西門子300PLC ProfibusDP轉(zhuǎn)MODBUS TCP與巴魯夫傳感器數(shù)據(jù)通訊解決方案

案例背景

在一個(gè)工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)線上，需要將巴魯夫傳感器的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/西門子/" target="_blank">西門子 S7-300 PLC進(jìn)行處理和控制。然而，巴魯夫傳感器使用 MODBUS TCP協(xié)議進(jìn)行通信，而西門子 S7-300 PLC支持 Profibus DP協(xié)議。為了解決這兩種不同協(xié)議之間的通信問題，決定使用捷米特JM-DPS-TCP網(wǎng)關(guān)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通。

二．設(shè)備介紹

1.西門子 S7-300 PLC

各模塊功能獨(dú)立，包括 CPU模塊、電源模塊、信號(hào)模塊、功能模塊、接口模塊、通信處理器等，用戶可根據(jù)實(shí)際需求靈活選擇和組合模塊，構(gòu)成滿足不同控制要求的系統(tǒng)?？稍趶?fù)雜的工業(yè)環(huán)境中穩(wěn)定運(yùn)行，能夠有效抵御電磁干擾、振動(dòng)和沖擊等不利因素的影響，保證系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。這種模塊化設(shè)計(jì)使得系統(tǒng)的維護(hù)和升級(jí)更加方便，當(dāng)某個(gè)模塊出現(xiàn)故障時(shí)，只需更換該模塊即可，不會(huì)影響整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行。兼具強(qiáng)大的功能和相對(duì)合理的價(jià)格，能夠?yàn)橹械纫?guī)模的自動(dòng)化控制項(xiàng)目提供經(jīng)濟(jì)、可靠的解決方案，在汽車制造、機(jī)械工程、食品飲料、塑料加工等行業(yè)得到廣泛應(yīng)用。

2.巴魯夫傳感器

電感式傳感器：具有非接觸式檢測(cè)、可靠性高、使用壽命長等特點(diǎn)。適用于檢測(cè)金屬物體的位置、距離和速度等，常用于汽車制造、機(jī)械加工、包裝等行業(yè)，例如在汽車生產(chǎn)線中檢測(cè)汽車零部件的位置和裝配情況。

磁敏傳感器：采用非接觸式位置檢測(cè)，可靠且無磨損，無接觸侵蝕和彈跳問題，即使在高速運(yùn)行時(shí)也能可靠地檢測(cè)活塞位置。常用于氣動(dòng)和液壓系統(tǒng)中，如自動(dòng)化機(jī)床、注塑機(jī)等設(shè)備的活塞位置監(jiān)測(cè)。

3.捷米特JM-DPS-TCP

能夠?qū)崿F(xiàn) Profibus DP協(xié)議與 Modbus TCP協(xié)議之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換，使得符合兩種協(xié)議的設(shè)備可以相互通信。在 Profibus DP總線側(cè)工作在從站模式，在 Modbus TCP總線側(cè)可工作在服務(wù)器模式，也可工作在客戶端模式。適用于多種設(shè)備，對(duì)于支持 Modbus TCP接口的變頻器、儀表、上位機(jī)等設(shè)備都能良好兼容，可廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域。

三．配置連接方案

3.1 GSD文件及配置

JM-DPS-TCP的GSD文件在隨機(jī)的光盤中。作為ModbusTcp服務(wù)器時(shí)使用的GSD文件是“DP-MBTS.GSD”,

作為 ModbusTcp客戶端時(shí)使用的 GSD文件是“DP-MBTC.GSD”。如果第一次使用本網(wǎng)關(guān)，需要將 JM-DPS- TCP的GSD文件導(dǎo)入到Step7軟件中，導(dǎo)入的方法和步驟如下 :

