案例簡介：

? ? ? 在設計某電力自動控制系統時，需要將繼電保護裝置的參數讀取到西門子S7-400 PLC?中，并集成到SCADA監控系統中，參與實際的連鎖控制。繼電保護裝置提供RS-485?通訊接口，其通訊協議為Modbus RTU協議。為了實現Modbus RTU?協議到PROFIBUS協議的轉換，本設計將西門子PLC S7-400?作PROFIBUS?主站，應用遠創智控生產的YC-MDPB-001網關，和 Modbus?從站通訊，然后通過遠創智控生產的 PLC?轉以太網模塊MPI-ETH-YC01、現場總線模塊連接到企業SCADA?系統中，使二者得到完美的結合。

工具/原料

Modbus轉ProfiBUS網關YC-MDPB-001一臺

西門子400PLC一臺

以太網模塊MPI-ETH-YC01一臺

繼電保護系統一套

配置方法：

第一步：查看如下圖表遙信信息點通訊的數據?

第二步：了解繼電保護系統?

本電力系統電站裝機容量為 6MW。其主接線為一機一變兩回線，變壓器為電壓變比 10/6.3kV?的雙圈變壓器。電站 10kV?出線兩回至用戶站。?

本繼電保護系統的主要監測對象包括:一臺發電機組、一臺主變壓器、兩回 10kV?出線、400V?廠用變;保護對象包括電站的發電機、變壓器、10kV?出線。該繼電保護系統提供一智能通訊服務器，其功能是將許繼設備的通訊規約轉換為MODBUS?規約，預留RS-485?通訊接口與CP340?進行通訊。通訊的數據量包括遙信信息點(功能碼 02，起始查詢地址 0):YX1～YX36，祥見表 1。遙測信息點(功能碼 03，起始查詢地址 0)YC1～YC18， 祥見表 2。?

表 2?遙測信息點通訊的數據

第三步：了解通訊系統

通訊系統的構成?

在本自動控制系統中，將西門子S7-400 PLC?作PROFIBUS?主站，ET 200M?和遠創智控YC-MDPB-001?網關作PROFIBUS?從站。另一方面，在 Modbus?總線中將MODBUS轉PROFIBUS網關作Modbus?主站，繼電保護裝置和直流屏設備作為 Modbus?的從站，雙方以 9600bps?的通訊速率進行通訊。具體的網絡結構如圖所示:?

第四步：?了解Modbus?通訊協議簡介??

? ? ?Modbus協議有ASCII、RTU?二種協議，并沒有規定物理層。此協議定義了控制器能夠認識和使用的消息結構，而不管它們是經過何種網絡進行通信的。Modbus的ASCII、RTU協議規定了消息、數據的結構、命令和應答的方式，數據通訊采用Maser/Slave?方式，Master?端發出數據請求消息，Slave?端接收到正確消息后就可以發送數據到Master端以響應請求;Master?端也可以直接發消息修改Slave?端的數據，實現雙向讀寫。

第五步：Modbus通訊協議的功能碼?

? ? Modbus?的 Slave?端是根據Master?端發送過來的功能碼進行相應的動作的。下表是Modbus RTU?協議常用的功能碼，使用它們即可實現對Slave?端的數字量和模擬量進行讀寫操作。

第六步：了解Modbus RTU?通訊協議幀結構?

下表列出了RTU?協議每個字節的位。?

第七步：Modbus RTU?協議的典型數據幀格式見下表? RTU?協議數據幀格式?

第八步：下表 給出了以RTU?方式讀取一個整數數據的例子:主機請求。

下表給出了以協議從機應答讀取整數數據示例。

第九步： 遠創智控YC-MDPB-001網關的配置?

? ? YC-MDPB-001?網關是智能型Modbus-232/485到PROFIBUS?的協議轉換網關，在接口RAM?中建立了

PROFIBUS?到Modbus?的映射數據區，由軟件實現PROFIBUS?到Modbus的協議轉換和數據交換。凡具有RS-232/485?接口的MODBUS?協議設備都可以利用YC-MDPB-001 與現場總線 PROFIBUS?互連。一方面，

YC-MDPB-001網關在與PROFIBUS通訊時是作為PROFIBUS?從站;另一方面，它在與Modbus?通訊時，即可以作Modbus?主站，也可作Modbus?從站。通過該網關的GSD?文件，可以在西門子STEP 7?編程軟件中對該網關進行硬件和軟件配置，完成相應的通訊功能。以下是詳細的硬件和軟件配置方法:?

PROFIBUS?到Modbus網關的硬件設計?

YC-MDPB-001?網關的PROFIBUS?從站地址和MODBUS?主、從站選擇可以通過該網橋的硬件撥碼開關來設置。其撥碼開關有 8?位，其最高位是設置MODBUS?主從站的(若該位設為 1，即將其作為MODBUS 主站;若該位設為 0，即將其作為MODBUS?從站);其它的低 7?位設置PROFIBUS?從站地址。

? 第十步：?PROFIBUS?到Modbus網關自帶PROFIBUS DP?接口，可以使用標準的PROFIBUS DP?連接頭和標準的PROFIBUS?電纜將其連接至PROFIBUS?現場總線中。?

