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此次就西门子S7-300PLC与横河CS30型DCS集散控制系统的之间通信，给大伙介绍如何实现Modbus和 Profibus-DP协议设备的相互通信、Modbus转 Profibus-DP网关PM-160在当中的应用，以及这两种不同通信协议里的通信方式。

当前PLC、DCS、智能仪表等已广泛应用到现场生产控制系统中，并发展到由这些设备相互协同、共同面向整个生产过程的分布式工业控制系统。此次就某水利站分布式控制系统项目，介绍 Modbus转Profibus-DP协议网关设备的应用。

一、系统组成

1、系统结构

本系统构成如下图，其中省去了西门子S7-300PLC之外的其它现场级控制设备。系统上位机采用横河CS3000型DCS集散控制系统，实现对其整个水利项目进行集中监控。下位机之一采用的是西门子S7-300 PLC，用来实现对现场各种智能仪表，包括现场电机、智能开关、变频器、传感器等执行、检测设备的启停控制、信息采集等操作。

在上图所示系统结构中，现场各种智能仪表(采用的是 Modbus协议或者各种非标协议，接口为RS485、RS422或者RS232)都能够通过通用串口( Modbus/RS-485/RS422/RS232)转 Profibus-DP网关PM160连接到西门子S7-300PLC。此时，网关PN160在串口侧的协议类型为 Modbus主站或者通用模式。

横河DCS对西门子S7-300PLC的数据采集和监控同样需要使用通用串口( Modbus/Rs485/R5422/RS232)转 Profibus-DP网关PM-160，此时，网关PM-160在串口侧的协议类型为从站.

2、通信网络组成

PROFIBUS现场总线通讯协议包括三个主要部分。

PROFIBUS DP：主站和从站之间采用轮循的通讯方式，主要应用于自动化系统中单元级和现场级通信。

PROFIBUS PA：电源和通信数据通过总线并行传输，主要用于面向过程自动化系统中单元级和现场级通讯。

PROFIBUS EMS：定义了主站和主站之间的通讯模型，主要用于自动化系统中系统级和车间级的过程数据交换。

2.1 Modbus协议

Modbus协议是一种适用于工业控制领域的主从式串口通讯协议，它采用查询通讯方式进行主从设备的信息传输，可寻址1-247个设备地址范围。协议包括广播查询和单独设备查询两种方式，二者区别就是广播查询不需要从设备回应信息，主、从设备查询通讯过程如下图

Modbus协议有两种传输模式：ASC模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式较ASCⅡ模式能传输更多的数据，所以工业网络大都采用RTU模式。RTU模式下的信息传输报文格式如下图：

      它没有起始位和停止位，而是由至少3.5个字符间隔时间作为信息的起始和结束标志。信息帧所有字符位由16进制字符0-9、AF组成。

2.2网络构成及硬件介绍

如图1所示，在该系统设计中有两个网络使用了 Modbus转 Profibus- DP网关PM-160。网关在这两个网络中的作用不一样，其中：

在上层网络中(建立西门子S7-30PLC和横河DCS连接通信)， Modbus转 Profibus-DP网关PM-160在Modbus侧做 Modbus从站，在 Profibus-DP侧做从站，建立 Profibus-DP主站(西门子S7-300PLC)和Modbus主站的通信。

DCS通信部分采用横河型号为ALR121的通信模块，并配套橫河提供的 Modbus通信软件包，该通信模块Zui大通信数据容量为40字。通过网关配置软件对PM-160进行相关配置，将DCS的读、写指令及数据做相应转换、存储，并映射到西门子PLC的输入、输出映像区，以实现对上下位机控制信息的实时传输。

在下层网络中(建立西门子S7-300PLC和现场智能仪表的连接通信)， Modbus转 Profibus- DP网关PM-160在 Modbus侧做 Modbus主站，在 Profibus-DP侧做从站，建立 Modbus从站(现场各种智能仪表、电机、智能开关、变频器、传感器等)与 Profibus-DP主站西门子S7-300PLC的通信。