(1)在Step7工程中打開硬件組態(tài)窗口，然后單擊執(zhí)行選項(xiàng)/安裝GSD文件菜單

(2)在彈出的對(duì)話框中選擇GSD文件所在的目錄，會(huì)自動(dòng)顯示該目錄中所有的GSD文件

(3)選擇要安裝的 GSD文件，然后單擊安裝按鈕，根據(jù)提示操作。安裝成功后本網(wǎng)關(guān)就會(huì)出現(xiàn)在Step7的設(shè)備列表中

3.2 GSD文件及配置

網(wǎng)關(guān)作為ModbusTcp客戶端的配置

Local IP AddrByte：設(shè)置 JM-DPS-TCP的 IP地址。

Subnet Mask Byte：設(shè)置 JM-DPS-TCP的子網(wǎng)掩碼。

Default Gateway Byte：設(shè)置 JM-DPS-TCP的默認(rèn)網(wǎng)關(guān)的 IP地址。

Server0 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 0的 IP地址 Server1 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 1的 IP地址

Server2 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 2的 IP地址

Server3 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 3的 IP地址

Server4 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 4的 IP地址

Server5 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 5的 IP地址

Server6 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 6的 IP地址

Server7 IP Addr Byte：設(shè)置遠(yuǎn)端 ModbusTcp服務(wù)器 7的 IP地址

Modbus Command Delay Time(ms)：設(shè)置發(fā)送 Modbus報(bào)文并收到應(yīng)答（包括正確和錯(cuò)誤的應(yīng)答）或超時(shí)后到發(fā)送下一條 Modbus報(bào)文的間隔時(shí)間，支持的間隔時(shí)間從 10ms到 2.5s。

Modbus ACK TimeOut Time(ms)：設(shè)置 Modbus報(bào)文應(yīng)答的超時(shí)時(shí)間，超時(shí)時(shí)間支持從 10ms到2.5s。

Modbus Write Command Send Mode：設(shè)置 Modbus寫命令的發(fā)送方式

----Continuous：與 Modbus讀命令一起參與命令掃描；

----Data Changed：數(shù)據(jù)有變化后將 Modbus寫命令插入到掃描隊(duì)列發(fā)送一次。

Modbus Start Scan Control：設(shè)置啟動(dòng) Modbus命令掃描的控制方式

----Bit4 Of Control Word Set 1：控制字的 Bit4置 1啟動(dòng)掃描。由于控制字的 Bit4上電默認(rèn)為 0，

所以需要 PLC程序?qū)⑵渲?1啟動(dòng) Modbus的命令掃描；

----Bit4 Of Control Word Clr 0：控制字的 Bit4清零 0啟動(dòng)掃描。由于控制字的 Bit4上電默認(rèn)為0，所以上電后自動(dòng)啟動(dòng) Modbus的報(bào)文掃描，無需 PLC程序的操作。

網(wǎng)關(guān)作為ModbusTcp服務(wù)器的配置

3.3在Step7 中新建工程項(xiàng)目

(1)打開“SIMATIC Manager”，進(jìn)入 Step7程序界面

（2）點(diǎn)擊菜單“文件->新建”，在出現(xiàn)的對(duì)話框中輸入項(xiàng)目名稱并選擇存儲(chǔ)路徑，然后確定。

（3）選擇主站類型，在此我們使用 SIMATIC 300站點(diǎn)

（4）300PLC的工程建立完成。

3.4在工程項(xiàng)目中新建Profibus 總線

（1）在項(xiàng)目中窗口中雙擊“SIMATIC 300(1)”，然后繼續(xù)雙擊“硬件”進(jìn)入硬件配置界面。

（2）添加導(dǎo)軌。在右側(cè)設(shè)備欄中雙擊“SIMATIC 300->RACK-300->Rail”

（3）添加CPU模塊。首先單擊選擇UR的2槽，然后雙擊想要選擇的CPU型號(hào)

在出現(xiàn)的對(duì)話框中選擇新建Profibus網(wǎng)絡(luò)

