利用赫優(yōu)訊公司（Hilscher）通用網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)PROFIBUS總線和串口儀表之間的通訊

1引言
     智能控制儀表是工業(yè)控制中最常用的控制器之一，其主要是針對某一特定的參數(shù)（如壓力、溫度、流量等），采用先進(jìn)的控制算法（如PID、自適應(yīng)PID、模糊邏輯等）來達(dá)到精確控制被控參數(shù)的目的，具有專業(yè)性強(qiáng)、智能化高、控制算法先進(jìn)、使用方便等特點(diǎn)。可編程邏輯控制器（簡稱PLC）以其運(yùn)行可靠、集成度高、可擴(kuò)展性強(qiáng)而在工業(yè)控制中得到廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)今現(xiàn)場總線技術(shù)極大發(fā)展的今天，世界上各大PLC廠商所推出的現(xiàn)場總線也各不相同，目前國際上流行的現(xiàn)場總線協(xié)議就有十幾種之多；但由于這些儀表一般只支持串口通訊協(xié)議，如何通過現(xiàn)場總線把智能控制儀表的數(shù)據(jù)傳入PLC中，就比較難以實(shí)現(xiàn)。為此德國Hilscher（德國赫優(yōu)訊自動化系統(tǒng)有限公司，以下簡稱赫優(yōu)訊）公司推出了netTAP系列通用網(wǎng)關(guān)，它支持各種現(xiàn)場總線從站到串口協(xié)議的轉(zhuǎn)換。下面我們以PROFIBUS-DP從站到ASCII協(xié)議的轉(zhuǎn)換來說明。
2 通信系統(tǒng)的構(gòu)成以及實(shí)現(xiàn)方法
2.1 系統(tǒng)配置
    SIEMENS公司的CPU315-2DP作為一個Profibus DP 主站，總線地址設(shè)為2；Hilscher公司的netTAP網(wǎng)關(guān)NT30-DPS作為PROFIBUS-DP從站,總線地址設(shè)為3；控制儀表我們采用目前使用比較廣泛的Eurotherm（歐陸）公司的智能溫控儀2416（4塊）。系統(tǒng)配置簡圖如下：

           圖1：系統(tǒng)配置圖
2.2 netTAP網(wǎng)關(guān)的參數(shù)設(shè)置
      赫優(yōu)訊NT30-DPS網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)將多種串口協(xié)議轉(zhuǎn)換為Profibus-DP 從站，如Modbus RTU、西門子3964R、標(biāo)準(zhǔn)ASCII，對于不同的串口協(xié)議只需要下載相應(yīng)的固件到NT30-DPS網(wǎng)關(guān)即可。在這里我們選擇標(biāo)準(zhǔn)ASCII協(xié)議固件下載到網(wǎng)關(guān)。
      下面是對網(wǎng)關(guān)進(jìn)行相應(yīng)的配置：
2.2.1 ASCII（其它參數(shù)采用默認(rèn)設(shè)置）

          表1：ASCII相關(guān)參數(shù)的設(shè)置
2.2.2 MODULES（注意要和DP主站的設(shè)置保持一致）

         表2：MODULES相關(guān)參數(shù)的設(shè)置

       參數(shù)組態(tài)完成后，將組態(tài)信息下載到網(wǎng)關(guān)中。
2.3 2416儀表的通訊參數(shù)設(shè)置
       參照歐陸2000系列儀表通訊說明書，來對通訊參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。
       2416儀表支持2種通訊協(xié)議：MODBUS PROTOCOL和EI-BISYNCH PROTOCOL，我們選擇MODBUS PROTOCOL協(xié)議進(jìn)行通訊。根據(jù)網(wǎng)關(guān)中已經(jīng)配置好的組態(tài)信息，將4塊儀表通訊參數(shù)設(shè)置為：地址依次為1-4；波特率設(shè)為9600；8位數(shù)據(jù)位；1位停止位；偶校驗(yàn)；其它參數(shù)用默認(rèn)值。（相關(guān)操作請參見儀表操作說明書）
2.4 DP主站中進(jìn)行組態(tài)和編程
      打開STEP7編程軟件將NT3-DPS的GSD文件安裝到STEP7中，然后通過GSD文件對NT30-DPS進(jìn)行組態(tài)，見圖2。

