文档介绍：西门子S7-300 PLC与DCS控制系统的通信
——上海泗博自动化Modbus转Profibus-DP网关的应用 
摘要:本文就西门子S7-300系列PLC与横河CS3000型DCS集散控制系统的之间的通信,介绍如何实现Modbus和Profibus-DP协议设备的相互通信、上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP网关PM-160在其中的应用,以及这两种不同通信协议的通信方式。
关键词:Modbus协议 Profibus-DP协议 Modbus转Profibus-DP 串口转Profibus-DP 分布式控制系统通信网络 
一、引言 
现代工业的迅速发展,不断促进着自动化控制技术及设备通信技术创新的发展。当前,PLC、DCS、智能仪表等已广泛应用到现场生产控制系统中,并发展到由上述设备相互协同、共同面向整个生产过程的分布式工业控制系统。在此系统中,现场总线通信技术至关重要。本文就某水利站分布式控制系统项目,介绍上海泗博自动化的Modbus转Profibus-DP协议网关设备的应用。 
二、系统组成 
1、系统结构 
本系统构成如图1,其中略去了西门子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系列PLC,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。横
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)都能够通过上海泗博自动化的通用串口(Modbus/RS485/RS422/RS232)转Profibus-DP网关PM-160连接到西门子S7-300PLC。此时,网关PM-160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上海泗博自动化的通用串(Modbus/RS485/ RS422/RS232)转Profibus-DP网关PM-160,此时,网关PM-160在串口侧的协议类型为Modbus从站。 
2、通信网络组成 
Profibus协议简介 
PROFIBUS 是目前国际上通用的现场总线标准之一,以其独特的技术特点、严格的认证规范、开放的标准、众多厂商的支持和不断发展的应用行规,已成为最重要的和应用最广泛的现场总线标准。 
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 FMS: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 
其中,PROFIBUS-DP 是高速网络,通讯速率达到12M。PROFIBUS-DP 可以连接远程I/O、执行机构、智能马达控制器、人机界面HMI、阀门定位器、变频器等智能设备, 一条PROFIBUS-DP 总线可以最多连接123 个从站设备。PROFIBUS-DP 的拓扑结构可以是总线型、星型和树型,通讯介质可以是屏蔽双绞线、光纤,也支持红外传输,采用双绞线时, 公里,最多可以采用9 个中继器,最远通讯距离可达9 公里。采用光纤时,最远通讯距离可达100 公里以上,其中采用多膜光纤,两点间最远距离可达3 公里,采用单膜光纤时,两点间最远距离可达3 公里。 
Modbus协议简介 
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见图2:
Modbus协议常用功能码如图3所示:
Modbus协议有两种传输模式:ASCII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图4:
它没有起始位和停止位,。信息帧所有字符位由16进制字符0-9、A-F组成。 
Modbus RTU通讯协议帧结构:
Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例:主设备查询。
Modbus RTU方式主站读取从站寄存器数据示例:从设备响应。
网络构成及硬件介