?? 遠創智控PROFIBUS?到Modbus網關還提供 RS-232/485?接口，其他MODBUS?從站可以通過該接口實現與PROFIBUS?到Modbus網關的通訊。須注意的是在RS-485?總線終端要加終端電阻，PROFIBUS?到Modbus網關已內置終端電阻，只需用外接短接線將其接入RS-485?網絡即可。下圖是RS-485?網絡連接和終端電阻的連接示意圖:?

第十一步：YC-MDPB-001?網關的軟件配置?

? ? 硬件連接配置好后，就可以開始配置YC-MDPB-001網關的軟件了。其軟件配置包括:設備參數配置和

MODBUS?報文隊列配置:?

第十二步：MODBUS轉PROFIBUS網關的設備參數配置?

? ? 在STEP 7?的HW Config?中，可以通過安裝YC-MDPB-001?網關的GSD 文件(PBMD.GSD?是MODBUS?主站的

GSD?文件;PBMDMS.GSD?是MODBUS?從站的GSD?文件)把PROFIBUS?到Modbus網關的配置文件添加到STEP 7?的設備配置庫中。此后，就可以按下圖的示意方法配置PROFIBUS?到Modbus網關了。?

?第十三步： 將YC-MDPB-001?網關添加到S7?的硬件配置系統中后，可以對其相關參數進行配置。本設計將MODBUS轉PROFIBUS網關作為MODBUS主站，根據MODBUS從站的要求，主站基本參數配置如下：?

??PROFIBUS?從站地址=19；?

波特率＝9600；校驗方式：無校驗；?

數據更新模式：在每條MD?回答后；?

?等待回答時間：50ms。?

MODBUS轉PROFIBUS網關的MODBUS報文隊列配置?

?根據通訊系統的要求，MDPB網橋可以配置不同的報文隊列來完成實際的通訊要求。YC-MDPB-001?網關有?0＃～19＃共?20?個槽(邏輯上，非物理設備);0#、1#槽已占用，剩下?18?個槽提供用戶使用。每個槽可以用來插入一條MODBUS?通信模塊;所以一共可以插入?18?條MODBUS?模塊。MODBUS轉PROFIBUS網關的每一個MODBUS?模塊對應一種功能的MODBUS?報文，可雙擊插入某一槽中。?

下面以在 2＃槽中插入“read 24 bits(0xxxx)”為例說明MODBUS?模塊是如何完成某種功能的MODBUS?報文的。該MODBUS?模塊對應MODBUS?的 01h?功能，即:讀取 24?個輸出線圈 0xxxx?狀態。?

13.1:?選中?2#槽，然后雙擊“read24 bits(0xxxx)”;?2#槽中插入“24DI read 24 bits(0xxxx) 1?3”;?

?13.2:?進一步設定MODBUS?參數:雙擊?2#槽中的“24DI read 24 bits(0xxxx) 1 3”;選擇“Parameter Assignment”，即可設定“從站地址”和“起始地址”等參數。?

?參數設定完后，就建立了如下圖所示的MODBUS?至PROFIBUS?的數據映射關系。?

?第十四步： 其中，I1..I3?是PROFIBUS?主站分配給這個MODBUS?模塊的PROFIBUS?輸入地址I1～I3，對應本MODBUS?報文讀到的?24 bits (0xxxx)。這樣，PLC?在進行編程時，直接讀取I1～I3?即可得到MODBUS?的 24?個輸出線圈?0xxxx?的狀態。?

? ? 本YC-MDPB-001網關需要完成的通訊數據包括:36?個遙信信息點(功能碼?02)和?18?個遙測信息點(功能碼?03)。根據此要求，需配置的報文隊列如下圖所示(站號為?19、起始地址為?0)：?

第十四步：

2＃槽的報文隊列對應的MODBUS?命令是:發功能碼?02?命令—讀輸入線圈?10001～10032?的狀態，存入I11～?I14;?

3＃槽的報文隊列對應的MODBUS?命令是:發功能碼 03?命令—讀保持寄存器 40001～40018?的值，存入 I528～

I563; 完成以上配置后，PLC?就可以和MODBUS?從站設備進行通訊了。

案例總結：

自從本通訊系統運行以來，PLC?與Modbus RTU?間的通訊一直正常，從未出現過任何軟、硬件故障以及其它干擾現象，有效地保證了自動控制系統的正常運行。可見，PLC?通過YC-MDPB-001?網關與Modbus RTU?通訊是一種行之有效的方法。PLC?和上位機WINCC?可以讀取儀表中溫度測量值、設定值等，同時可以遠程設置繼電保護裝置和直流屏設備中的數據，極大地方便了現場的控制和操作。由此看來，利用YC-MDPB-001?網關來解決西門子PLC與第三方智能控制儀表之間的通訊是一個值得推廣的方式，在電力自動控制系統中， 一定會取得更加成功的應用。

注意事項：

1、遠創智控Modbus轉Profibus網關

2、YC-MDPB-001

3、遠創智控以太網模塊MPI-ETH-YC01

審核編輯：符乾江