ModbusRTU轉PROFINET 網(wǎng)關 BX-601-PN，在鍋爐廠智能溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)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(yè)以太網(wǎng)技術的自動化總線標準。作為一項技術創(chuàng)新，PROFINET 為自動化通信領域提供了一個完整的網(wǎng)絡解決方案，可以兼容工業(yè)以太網(wǎng)和現(xiàn)有的現(xiàn)場總線(如 PROFIBUS)技術。

背景：

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

工業(yè)中使用的鍋爐設備體積大，安全系數(shù)要求高，鍋爐廠溫濕度監(jiān)控中心要監(jiān)控鍋爐內(nèi)部的溫濕度變化并及時調整參數(shù)使其維持運轉安全，使用 PROFINET 協(xié)議采集MODBUS 協(xié)議溫濕度儀表的數(shù)據(jù)，串口轉 PROFINET 協(xié)議的網(wǎng)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(wǎng)關BX-601-PN 構建 Modbus 從站現(xiàn)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(nèi)的溫濕度參數(shù)維持在安全范圍內(nèi)。該系統(tǒng)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(xié)議，波特率為 19200 bps，8 個數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)

整體系統(tǒng)圖

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

網(wǎng)絡模塊直接采集BX-601-PN的內(nèi)存數(shù)據(jù)，以使中控室操作員電腦上顯示實時鍋爐內(nèi)的溫濕度參數(shù)。

配置方式：

在網(wǎng)關BX-601-PN的配置軟件Gateway Configuration Studio 中對需要讀取的設備的數(shù)據(jù)進行配置。

配置串口參數(shù)：如下圖 3 所示，先在子網(wǎng) 1 處協(xié)議類型配置為 Modbus 主站，通訊參數(shù)(波

特率，數(shù)據(jù)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(shù)設置相同;

配置命令參數(shù)：如圖 4 所示，先在子網(wǎng) 1 下面建立要連接的 3 個從站設備的地址即節(jié)點 1

到 3，在節(jié)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(xù)，故只需配置起始的寄

存器地址 1，6 個寄存器(數(shù)據(jù)個數(shù))，BX-601-PN網(wǎng)關的 MODBUS 主站要把讀到的從站數(shù)據(jù)放在網(wǎng)關的輸入緩沖區(qū)供 PROFINET 輸入端，輸入緩沖區(qū)的內(nèi)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(wǎng)關的輸出緩沖區(qū)的內(nèi)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(shù)據(jù)個數(shù)也相同，只是內(nèi)存映射起始地址分別為 0CH 和 18H，配置

內(nèi)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(wǎng)參數(shù)：以太網(wǎng)端 IP 地址，子網(wǎng)掩碼，網(wǎng)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(tài)方式：

導入 GSDML 文件：在 S7-300PLC 和 CP343-1 網(wǎng)絡模塊的硬件組態(tài)界面中，導入BX-601-PN網(wǎng)關的 GSDML 文件。組態(tài) 網(wǎng)關：安裝 GSD 文件后，在 網(wǎng)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(wǎng)關拖到 PROFINET 總線下面，雙擊BX-601-PN的圖標，網(wǎng)關的設備名稱和 IP 地址要和 網(wǎng)關組態(tài)軟件中設置的相同。把在網(wǎng)關組態(tài)軟件 “Port1-3”下 PROFINET 配置項目中相同的數(shù)據(jù)長度命令通過雙擊或直接拖到槽位中，在槽位中起始的數(shù)據(jù)塊的 I 地址和 Q 地址

必須從 0 開始，下面的數(shù)據(jù)塊的 I 和 Q 地址要緊接著上面數(shù)據(jù)塊最后的 I 和 Q 地址。由于是使用 CP343-1 網(wǎng)絡模塊組成的 PROFINET 網(wǎng)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(shù)據(jù)，具體的使用方法請參考下圖或致電倍訊科技客服

系統(tǒng)優(yōu)點：

在該監(jiān)控系統(tǒng)中，1 臺通用ModbusRTU轉 PROFINET IO 網(wǎng)關BX-601-PN采集現(xiàn)場 3 臺智能溫濕度儀表的溫濕度參數(shù)數(shù)據(jù)(Modbus 協(xié)議格式傳輸)轉換為 PROFINET IO 協(xié)議數(shù)據(jù)并映射到 S7-300PLC 輸入輸出映射區(qū)，在用戶程序 OB1 中調用功能塊 FC11 和 FC12 進行 I/O 數(shù)據(jù)交換以實現(xiàn)

S7-300PLC對現(xiàn)場智能溫濕度儀表的實時監(jiān)控。網(wǎng)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(xié)議設備、支持最大輸入/輸出字節(jié)各 1024 字節(jié)，極大滿足了客戶多臺從站設備數(shù)據(jù)對字節(jié)數(shù)的要求。配置簡單，使用方便，運行穩(wěn)定!

審核編輯：湯梓紅