（5）在出現(xiàn)的對(duì)話框中單擊“網(wǎng)絡(luò)設(shè)置”選項(xiàng)卡，然后選擇 Profibus的傳輸率

（6）連續(xù)單擊確定后，一個(gè)帶有Profibus網(wǎng)絡(luò)的Step7工程建立完成。

四．?dāng)?shù)據(jù)采集及傳輸

捷米特JM-DPS-TC：在工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域，經(jīng)常存在多種不同通信協(xié)議的設(shè)備和系統(tǒng)。JM-DPS-TCP網(wǎng)關(guān)可以將 Profibus DP總線系統(tǒng)與 Modbus TCP系統(tǒng)進(jìn)行連接和協(xié)同工作，打破了不同協(xié)議之間的通信壁壘。例如，在一個(gè)大型工廠中，生產(chǎn)線上的設(shè)備采用 Profibus DP通信，而工廠的能源管理系統(tǒng)采用 Modbus TCP通信，通過 JM-DPS-TCP網(wǎng)關(guān)可以實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)設(shè)備數(shù)據(jù)與能源管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互，從而實(shí)現(xiàn)更高效的生產(chǎn)管理和能源優(yōu)化。

西門子S7-300 PLC：可以將采集的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在內(nèi)部存儲(chǔ)器中，如數(shù)據(jù)塊、變量存儲(chǔ)器等?？梢酝ㄟ^編程實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的定時(shí)存儲(chǔ)和傳輸，例如將生產(chǎn)數(shù)據(jù)按一定時(shí)間間隔存儲(chǔ)到外部存儲(chǔ)設(shè)備或通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)竭h(yuǎn)程服務(wù)器。例如，在工廠自動(dòng)化系統(tǒng)中，可以將生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在 PLC中，并定期傳輸?shù)狡髽I(yè)的數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和報(bào)表生成。西門子 S7-300 PLC具有強(qiáng)大的數(shù)據(jù)采集和傳輸能力，可以滿足各種工業(yè)自動(dòng)化控制的需求。通過合理的配置和編程，可以實(shí)現(xiàn)高效、穩(wěn)定的數(shù)據(jù)采集和傳輸，為工業(yè)生產(chǎn)的自動(dòng)化和智能化提供有力支持。

巴魯夫傳感器：傳感器能夠?qū)崟r(shí)將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)?a target="_blank">控制系統(tǒng)或上位機(jī)，實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過程的實(shí)時(shí)監(jiān)控和控制。例如，通過 Profibus DP或 Profinet接口，傳感器可以將數(shù)據(jù)快速傳輸?shù)轿鏖T子 S7-300 PLC，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。巴魯夫傳感器在數(shù)據(jù)采集和傳輸方面具有多種優(yōu)勢(shì)，能夠?yàn)楣I(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)提供準(zhǔn)確、可靠、實(shí)時(shí)的數(shù)據(jù)支持。通過選擇合適的傳感器類型和通信接口，可以實(shí)現(xiàn)與不同設(shè)備的無縫連接和數(shù)據(jù)交互，滿足各種工業(yè)應(yīng)用的需求。

五．總結(jié)

隨著工業(yè)自動(dòng)化的不斷發(fā)展，設(shè)備之間的通信兼容性將越來越重要。不同設(shè)備之間的通信兼容性是實(shí)現(xiàn)高效生產(chǎn)和系統(tǒng)集成的關(guān)鍵。通過捷米特 JM-DPS-TCP網(wǎng)關(guān)進(jìn)行協(xié)議轉(zhuǎn)換，解決了 Profibus DP和 Modbus TCP兩種不同協(xié)議之間的通信障礙，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備之間的無縫連接。捷米特 JM-DPS-TCP網(wǎng)關(guān)為不同協(xié)議設(shè)備之間的通信提供了一種有效的解決方案，未來有望在更多的工業(yè)自動(dòng)化領(lǐng)域得到應(yīng)用。同時(shí)，隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步，網(wǎng)關(guān)的性能和功能也將不斷提升，為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展提供更強(qiáng)大的支持。

審核編輯 黃宇