1. 前言
山東X公司在某個化工類項目采用的分布式控制系統DCS，其主控系統主要使用的是Modbus協議；而遠程現場設備采用的是PROFIBUS-DP協議。若要將現場設備的數據傳輸到主控系統并進行監控，就必須實現兩種不同協議設備之間的通信轉換。此項目中現場設備包括：ABB ACS 550系列的變頻器、英威騰變頻器、森蘭變頻器以及siemens 200 PLC，均為PROFIBUS-DP從站；而主控系統DCS為Modbus主站。因此，該項目需要一種Modbus/PROFIBUS協議轉換網關——在PROFIBUS一側做主站，用于連接一些遠程現場設備PROFIBUS-DP從站；在Modbus一側做從站，接收DCS通信查詢，將PROFIBUS一側的現場設備信息傳輸到DCS控制器。鼎實的主站網關PBM-G-MBS專為此應用場合設計，可對PROFIBUS-DP從站組網，將PROFIBUS數據轉換成Modbus協議上傳至Modbus主控設備。

2. 系統功能
鼎實PBM-G-MBS主站網關起到Modbus和PROFIBUS協議轉換作用。在PROFIBUS一側為主站，在Modbus側為從站。山東X公司Modbus接口的DCS控制系統是MODBUS主站。ABB、英威騰、森蘭變頻器以及siemens 200 PLC均是PROFIBUS從站。
山東X公司DCS系統接收變頻器通信數據，根據這些信息監控現場變頻器運行狀態。在該系統中，X公司的DCS控制系統需要監控若干條車間生產線上的3種不同品牌的三相變頻器—ABB ACS 550、英威騰變頻器、森蘭變頻器。其控制系統的示意圖如下所示：

 

 

 

 

3. 鼎實主站網關簡介
北京鼎實創新科技有限公司是一家以異構網絡互聯、協議轉換網關為技術專長的高新技術企業。公司以現場總線PROFIBUS、PROFINET、CANOPEN、工業以太網為核心技術，以開發、制造"總線橋"系列工業通信協議轉換網關等產品為主導方向，專門為PROFIBUS網絡系統、第三方通信協議產品互連、分布式控制系統提供產品、解決方案。北京鼎實創新科技有限公司作為國際PI組織在中國的技術中心（CPCC ）和產品測試實驗室（CPPTL），作為中國PROFIBUS用戶組織CPA的積極會員單位，積極參與中國現場總線技術推廣及技術標準化工作。
（1）鼎實PROFIBUS主站系列產品
北京鼎實主站網關PBM-G-MBS是公司PROFIBUS主站系列產品中的一款，經過了3年以上的市場及實際工程項目應用考驗。同類型產品有：
 

 

 

 

 

（2）鼎實主站網關PBM-G-MBS主要技術指標
PROFIBUS主站：
① 9 孔D 型插座，PROFIBUS主站，隔離；
② 配置軟件PB-Confi 設置；
③ 所帶的最大從站個數：31；
④ 31 個從站全部I/O 量：（244 字節輸入+244 字節輸出）×31；
⑤ 31 個從站全部用戶參數：244 字節×31；
⑥ 31 個從站全部外部診斷數據：244 字節×31；
⑦ 協議標準：PROFIBUS-DP/V0（IEC 61158-3、GB/T 20540-2006）。
Modbus從站：
①  2×MODBUS/RTU從站/485接口 + 1×MODBUS/RTU從站/232接口
② Modbus 功能：支持03H、04H、06H、10H 號Modbus 功能。
④ 波特率：4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K。
③ Modbus 存儲區
 

 

 

 

 

