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MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS網(wǎng)關(guān)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

作者：時(shí)間：2016-12-16 來(lái)源：網(wǎng)絡(luò)

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1引言

在設(shè)計(jì)某電力自動(dòng)控制系統(tǒng)時(shí)，需要將許繼公司生產(chǎn)的繼電保護(hù)裝置的參數(shù)讀取到Siemens公司的S7-400 PLC中，并集成到SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition)監(jiān)控系統(tǒng)中，參與實(shí)際的連鎖控制。繼電保護(hù)裝置提供RS-485通訊接口，其通訊協(xié)議為Modbus RTU(Remote Terminal Unit)協(xié)議。為了實(shí)現(xiàn)Modbus RTU協(xié)議到PROFIBUS協(xié)議的轉(zhuǎn)換，本設(shè)計(jì)將西門子PLC S7-400作PROFIBUS主站，應(yīng)用北京微硬創(chuàng)新科技有限公司生產(chǎn)的PBMD485-K20網(wǎng)關(guān)，和Modbus從站通訊，然后通過(guò)PLC中的工業(yè)以太網(wǎng)模塊、現(xiàn)場(chǎng)總線模塊連接到企業(yè)SCADA系統(tǒng)中，使二者得到完美的結(jié)合。

表1 遙信信息點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)

2繼電保護(hù)系統(tǒng)

本電力系統(tǒng)電站裝機(jī)容量為6MW。其主接線為一機(jī)一變兩回線，變壓器為電壓變比10/6.3kV的雙圈變壓器。電站10kV出線兩回至用戶站。

本繼電保護(hù)系統(tǒng)的主要監(jiān)測(cè)對(duì)象包括:一臺(tái)發(fā)電機(jī)組、一臺(tái)主變壓器、兩回10kV出線、400V廠用變;保護(hù)對(duì)象包括電站的發(fā)電機(jī)、變壓器、10kV出線。該繼電保護(hù)系統(tǒng)提供一智能通訊服務(wù)器，其功能是將許繼設(shè)備的通訊規(guī)約轉(zhuǎn)換為MODBUS規(guī)約，預(yù)留RS-485通訊接口與CP340進(jìn)行通訊。通訊的數(shù)據(jù)量包括遙信信息點(diǎn)(功能碼02，起始查詢地址0):YX1～YX36，祥見(jiàn)表1。遙測(cè)信息點(diǎn)(功能碼03，起始查詢地址0)YC1～YC18，祥見(jiàn)表2。

表2 遙測(cè)信息點(diǎn)通訊的數(shù)據(jù)

3通訊系統(tǒng)

3.1通訊系統(tǒng)的構(gòu)成

在本自動(dòng)控制系統(tǒng)中，將西門子S7-400 PLC作PROFIBUS主站，ET 200M和PBMD-K20網(wǎng)關(guān)作PROFIBUS從站。另一方面，在Modbus總線中將PBMD-K20網(wǎng)關(guān)作Modbus主站，繼電保護(hù)裝置和直流屏設(shè)備作為Modbus的從站，雙方以9600bps的通訊速率進(jìn)行通訊。具體的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如圖1所示:

圖1 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖

3.2Modbus通訊協(xié)議簡(jiǎn)介

Modbus協(xié)議有ASCII、RTU二種協(xié)議，并沒(méi)有規(guī)定物理層。此協(xié)議定義了控制器能夠認(rèn)識(shí)和使用的消息結(jié)構(gòu)，而不管它們是經(jīng)過(guò)何種網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行通信的。Modbus的ASCII、RTU協(xié)議規(guī)定了消息、數(shù)據(jù)的結(jié)構(gòu)、命令和應(yīng)答的方式，數(shù)據(jù)通訊采用Maser/Slave方式，Master端發(fā)出數(shù)據(jù)請(qǐng)求消息，Slave端接收到正確消息后就可以發(fā)送數(shù)據(jù)到Master端以響應(yīng)請(qǐng)求;Master端也可以直接發(fā)消息修改Slave端的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)雙向讀寫。

(1)Modbus通訊協(xié)議的功能碼

Modbus的Slave端是根據(jù)Master端發(fā)送過(guò)來(lái)的功能碼進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作的。表3是Modbus RTU協(xié)議常用的功能碼，使用它們即可實(shí)現(xiàn)對(duì)Slave端的數(shù)字量和模擬量進(jìn)行讀寫操作。

表3 Modbus RTU協(xié)議常用功能碼

表6給出了以RTU方式讀取一個(gè)整數(shù)數(shù)據(jù)的例子:主機(jī)請(qǐng)求。

表6 主機(jī)請(qǐng)求示例

表7給出了以協(xié)議從機(jī)應(yīng)答讀取整數(shù)數(shù)據(jù)示例。

表7 從機(jī)應(yīng)答示例

4PBMD485-K20網(wǎng)關(guān)橋的配置

PBMD485-K20網(wǎng)關(guān)是智能型PROFIBUS到Modbus-232/485的協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，在接口RAM中建立了PROFIBUS到Modbus的映射數(shù)據(jù)區(qū)，由軟件實(shí)現(xiàn)PROFIBUS到Modbus的協(xié)議轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)交換。凡具有RS-232/485接口的MODBUS協(xié)議設(shè)備都可以利用PBMD485-K20與現(xiàn)場(chǎng)總線PROFIBUS互連。一方面，PBMD485-K20網(wǎng)關(guān)在與PROFIBUS通訊時(shí)是作為PROFIBUS從站;另一方面，它在與Modbus通訊時(shí)，即可以作Modbus主站，也可作Modbus從站。通過(guò)該網(wǎng)關(guān)的GSD文件，可以在西門子STEP 7編程軟件中對(duì)該網(wǎng)關(guān)進(jìn)行硬件和軟件配置，完成相應(yīng)的通訊功能。以下是詳細(xì)的硬件和軟件配置方法:

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