如何实现西门子S7-300 PLC与智能流量计的通讯

　　背景：随着计算机技术迅速发展，石油化工仪表自控系统也逐渐向数字化、网络化、模型化、智能化方向发展。石化企业在发展现有信息系统的基础上，不断深化企业综合自动化系统，加强安全控制系统的应用，提高企业基础自动化和先进控制水平，以增强企业的市场竞争力。本应用案例是西门子 S7-300 PLC与智能流量计通过泗博自动化的Modbus转PROFIBUSD DP网关在石油化工行业间的通讯。上海泗博自动化技术有限公司为该用户现场提供了一系列的通信解决方案。

　　本文以智能流量计为例，介绍如何通过上海泗博自动化技术有限公司的Modbus转PROFIBUS DP网关PM-160构建Modbus从站设备（各种现场仪表等）与控制设备PLC（西门子 S7-300）之间的通信。

　　系统要求：

　　通过西门子S7-300 PLC监控流量计的温度，压力，瞬时值，累计流量等。流量计的通讯接口为RS485，采用的是Modbus RTU通讯协议。

　　系统要求采集的部分数据如下图所示：

　　系统实现：

　　根据现场需要监控流量计的参数情况，每台Modbus转PROFIBUS DP网关（PM-160）的Modbus/RS485端口允许连接6台流量计（6台流量计的RS485端口通过首尾连接的方法连接到PM-160的RS485端口上），现场18台流量计共使用了3台Modbus转PROFIBUS DP 网关（PM-160）。在网关PM-160的配置软件PMG-123中配置Modbus读写命令及串口通信参数，在PLC的组态页面进行相关硬件组态和编程（根据网关PM-160对应的GSD文件，在PROFIBUS DP主站网络下组态3个PROFIBUS DP从站）后即可实现数据传输。

　　系统要求采集的部分数据如又右图所示：

　　流量计显示：

　　在如下图所示界面，该流量计显示了4行数据，第1行代表的是第一路采样信号值（流量），第2行代表的是第二路采样信号值（温度），第3行代表的是瞬时值，第4行代表的是累计流量值。其中，第三路采样信号值需要通过仪表设置才能查看。

　　系统要求采集的部分数据如下图所示：

　　软件配置：

　　PMG-123是上海泗博自动化提供的免费配置软件，用户可在该配置软件中配置Modbus转PROFIBUS DP网关PM-160的相关参数及读写命令，建立6台从站流量计的Modbus寄存器起始地址和网关PM-160的内存地址的映射关系。配置界面如下所示：

　　Modbus寄存器起始地址和网关PM-160的内存地址的映射关系可根据用户实际需要手动分配或者使用软件的“自动映射”功能实现。按用户现场需要，在配置软件中每个节点配置了两条读命令，第一条命令连续读取“第一路采样”、“第二路采样”、“第三路采样”以及“瞬时值”，第二条命令读取“累计流量”。在该项目中，用户使用的是软件的“自动映射”地址功能。[page]

　　step7组态：

　　在S7-300 PLC的硬件组态界面中，导入Modbus转PROFIBUS DP网关PM-160的GSD文件后，在PROFIBUS DP总线下组态3个PROFIBUS DP从站（PM-160），其中，每个从站对应的地址应该与网关PM-160按钮的设置值（即网关正常运行状态下数码管的显示值）一致。分别将需要的数据块（6个Modbus从站需要上传数据的总的字节长度）拖动到网关PM-160对应的槽位中，建立PROFIBUS DP主站I/O映射区和每个PROFIBUS DP从站（PM-160）内存地址的映射关系。组态好后编译下载到PLC即可开始数据调试通讯。组态界面如下所示：

　　按照“PMG-123配置界面”和“STEP7硬件组态界面”的配置关系，假设其中一台PM-160的PROFIBUS DP地址为11，所连接的6台Modbus从站流量计的站地址分别为1～6，则这6台从站Modbus寄存器地址和PLC映射区地址对应关系如表所示：

　　用户只需要对照上表中Modbus寄存器地址对应的PLC地址，在PLC中对相关数据进行寻址即可完成相应数据的采集和监控。

　　如上图所示，在该界面，可实现对Modbus从站流量计数据的采集和监控。根据在PMG-123及STEP7组态界面中设置的Modbus从站寄存器地址和PLC中I/O数据映射关系，PLC输入映射地址PIW256、PIW258对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“第一路采样压力值”，对应于流量计的显示的1.000Kpa；PLC输入映射地址PIW260、PIW262对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“第二路采样温度值”；PLC输入映射地址PIW264、PIW266对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“第三路采样压力值”，在仪表显示界面中并未显示；PLC输入映射地址PIW268、PIW270对应的两个字是Modbus从站地址为1的流量计的“瞬时值”，依次类推。通过在PMG-123中配置的Modbus相关命令对应的Modbus从站寄存器地址数据都能够在PLC对应的I/O映射区地址中实现采集和监控。