章明智

（江西瑞林电气自动化有限公司，江西南昌 330038）

随着控制系统的功能越来越强大，用户对生产的安全性、可靠性、自动化程度等要求越来越高。第三方设备需要通过通信方式实现DCS 上位机的监控，但有时会遇到DCS 与第三方设备通信协议不一致的情况，此时就需要用到通信协议转换的网关。Modbus 转Profibus-DP 网关是一种应用广泛的通信协议转换器，可快速、高效、低成本地将Modbus 设备接入到Profibus-DP 总线，实现两种不同总线设备的互联互通[1]。在中金岭南离心雾化控制系统项目中，现场有4 台Modbus 通信协议的螺杆空压机需要与横河 DCS 通信，但是 DCS 未配备 Modbus 通信模块，只配备了1 块Profibus-DP 模块，在这种情况下，笔者采用Modbus 转Profibus-DP 网关将4 台螺杆空压机的数据通信至DCS，解决了不同通信协议设备之间的通信问题。

1 网关简介

本文采用的网关CBT-1001M 采用标准Profibus-DP 协议，用于将标准Modbus 总线产品连至Profibus 总线，工作电压DC 15～30 V，各个通信口及电源全部使用光电隔离，隔离电压达2 500 V，同时通信口有防静电防浪涌设计，双Profibus 通信口设计使接线更方便，Profibus 通信口 9 600 bps～6 Mbps 自适应波特率，总通信字节不超过244 Bytes，传输距离不超过 1 200 m；Modbus RTU 支持 01、02、03、04、05、06、15、16 命令，通信方式为 1.2 ～115.2 Kbps，8位数据位，1 位停止位，奇/偶/无校验均可配置，主机模式下支持连接12 个Modbus 从设备。

2 DP 通讯软件配置

螺杆空压机控制器支持485 半双工通信，支持Modbus 协议的子集。通信格式为 RTU 方式，8 位数据位，1 位停止位，1 位偶校验。支持 03 号和 06 号两条Modbus 命令。螺杆空压机参数见表1。

表1 螺杆空压机参数

本文中使用的横河DCS 采用了ALP111 通讯卡件，在进行DP 通信配置过程中需要用到第三方软件SYCON-YOKO。该软件是德国赫优讯(Hilscher)专门为横河Profibus 通信制作的软件，只用于横河系统[2]。

打开 SYCON-YOKO 软件，导入 CBT-1001M 网关的 GSD 文件，建 1 个 Master 站，建好后选中Master 双击设置站号，CBT-1001M 网关的波特率为自适应，所以这里使用默认即可； 再建一个Slave站，选中Slave 双击设置站号5，选择32 byte in 32 byte out 的映射数据，如图1。

图1 从站参数设置

上述配置完成后，接下来对设备专用参数进行设置，主要是对Modbus 通信口相关参数的设置，所设置参数和Modbus 端所连接的Modbus 设备有关。

1）Module addr select。该参数是对需要访问的设备地址进行设置，如图2。因为实际访问的设备地址是1，所以1#Module addr select 使用默认值1。

图2 Module addr select

2）Modbus CMD select。该参数用于设置各个命令通道所使用的功能码，可以支持 01、02、03、04、05、06、15、16 功能码。这里需要用到 03 和 06 两个功能码，如图3。

图3 Modbus CMD select

3）Profibus REG select。1# 至 12# Profibus REG select 分别选择各个Modbus 命令通道所操作的数据在Profibus 缓存区对应的首地址。PIW 为本模块向Profibus 主站传送的数据缓冲区，因此从Modbus 从设备读得的数据应当存放在PIW 区域，如图4。

图4 Profibus REG select

4）Modbus R/W length。此选项规定单条Modbus命令通道所访问的Modbus 从设备的寄存器数量，同时设定所占用的相应的Profibus 缓冲区的长度，如图5。

图5 Modbus R/W length

5）Modbus REG high/ low addr 。MODBUS REG高地址为Modbus 寄存器地址的高8 位；MODBUS REG 低地址为Modbus 寄存器地址的低8 位。如图6 所示，Modbus 寄存器访问Modbus 寄存器地址或从器件的起始地址。值得注意的是当访问标准的Modbus 寄存器地址时，该值为被访问的地址减1，如果寄存器地址是从0 开始的就不需要减1。要读取寄存器地址10（十进制）的数据，将10 按十六进制表示为000AH，这里将MODBUS REG 高地址设置为00H，MODBUS REG 低地址为0AH，依此类推。

图6 Modbus REG high/ low addr

6）Modbus Communicate Para。该参数这里设置位 9.6 K，e，8，1，表示 9 600 bps 波特率，1 位偶校验，8 位数据位，1 位停止位。

上述全部配置完成后保存项目并导出DBM 数据文件。

通过配置下面的参数，实现此模块的Modbus 通信口对多个标准Modbus 从站设置进行数据通信，间接实现Profibus-DP 主机与Modbus 设备数据交换的目的。设置好参数后的模块Modbus 通信口将按照各命令端口的先后顺序周期性地请求与之相连的从机。

3 DCS 软件配置

在DCS 组态软件里，打开ALP111 卡件的属性窗口，在详细设置选项的Profibus configuration data file 一栏里导入DBM 数据文件，然后在通信表上按表2 分配地址，数字量数据在WB 表里分解。完成DCS 组态后，连通DP 网络，就可以在DCS 上监视螺杆空压机的数据了。其中，Program Name 为组态的ALP111 卡件名，Port 为ALP111 卡上被使用的接口。由于ALP111 卡上下口其实是一个口，只能用一个，只是分公母而已，因此这里填 1 和2 都无区别。Station 为网关从站地址，Device&Address 为组态的映射数据，1-1 表示SLOT 1 INDX 1 通道送过来的第1 个值。

表2 通信表配置

4 结语

在中金岭南离心雾化控制系统项目中，技术人员在节省成本、不增加Modbus 模块的情况下，采用Modbus 转 Profibus-DP 网关，将 4 台螺杆空压机Modbus 协议转换成 Profibus-DP 协议，然后通过Profibus-DP 通信方式将DCS 与网关构成了一个可以交换信息的整体[3]，从而实现了在中控室的上位机上实时监控螺杆空压机的运行参数。Modbus 转Profibus-DP 网关为工业级，运行稳定可靠，且成本低，价格远低于横河Modbus 模块。通过本项目的成功应用，为以后在项目中遇到未配备Modbus 模块的情况，或者需要考虑项目成本的情况时提供了设计参考。