            圖2：主站中網(wǎng)關(guān)的組態(tài)
組態(tài)完成后，進(jìn)行編譯保存.
   下面將進(jìn)行代碼的編寫，由于要采用CRC檢驗(yàn)，所以我們需要編寫一個CRC檢驗(yàn)的程序；具體代碼編寫請參照2000系列儀表通訊說明書，在程序中我們編寫了一個功能FC和一個用來存放數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)塊DB3，在DB3內(nèi)建一個數(shù)組元素類型為BYTE長度為32的數(shù)組。
   讀儀表數(shù)據(jù)時， 我們采取讀N WORDS（Function code 3）的方法，命令格式見圖3：

             圖3：讀取N個字的命令格式
   返回的應(yīng)答信息格式見圖4 

             圖4：讀取N個字命令的應(yīng)答信息格式
   我們需要讀取的數(shù)據(jù)為儀表的PV值、OP值和SP值。根據(jù)通訊說明書它們的MODBUS參數(shù)地址分別為1、3和2。因此要讀取這三個值的命令應(yīng)該為（MODBUS地址為1的儀表為例，16進(jìn)制）：01 03 00 01 00 03 CRC，在返回的數(shù)據(jù)中，我們就可以得到PV、SP和OP的值。
   在PROFIBUS的輸入和輸出映像區(qū)的第一個字節(jié)（本例中為PQB256和PIB256）是用于控制和監(jiān)控通訊狀態(tài)的握手字節(jié)）
   下面為STEP7程序的部分代碼：

   將MB20值設(shè)為1；讀取MODBUS地址為1的儀表的數(shù)據(jù)。根據(jù)上面的應(yīng)答格式，我們知道在返回的數(shù)據(jù)中PIW261為儀表的PV值；PIW263為儀表的SP值；PIW265為儀表的OP值。在變量表里進(jìn)行監(jiān)控并和儀表進(jìn)行比較，我們發(fā)現(xiàn)數(shù)值是正確的。
   要對多塊儀表進(jìn)行通訊，只要通過程序來改變MB20的值，因此我們可以每隔100MS將相應(yīng)儀表的站
   地址送到MB20中去，等數(shù)據(jù)返回后，再將下一塊儀表的站地址送到MB20中直到最后一塊，然后重新從第一塊儀表開始。由于返回的數(shù)據(jù)中包含了站地址信息，因此我們只要根據(jù)站地址將得到的數(shù)據(jù)送到相應(yīng)的存儲區(qū)域中即可。當(dāng)然我們也可以對儀表進(jìn)行寫操作，需要注意的是讀寫轉(zhuǎn)換的控制問題。
3 結(jié)束語
     我們在未來相當(dāng)一段時間內(nèi)將面對多種網(wǎng)絡(luò)協(xié)議并存的現(xiàn)實(shí)，因此用于協(xié)議轉(zhuǎn)換功能的網(wǎng)絡(luò)部件將在未來自動化系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用。擁有多種網(wǎng)絡(luò)接口的自動化設(shè)備也必然具有更強(qiáng)的市場競爭力。NetTAP作為一種通用的協(xié)議網(wǎng)關(guān)，它支持多種協(xié)議間的轉(zhuǎn)換，已經(jīng)在很多場合中得到了實(shí)際應(yīng)用，在未來也必將擁有廣闊的市場前景。
參考文獻(xiàn)
[1] 2000 comms man. Eurotherm Company（歐陸工業(yè)自動化有限公司）.
[2] NtDpsAsc.en. Hilscher Company（德國赫優(yōu)訊自動化系統(tǒng)有限公司）.
作者簡介
雷浩（1983--） 男 助工/學(xué)士 無錫市北辰自動化技術(shù)有限公司，從事工業(yè)自動化行業(yè)系統(tǒng)集成和聯(lián)網(wǎng)工程研發(fā)。
王海波（1982--） 男 助工/學(xué)士 無錫市北辰自動化技術(shù)有限公司，從事工業(yè)自動化行業(yè)系統(tǒng)集成和聯(lián)網(wǎng)工程研發(fā)