ModbusRTU轉PROFINET工廠濕度監控系統中的解決方案

ModbusRTU轉PROFINET 網關 BX-601-PN，在鍋爐廠智能溫濕度監控系統中的應用

摘要：PROFINET 由 PROFIBUS 國際組織（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工業以太網技術的自動化總線標準。作為一項技術創新，PROFINET 為自動化通信領域提供了一個完整的網絡解決方案，可以兼容工業以太網和現有的現場總線（如 PROFIBUS）技術。

背景：

現代科學技術和工業的迅速發展，不斷促進著自動化控制技術及設備通信技術的創新和發展。當前，PLC與智能儀表等已廣泛應用到現場生產控制系統中，本應用案例是在鍋爐行業的溫濕度監控系統中，西門子 S7-300PLC 與智能溫度儀表的通訊， 為工業現場提供了一系列的通信解決方案。

工業中使用的鍋爐設備體積大，安全系數要求高，鍋爐廠溫濕度監控中心要監控鍋爐內部的溫濕度變化并及時調整參數使其維持運轉安全，使用 PROFINET 協議采集MODBUS 協議溫濕度儀表的數據，串口轉 PROFINET 協議的網關滿足客戶的需求。

本文以智能溫濕度儀表為例，介紹通過倍訊科技的ModbusRTU轉 PROFINET 網關BX-601-PN 構建 Modbus 從站現場儀表設備，與控制設備 PLC（西門子 S7-300 和 CP343-1）之間的通信案例。

鍋爐內的溫濕度參數維持在安全范圍內。該系統使用的智能溫濕度儀表通訊接口為 RS485，采用的是 Modbus RTU 通訊協議，波特率為 19200 bps，8 個數據位，無校驗，1 個停止位，儀表的從站地址為 1、2、3，支持使用 MODBUS 03 功能碼（讀保持寄存器）和 04 功能碼（讀輸入寄存器）讀取每個儀表 3 個通道的溫濕度值，本次配置以 03 號功能碼為例讀取儀表的數據

整體系統圖

鍋爐廠的智能溫濕度儀表通過 RS485 總線（Modbus RTU 協議）向倍訊科技的網關BX-601-PN（串口轉 PROFINET）實時傳輸鍋爐內的溫濕度數據，再由中控室西門子 300 系列 PLC 和 CP343-1

網絡模塊直接采集BX-601-PN的內存數據，以使中控室操作員電腦上顯示實時鍋爐內的溫濕度參數。

配置方式：

在網關BX-601-PN的配置軟件Gateway Configuration Studio 中對需要讀取的設備的數據進行配置。

配置串口參數：如下圖 3 所示，先在子網 1 處協議類型配置為 Modbus 主站，通訊參數（波特率，數據位，奇偶校驗方式，停止位，通訊傳輸模式）和所接的從站的參數設置相同；

配置命令參數：如圖 4 所示，先在子網 1 下面建立要連接的 3 個從站設備的地址即節點 1到 3，在節點 1 下面添加 03 讀保持寄存器命令讀取寄存器 1 到 6（即 40002 到 40007）對應 3 個通道溫濕度所在寄存器中的值，由于 6 個寄存器的地址連續，故只需配置起始的寄存器地址 1，6 個寄存器（數據個數），BX-601-PN網關的 MODBUS 主站要把讀到的從站數據放在網關的輸入緩沖區供 PROFINET 輸入端，輸入緩沖區的內存映射起始地址為 0H（HEX）和 PROFINET INPUT 的起始地址對應；同理，PROFINET OUTPUT 的起始地址和網關的輸出緩沖區的內存映射起始地址 4000H（HEX）對應。從站 2 和 3 的命令和 1 相同，寄存器起始地址和數據個數也相同，只是內存映射起始地址分別為 0CH 和 18H，配置內存映射起始地址時您也可以使用軟件特有的“自動計算映射地址”功能（在工具欄處）

配置以太網參數：以太網端 IP 地址，子網掩碼，網關 IP 地址，設備名稱的設置需要在“Port0”下拉菜單的“Ethernet及Profinet”處設置，

組態方式：

導入 GSDML 文件：在 S7-300PLC 和 CP343-1 網絡模塊的硬件組態界面中，導入BX-601-PN網關的 GSDML 文件。組態 網關：安裝 GSD 文件后，在 網絡模塊處建立 PROFINET-IO總線的連接，然后在右側 PROFINET IO 下把BX-601-PN網關拖到 PROFINET 總線下面，雙擊BX-601-PN的圖標，網關的設備名稱和 IP 地址要和 網關組態軟件中設置的相同。把在網關組態軟件 “Port1-3”下 PROFINET 配置項目中相同的數據長度命令通過雙擊或直接拖到槽位中，在槽位中起始的數據塊的 I 地址和 Q 地址必須從 0 開始，下面的數據塊的 I 和 Q 地址要緊接著上面數據塊最后的 I 和 Q 地址。由于是使用 CP343-1 網絡模塊組成的 PROFINET 網絡，需要在 OB1 主程序中調用 FC11 和 FC12 功能塊來寫讀 PROFIENT 輸入輸出數據，具體的使用方法請參考下圖或致電倍訊科技客服

系統優點：

在該監控系統中，1 臺通用ModbusRTU轉 PROFINET IO 網關BX-601-PN采集現場 3 臺智能溫濕度儀表的溫濕度參數數據（Modbus 協議格式傳輸）轉換為 PROFINET IO 協議數據并映射到 S7-300PLC 輸入輸出映射區，在用戶程序 OB1 中調用功能塊 FC11 和 FC12 進行 I/O 數據交換以實現

S7-300PLC對現場智能溫濕度儀表的實時監控。網關共有3個串口，3個串口可以同時為不同波特率，3 個串口都可以作為 MODBUS 主站或從站，串口為 RS485 時，一個串

口最大可以接 30 臺從站設備；3 個串口也可以作為 Modbus 從站、連接用戶自定義協議設備、支持最大輸入/輸出字節各 1024 字節，極大滿足了客戶多臺從站設備數據對字節數的要求。配置簡單，使用方便，運行穩定！