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摘要：本文就FOXBORO的DCS系統與森蘭變頻器之間的通信，介紹如何實現Modbus和PROFIBUS DP協議設備的相互通信、上海泗博自動化的Modbus轉PROFIBUS DP網關PM-160在其中的應用，以及這兩種不同通信協議的通信方式。
關鍵詞：Modbus協議 PROFIBUS DP協議 Modbus轉PROFIBUS DP 串口轉PROFIBUS DP PM-160
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、DCS、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FOXBORO的DCS系統與森蘭變頻器之間在冶金行業的通訊。上海泗博自動化技術有限公司為工業現場提供了一系列的通信解決方案。
氧化鋁適合用作研磨材料及切割工具，氧化鋁粉末常用作色層分析的媒介物，本應用案例以中國鋁業80萬噸氧化鋁項目為背景，介紹上海泗博自動化的Modbus轉PROFIBUS DP網關PM-160將現場使用的森蘭變頻器的各項參數轉化為PROFIBUS DP通訊并上傳到FOXBORO的DCS系統。
部分系統圖：
系統要求：
通過FOXBORO的DCS系統監控現場變頻器的運行情況。該系統使用的變頻器為森蘭變頻器，通訊接口為RS485，采用的是Modbus RTU通訊協議。
系統要求采集的部分數據如下：
配置方式：
在網關PM-160的配置軟件PMG-123中對需要讀取的數據進行命令配置。按照現場需求，在配置軟件中配置兩條命令，其中一條讀命令（03 讀保持寄存器）讀取 “主狀態字”、“運行頻率”等9個寄存器的數據（參照“通訊狀態變量表”），另外一條寫命令（16 預置多個寄存器）寫4個寄存器的數據（參照“通訊指令變量表”）。
子網參數界面如下圖所示，在該界面，用戶可設置PM-160與變頻器通訊的接口參數：串口通訊波特率、數據位、奇偶檢驗方式、停止位、通許傳輸模式、輸出命令輪循模式等。PM-160支持常用的串口通訊參數，用戶根據實際設備的串口參數配置網關PM-160的上述參數。
“讀保持寄存器”命令配置界面如下圖所示：
“Modbus寄存器起始地址”（十進制）對應用戶通訊說明中的“Modbus地址”（十六進制）。通訊說明中的“Modbus地址”是16進制的，但PM-160配置軟件PMG-123中該地址為10進制。因此配置命令時，該地址需要進行相應轉換：3210對應于12816。
當需要連續讀取寄存器時，可在該界面設置“數據個數”，指要讀取的寄存器個數（或者線圈個數：位命令）。下圖配置表示連續讀取變頻器參數：主狀態字、運行頻率、算術單元1輸出、算術單元2輸出、給定頻率、輸出電流、輸出轉矩、輸出電壓和母線電壓。
“內存映射起始地址”是該條命令讀到的9個寄存器數據在PM-160內存存儲區對應的起始地址。在PROFIBUS DP主站DCS系統中，主站分配的I/O映射區地址和配置軟件PMG-123中的“內存映射起始地址”是一一對應的。
“預置多個寄存器” 命令配置界面如下圖所示，“Modbus寄存器起始地址”（十進制）對應用戶通訊說明中的“Modbus地址”（十六進制）。通訊說明中的“Modbus地址”是16進制的，但PM-160配置軟件PMG-123中該地址為10進制。因此配置命令時，該地址需要進行相應轉換：3200對應于12800。當需要連續寫寄存器時，可在該界面設置“數據個數”，指要寫的寄存器個數（或者線圈個數：位命令）。下圖配置表示連續寫變頻器參數：主控制字、通訊給定頻率、上位機模擬量1和上位機模擬量2。
組態界面：
在DCS的硬件組態界面中，注冊網關PM-160的GSD文件后，在PROFIBUS DP總線下組態1個PROFIBUS DP從站（PM-160），其中，從站對應的地址應該與網關PM-160的數碼管顯示值一致。PM-160支持多種數據塊，用戶只需根據需要添加對應的數據塊（也可多次添加不同的數據塊），建立PROFIBUS DP主站I/O映射區和PROFIBUS DP從站（PM-160）內存的映射關系。組態好、編譯下載后開始數據調試通訊。組態界面如下所示：
系統優點：
1臺Modbus轉PROFIBUS DP網關PM-160將森蘭變頻器運行的各項參數數據（Modbus協議格式傳輸）轉換為PROFIBUS DP協議數據并映射到DCS中，通過網關PM-160，DCS系統只要讀寫相應的I/O映射區即可實現對現場變頻器的實時監控。配置簡單，使用方便，運行穩定。
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