活動鏈接：2012年控制網技術專題---將無線技術引入傳感器2012

   一． 系統設計 

    在某工廠的自動控制項目中，需要將相隔 3公里的兩臺西門子 S7-300控制系統設備實現數據交換。由于兩設備相距甚遠，而且間隔山脈，采用以太網光纖傳輸并不現實，鑒于BANNER公司優秀的超遠距離無線傳感產品，設計采用其surecross系列中的DataRadio無線電臺DX80DR2M。同時，由于兩臺S7-300控制系統均為帶有Profibus-DP主站接口的CPU315-2PN/DP 控制器，而無線電臺 DX80DR2M支持 RS485 Modbus RTU協議，因此設計選用赫優訊公司的 NT30-DPS 網關（Modbus RTU 轉Profibus-DP從站）來實現數據交換，系統結構設計如下： 

                        

    二． 功能描述

    如圖 1所示，兩個遠程站的NT30-DPS均通過其 Profibus-DP接口掛接到 CPU315-2PN/DP的Profibus-DP總線上作為DP從站運行，同時其RS485引出線連接到DX80DR2M 電臺的通訊引出線上，為了實現Modbus RTU的主從數據交換，其中一個 NT30-DPS 設計為Modbus RTU 主站運行，而另一臺NT30-DPS 設計為Modbus RTU 從站運行。在系統運行時，Modbus RTU 主站網關根據預先配置的通訊命令表（Modbus RTU 命令 FC1-FC16）自動讀寫Modbus RTU 從站網關的寄存器數據，然后每個網關又通過 Profibus-DP輸入輸出映像區與各自的 CPU315-2PN/DP主站實現數據交換，從而實現 CPU315-2PN/DP之間的數據交換，數據交換的實現如下圖所示： 　

                      

                                                        圖2：數據交換實現

    如上圖所示，兩個NT30-DPS與各自的CPU315-2PN/DP實現 64個字節的輸入輸出數據交換，通訊機制如下：

    1）來自右側 CPU315-2PN/DP 的輸出數據QW0-QW62通過 Profibus-DP機制被自動傳送到作為Modbus RTU 從站 的NT30-DPS 的30001-30032輸入寄存器中，然后被作為Modbus RTU主站的NT30-DPS通過 FC4功能號讀取到輸入端寄存器 Register1-32 中，最后通過 Profibus-DP 機制被自動傳送到左側 CPU315-2PN/DP 的IW0-IW62輸入映像區中，從而實現了右側 CPU 的輸出數據到左側CPU 的輸入數據的傳送。

    2）來自左側 CPU315-2PN/DP 的輸出數據QW0-QW62通過 Profibus-DP機制被自動傳送到作為Modbus RTU 主站的 NT30-DPS 的輸出端寄存器 Register1-32 中，然后通過功能號 16 將數據寫入到作為 Modbus RTU 從站的 NT30-DPS 的 40001-40032保持寄存器中，最后通過 Profibus-DP機制被自動傳送到右側 CPU315-2PN/DP的IW0-IW62輸入映像區中，從而實現了左側 CPU 的輸出數據到右側CPU 的輸入數據的傳送。

    如上所述，CPU315-2PN/DP與網關的數據交換是靠 Profibus-DP機制自動完成的，而作為Modbus RTU主從站的兩個網關之間的數據傳送是通過主站的配置命令預先設定的，因此對于兩端的CPU315-2PN/DP來說，整個數據交換的實現是不需要編寫任何程序的。

    三． NT30-DPS 的參數配置 

    NT30-DPS 的參數配置通過赫優訊SYCON.net軟件實現，對于作為Modbus RTU主站的NT30-DPS，其配置參數如下：

    1） MODBUS表

    Interface and RTS                     RS485 RTS ON
    Baudrate                              19200 Bits/s
    Stopbits                              1
    Parity                                none 
    Mode                                  Master / address:40001-49999
    Slave      Function      Address      Quantity       Register      Coil     Write
    2         4             30001         32            1             0         Cycle
    2         16            40001         32            1             0         Cycle

    2） SUPERVIS表

    Supervision Mode                      SlaveError 
    以上未列出的參數均采用默認參數。
    對于作為ModbusRTU從站的NT30-DPS，其配置參數如下：

    1） MODBUS表

    Interface and RTS                     RS485 RTS ON
    Baudrate                              19200 Bits/s
    Stopbits                              1 
    Parity                                none
    Mode                                  Slave / address:40001-49999
    Modbus address                        2

    2） MODULES表

    in  byte con                          64
    out byte con                          64 

    3） COMMAND表

    無命令
    以上未列出的參數均采用默認參數。

    注意點：

    1） 無論主從站均應采用ModbusRTU標準地址格式，即 address:40001-49999；
    2） 主從站的MODULES地址分配空間必須一致，上面分配的為 64個字節的輸入和 64個字節的輸出； 
    3） 對于主站，其 Supervision Mode參數不能選擇 off，否則在多從站網絡通訊中如果某一從站通訊故障（如斷開網絡），那么主站網關將不會自動跳過有故障的從站（始終嘗試與故障從站的通訊直到其恢復通訊）； 

    四． STEP7中的配置

    要將 NT30-DPS 連接到 CPU315-2PN/DP 的 Profibus-DP 網絡中必須要在西門子 STEP7軟件中進行網絡硬件配置。首先，為了能夠在 STEP7的Hardware Catalog 中找到NT30-DPS 網關，必須安裝NT30-DPS 的GSD文件： 

    1） 將NT30-DPS 網關的隨機光盤插入光驅；

    2） 關閉 STEP7的Hardware窗口中的當前所有項目，然后選擇菜單Options->Install GSD File，在彈出的對話框中選擇光盤中的GSD文件（在 GSD\PROFIBUS 目錄下），最后點擊Install按鈕； 

    安裝完 GSD 文件后即可進行 Profibus 的從站配置：打開 STEP7 項目的 Hardware 窗口，從右邊 Catalog 中選擇NT30-DPS 網關（在PROFIBUS-DP\Additional Field Devices\Gateway下），然后拖拉到左面 CPU 的Profibus 總線上，最后設置NT30-DPS 的Profibus地址和輸入輸出映像區；

    STEP7的硬件配置如下圖所示（采用了CPU313C-2DP）：

                       

    五． 應用時的注意點

    1） NT30-DPS 的RS485引出線中有+5VDC 電源，因此除了粉色線和灰色線 （RS485 的P和N）以及黃色線 （地線）外其他所有引線之間不應短路，否則會影響通訊甚至燒壞通訊口，具體請參閱光盤盒中的硬件手冊；
    2） 如果NT30-DPS 的STA指示燈亮說明NT30-DPS 已經和Profibus-DP主站建立了連接；
    3） 修改NT30-DPS 的Profibus地址后（通過NT30-DPS上的地址盤碼設定）需要重新上電； 
    4） 新出廠的NT30-DPS在使用前需要下載固件（在 SYCON.net軟件中下載）；

    六． 結束語

    德國赫優訊自動化系統有限公司是全球工業網絡通訊領域的專家，除上述PROFIBUS轉串口外，還提供各種現場總線、實時以太網與串口，乃至用戶自定義串口協議的轉換網關，可以將用戶的各種串口設備連入上層的控制網絡中，實現設備聯網。無錫市北辰自動化技術有限公司為德國赫優訊在中國的華東區經銷商，我們樂意為工業自動化領域內的任何網絡通訊項目提供最優的解決方案。本案例在調試中得到了上海BANNER公司和上海赫優訊辦事處技術人員的支持，在此表示感謝。