節(jié)的輸入和 64個字節(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)的隨機光盤插入光驅(qū)；
2． 關(guān)閉 STEP7的Hardware窗口中的當(dāng)前所有項目，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），最后點擊Install按鈕；
安裝完 GSD 文件后即可進行 Profibus 的從站配置：打開 STEP7 項目的 Hardware 窗口，從右邊 Catalog 中選擇NT30-DPS 網(wǎng)關(guān)（在PROFIBUS-DP\Additional Field Devices\Gateway下），然后拖拉到左面 CPU 的Profibus 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)用時的注意點
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)有限公司為全球工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通訊領(lǐng)域的專家，除了有豐富的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)產(chǎn)品外還提供各種協(xié)議和接口 的計算機通訊板卡CIF、嵌入式通訊模塊COM 以及目前全球最高端的網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議芯片 netX，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。
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