1. 前言
山東X公司在某個化工類項目采用的(de)分布式控制系統DCS，其主控系統主要使用的(de)是Modbus協議；而遠程現場設備采用的(de)是PROFIBUS-DP協議。若要将現場設備的(de)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(de)通信轉換。此項目中現場設備包括：ABB ACS 550系列的(de)變頻器、英威騰變頻器、森蘭變頻器以及siemens 200 PLC，均為(wèi)PROFIBUS-DP從站；而主控系統DCS為(wèi)Modbus主站。因此，該項目需要一(yī)種Modbus/PROFIBUS協議轉換網關——在PROFIBUS一(yī)側做(zuò)主站，用于連接一(yī)些遠程現場設備PROFIBUS-DP從站；在Modbus一(yī)側做(zuò)從站，接收DCS通信查詢，将PROFIBUS一(yī)側的(de)現場設備信息傳輸到DCS控制器。鼎實的(de)主站網關PBM-G-MBS專為(wèi)此應用場合設計，可(kě)對PROFIBUS-DP從站組網，将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(hé)PROFIBUS協議轉換作用。在PROFIBUS一(yī)側為(wèi)主站，在Modbus側為(wèi)從站。山東X公司Modbus接口的(de)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态。在該系統中，X公司的(de)DCS控制系統需要監控若幹條車間生産線上的(de)3種不同品牌的(de)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(de)示意圖如(rú)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(yī)家以異構網絡互聯、協議轉換網關為(wèi)技術專長(cháng)的(de)高(gāo)新技術企業。公司以現場總線PROFIBUS、PROFINET、CANOPEN、工業以太網為(wèi)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産品為(wèi)主導方向，專門為(wèi)PROFIBUS網絡系統、第三方通信協議産品互連、分布式控制系統提供産品、解決方案。北京鼎實創新科技有限公司作為(wèi)國際PI組織在中國的(de)技術中心（CPCC ）和(hé)産品測試實驗室（CPPTL），作為(wèi)中國PROFIBUS用戶組織CPA的(de)積極會員單位，積極參與中國現場總線技術推廣及技術标準化工作。
（1）鼎實PROFIBUS主站系列産品
北京鼎實主站網關PBM-G-MBS是公司PROFIBUS主站系列産品中的(de)一(yī)款，經過了3年(nián)以上的(de)市場及實際工程項目應用考驗。同類型産品有：
 

 

 

 

 

（2）鼎實主站網關PBM-G-MBS主要技術指标
PROFIBUS主站：
① 9 孔D 型插座，PROFIBUS主站，隔離(lí)；
② 配置軟件PB-Confi 設置；
③ 所帶的(de)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 協議标準：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 号Modbus 功能。
④ 波特率：4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K。
③ Modbus 存儲區
 

 

 

 

 

通用指标：
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(hé)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(de)實現
主站網關作為(wèi)PROFIBUS的(de)主站連接下面的(de)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，并将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(de)功能。另外，該主站網關另一(yī)側是MODBUS從站，網關将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(de)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(de)數據共享。因此，PB-Confi的(de)另一(yī)項功能是完成配置PROFIBUS從站IO數據區到MODBUS存儲區的(de)（數據）地(dì)址映射關系，形成地(dì)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(dì)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。主站網關上電後即可(kě)按照配置實現PROFIBUS網絡管理(lǐ)和(hé)MODBUS數據通信。
 

 

 

 

 

具體到本項目，PB-Confi的(de)配置步驟如(rú)下：
1.新建項目：如(rú)圖1所示，生成新項目。
2.串口設置：如(rú)圖2所示。注意MODBUS 地(dì)址應該與網關旋轉開關所撥地(dì)址相同。

 

 

 

 

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

 

 

 

 

4.添加主站：添加PBM-G-MBS 主站（如(rú)圖5所示）。

 

 

 

 

5.添加從站：同樣點擊軟件界面右側的(de)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(kě)以将其添加到界面中。雙擊界面中的(de)從站圖标，從彈出的(de)窗口中可(kě)以對從站站地(dì)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(de)模塊，即可(kě)把所需模塊添加到模塊配置表中。雙擊模塊列表中的(de)模塊，可(kě)以在彈出的(de)“模塊參數”窗口中對模塊相關參數進行修改設置。如(rú)果需要配置更多從站，重複以上從站添加的(de)步驟即可(kě)。
6.配置下載：點擊菜單中的(de)“設備”→“下載”，或者直接點擊工具欄中的(de)“下載”按鈕（如(rú)圖6所示），就可(kě)以将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(de)自(zì)控系統在某化工項目投入使用以來，運行至今系統穩定、可(kě)靠。設備的(de)調試簡單、操作方便、使用安全、效率高(gāo)、故障率低(dī)的(de)特點，提高(gāo)了勞動生産效率，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(de)安裝、調試和(hé)維修。
該方案具有一(yī)定典型意義。适用于主控系統通信網絡與現場部分設備通信協議不一(yī)緻場合。在本方案中，實時性和(hé)可(kě)靠性是評價方案及網關産品性能的(de)關鍵指标。系統數據傳輸的(de)實時性關系主控系統DCS對現場設備狀态檢測及控制的(de)及時性，至關重要！網關起到上下連接的(de)橋梁作用，其工作的(de)可(kě)靠性亦至關重要！實踐證明，鼎實的(de)主站網關PBM-G-MBS具有良好的(de)實時性和(hé)可(kě)靠性，能夠為(wèi)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(gāo)速、高(gāo)效、可(kě)靠、低(dī)成本的(de)解決方案。
結束語
此案例，提供了一(yī)種PROFIBUS從站到Modbus主站通訊的(de)解決方案。過去(qù)，這樣的(de)要求實現通常采用具有PROFIBUS主站功能的(de)PLC（如(rú)S7-300）來實現。與本方案相比，PLC在此大才小用，成本較高(gāo)，對維護和(hé)管理(lǐ)不利。本案例通過鼎實主站網關PBM-G-MBS提供了一(yī)種簡單易行的(de)方案。不但大大的(de)減少了工程成本，而且極大的(de)提高(gāo)了系統的(de)穩定性，易于管理(lǐ)和(hé)維護。除此之外，鼎實還可(kě)推出了PROFIBUS主站到CANOPNEN協議網關（PBM-G-CANOPEN）、和(hé)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.c-profibus.com.cn或www.profinet.com.cn進一(yī)步了解。