工業(yè)自動(dòng)化中的協(xié)議轉(zhuǎn)換：Modbus RTU轉(zhuǎn)Profibus DP網(wǎng)關(guān)在渦街流量計(jì)溫度監(jiān)控中的應(yīng)用

在工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中，不同設(shè)備間的通信協(xié)議差異常常成為技術(shù)集成的難點(diǎn)。例如某化工廠需要實(shí)時(shí)監(jiān)控渦街液體流量計(jì)的溫度數(shù)據(jù)，但流量計(jì)采用Modbus RTU協(xié)議，而現(xiàn)場(chǎng)PLC系統(tǒng)僅支持Profibus DP總線。此時(shí)，Modbus RTU轉(zhuǎn)Profibus網(wǎng)關(guān)便如同一位精通雙語(yǔ)的翻譯官，將兩種協(xié)議的數(shù)據(jù)流轉(zhuǎn)化為雙方都能理解的信號(hào)，實(shí)現(xiàn)跨協(xié)議對(duì)話。

Modbus RTU協(xié)議采用主從式通信結(jié)構(gòu)，數(shù)據(jù)以二進(jìn)制形式通過(guò)RS-485接口傳輸。如同快遞員必須嚴(yán)格遵守送貨路線，Modbus RTU要求設(shè)備間通信必須保持連續(xù)字符流，幀與幀之間需間隔至少3.5個(gè)字符時(shí)間的空閑段，這種時(shí)序控制相當(dāng)于數(shù)據(jù)包裹的交接暗號(hào)。而Profibus DP作為高速現(xiàn)場(chǎng)總線，采用令牌環(huán)通信機(jī)制，就像工廠里的自動(dòng)化傳送帶，能同時(shí)運(yùn)送多類標(biāo)準(zhǔn)化數(shù)據(jù)包。網(wǎng)關(guān)設(shè)備需要精準(zhǔn)拆解Modbus數(shù)據(jù)幀，將溫度值等關(guān)鍵參數(shù)重新封裝成Profibus DP規(guī)定的GSD文件格式，完成協(xié)議層的雙向轉(zhuǎn)譯。

以?shī)W松渦街液體流量計(jì)為例，其MODBUS-RTU協(xié)議定義了多個(gè)功能碼和寄存器地址。溫度數(shù)據(jù)通常存儲(chǔ)在保持寄存器中，地址范圍在40001-49999之間，每個(gè)寄存器對(duì)應(yīng)16位數(shù)據(jù)。這就像給流量計(jì)內(nèi)部的每個(gè)傳感器都分配了專屬儲(chǔ)物柜，Modbus RTU轉(zhuǎn)Profibus網(wǎng)關(guān)通過(guò)03功能碼（讀取保持寄存器）可精準(zhǔn)獲取指定柜內(nèi)的溫度數(shù)值。

Modbus RTU轉(zhuǎn)Profibus網(wǎng)關(guān)側(cè)配置Modbus通訊參數(shù)

通過(guò)手冊(cè)可以看到流量計(jì)的溫度放在了40001寄存器里面，那么Modbus RTU轉(zhuǎn)Profibus網(wǎng)關(guān)這邊要讀取這個(gè)溫度的數(shù)據(jù)就需要把Modbus寄存器數(shù)據(jù)映射成plc的I地址里面，流量計(jì)從站地址默認(rèn)是1，寄存器起始地址是40001那只需要配置1就行，如下圖

最后在監(jiān)控表來(lái)監(jiān)控流量計(jì)溫度數(shù)據(jù)

隨著工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)演進(jìn)，新一代智能Modbus RTU轉(zhuǎn)Profibus網(wǎng)關(guān)開始集成邊緣計(jì)算能力。例如在冷凍水循環(huán)系統(tǒng)中，Modbus RTU轉(zhuǎn)Profibus網(wǎng)關(guān)可直接對(duì)流量計(jì)溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，當(dāng)檢測(cè)到溫度異常時(shí)，無(wú)需等待PLC指令即可觸發(fā)本地報(bào)警。這種“反射神經(jīng)”式的處理機(jī)制，將傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中轉(zhuǎn)站升級(jí)為具備初級(jí)決策能力的智能節(jié)點(diǎn)，標(biāo)志著工業(yè)通信設(shè)備正從協(xié)議轉(zhuǎn)換器向數(shù)據(jù)價(jià)值挖掘者轉(zhuǎn)型。

審核編輯 黃宇