通用指標：
① 電源電壓：24 VDC(±20％)；
② 額定電流：300 mA (24 VDC 時)
③ 環境溫度：
運輸和存儲：-40℃～+70℃
工作溫度：-20℃～+55℃
④ 工作相對濕度：5~95%
⑤ 防護等級：IP20；
4. 項目實施及主要功能的實現
主站網關作為PROFIBUS的主站連接下面的PROFIBUS從站，組成PROFIBUS網絡，因此需要PROFIBUS網絡配置軟件實現網絡參數配置及從站GSD文件解析等工作，并將配置文件下載到主站網關。鼎實PROFIBUS配置軟件PB-Confi能夠實現這樣的功能。另外，該主站網關另一側是MODBUS從站，網關將PROFIBUS從站IO數據映射到MODBUS存儲區（0區、1區、3區、4區）。MODBUS主站（DCS）通過讀寫MODBUS存儲區來實現對PROFIBUS所有從站的監控。這就是所謂“存儲器共享型網關”——PROFIBUS IO存儲區與MODBUS存儲區的數據共享。因此，PB-Confi的另一項功能是完成配置PROFIBUS從站IO數據區到MODBUS存儲區的（數據）地址映射關系，形成地址對照表，以便DCS編程工程師使用。PROFIBUS從站IO數據區與MODBUS存儲區地址映射關系表與PROFIBUS網絡參數配置、從站GSD文件解析等所有配置信息形成配置文件，下載到主站網關。主站網關上電后即可按照配置實現PROFIBUS網絡管理和MODBUS數據通信。
 

 

 

 

 

具體到本項目，PB-Confi的配置步驟如下：
1.新建項目：如圖1所示，生成新項目。
2.串口設置：如圖2所示。注意MODBUS 地址應該與網關旋轉開關所撥地址相同。

 

 

 

 

3.更新設備目錄：如果用戶所需配置的從站設備的GSD 文件還沒有放入PB-Confi 軟件相應的目錄下，可以點擊“查看” →“工作目錄”→“GSD 目錄”（如圖3所示）。將從站設備GSD 文件拷貝入打開的GSD 文件夾中。放入從站設備GSD 文件后，需要對當前設備目錄進行更新。點擊“文件” →“重讀GSD”，（如圖4所示），即可更新軟件窗口右邊的設備目錄。此時，相應的從站設備應該出現在右方設備目錄中的“DP-slave”目錄中。
 

 

 

 

 

4.添加主站：添加PBM-G-MBS 主站（如圖5所示）。

 

 

 

 

5.添加從站：同樣點擊軟件界面右側的硬件設備欄，點擊“DP-Slave” →“Drives”，雙擊在下拉菜單中所選中從站就可以將其添加到界面中。雙擊界面中的從站圖標，從彈出的窗口中可以對從站站地址，用戶參數，是否支持WD 看門狗等相關信息進行配置。雙擊從站中列出的模塊，即可把所需模塊添加到模塊配置表中。雙擊模塊列表中的模塊，可以在彈出的“模塊參數”窗口中對模塊相關參數進行修改設置。如果需要配置更多從站，重復以上從站添加的步驟即可。
6.配置下載：點擊菜單中的“設備”→“下載”，或者直接點擊工具欄中的“下載”按鈕（如圖6所示），就可以將現有配置通過串口下載到網關中。 

 

 

5. 系統運行效果及關鍵技術分析
基于此方案的自控系統在某化工項目投入使用以來，運行至今系統穩定、可靠。設備的調試簡單、操作方便、使用安全、效率高、故障率低的特點，提高了勞動生產效率，同時由于軟硬件均采用模塊化結構，方便了工程技術人員的安裝、調試和維修。
該方案具有一定典型意義。適用于主控系統通信網絡與現場部分設備通信協議不一致場合。在本方案中，實時性和可靠性是評價方案及網關產品性能的關鍵指標。系統數據傳輸的實時性關系主控系統DCS對現場設備狀態檢測及控制的及時性，至關重要！網關起到上下連接的橋梁作用，其工作的可靠性亦至關重要！實踐證明，鼎實的主站網關PBM-G-MBS具有良好的實時性和可靠性，能夠為主控系統接入第三方通信協議儀器儀表及驅動設備提供高速、高效、可靠、低成本的解決方案。
結束語
此案例，提供了一種PROFIBUS從站到Modbus主站通訊的解決方案。過去，這樣的要求實現通常采用具有PROFIBUS主站功能的PLC（如S7-300）來實現。與本方案相比，PLC在此大才小用，成本較高，對維護和管理不利。本案例通過鼎實主站網關PBM-G-MBS提供了一種簡單易行的方案。不但大大的減少了工程成本，而且極大的提高了系統的穩定性，易于管理和維護。除此之外，鼎實還可推出了PROFIBUS主站到CANOPNEN協議網關（PBM-G-CANOPEN）、和PROFIBUS主站到工業以太網MODBUS/TCP協議網關PBMG-EHT-2或PBMG-ETH-4)。有興趣讀者了登錄鼎實網址www.jfprintingpacking.com或www.profinet.com.cn進一步了解。