ModbusRTU转PROFINET工厂湿度监控系统中的解决方案

ModbusRTU转PROFINET 网关 BX-601-PN，在锅炉厂智能温湿度监控系统中的应用

摘要：PROFINET 由 PROFIBUS 国际组织（PROFIBUS International，PI）推出，是新一代基于工业以太网技术的自动化总线标准。作为一项技术创新，PROFINET 为自动化通信领域提供了一个完整的网络解决方案，可以兼容工业以太网和现有的现场总线（如 PROFIBUS）技术。

背景：

现代科学技术和工业的迅速发展，不断促进着自动化控制技术及设备通信技术的创新和发展。当前，PLC与智能仪表等已广泛应用到现场生产控制系统中，本应用案例是在锅炉行业的温湿度监控系统中，西门子 S7-300PLC 与智能温度仪表的通讯， 为工业现场提供了一系列的通信解决方案。

工业中使用的锅炉设备体积大，安全系数要求高，锅炉厂温湿度监控中心要监控锅炉内部的温湿度变化并及时调整参数使其维持运转安全，使用 PROFINET 协议采集MODBUS 协议温湿度仪表的数据，串口转 PROFINET 协议的网关满足客户的需求。

本文以智能温湿度仪表为例，介绍通过倍讯科技的ModbusRTU转 PROFINET 网关BX-601-PN 构建 Modbus 从站现场仪表设备，与控制设备 PLC（西门子 S7-300 和 CP343-1）之间的通信案例。

锅炉内的温湿度参数维持在安全范围内。该系统使用的智能温湿度仪表通讯接口为 RS485，采用的是 Modbus RTU 通讯协议，波特率为 19200 bps，8 个数据位，无校验，1 个停止位，仪表的从站地址为 1、2、3，支持使用 MODBUS 03 功能码（读保持寄存器）和 04 功能码（读输入寄存器）读取每个仪表 3 个通道的温湿度值，本次配置以 03 号功能码为例读取仪表的数据

整体系统图

锅炉厂的智能温湿度仪表通过 RS485 总线（Modbus RTU 协议）向倍讯科技的网关BX-601-PN（串口转 PROFINET）实时传输锅炉内的温湿度数据，再由中控室西门子 300 系列 PLC 和 CP343-1

网络模块直接采集BX-601-PN的内存数据，以使中控室操作员电脑上显示实时锅炉内的温湿度参数。

配置方式：

在网关BX-601-PN的配置软件Gateway Configuration Studio 中对需要读取的设备的数据进行配置。

配置串口参数：如下图 3 所示，先在子网 1 处协议类型配置为 Modbus 主站，通讯参数（波特率，数据位，奇偶校验方式，停止位，通讯传输模式）和所接的从站的参数设置相同；

配置命令参数：如图 4 所示，先在子网 1 下面建立要连接的 3 个从站设备的地址即节点 1到 3，在节点 1 下面添加 03 读保持寄存器命令读取寄存器 1 到 6（即 40002 到 40007）对应 3 个通道温湿度所在寄存器中的值，由于 6 个寄存器的地址连续，故只需配置起始的寄存器地址 1，6 个寄存器（数据个数），BX-601-PN网关的 MODBUS 主站要把读到的从站数据放在网关的输入缓冲区供 PROFINET 输入端，输入缓冲区的内存映射起始地址为 0H（HEX）和 PROFINET INPUT 的起始地址对应；同理，PROFINET OUTPUT 的起始地址和网关的输出缓冲区的内存映射起始地址 4000H（HEX）对应。从站 2 和 3 的命令和 1 相同，寄存器起始地址和数据个数也相同，只是内存映射起始地址分别为 0CH 和 18H，配置内存映射起始地址时您也可以使用软件特有的“自动计算映射地址”功能（在工具栏处）

配置以太网参数：以太网端 IP 地址，子网掩码，网关 IP 地址，设备名称的设置需要在“Port0”下拉菜单的“Ethernet及Profinet”处设置，

组态方式：

导入 GSDML 文件：在 S7-300PLC 和 CP343-1 网络模块的硬件组态界面中，导入BX-601-PN网关的 GSDML 文件。组态 网关：安装 GSD 文件后，在 网络模块处建立 PROFINET-IO总线的连接，然后在右侧 PROFINET IO 下把BX-601-PN网关拖到 PROFINET 总线下面，双击BX-601-PN的图标，网关的设备名称和 IP 地址要和 网关组态软件中设置的相同。把在网关组态软件 “Port1-3”下 PROFINET 配置项目中相同的数据长度命令通过双击或直接拖到槽位中，在槽位中起始的数据块的 I 地址和 Q 地址必须从 0 开始，下面的数据块的 I 和 Q 地址要紧接着上面数据块最后的 I 和 Q 地址。由于是使用 CP343-1 网络模块组成的 PROFINET 网络，需要在 OB1 主程序中调用 FC11 和 FC12 功能块来写读 PROFIENT 输入输出数据，具体的使用方法请参考下图或致电倍讯科技客服

系统优点：

在该监控系统中，1 台通用ModbusRTU转 PROFINET IO 网关BX-601-PN采集现场 3 台智能温湿度仪表的温湿度参数数据（Modbus 协议格式传输）转换为 PROFINET IO 协议数据并映射到 S7-300PLC 输入输出映射区，在用户程序 OB1 中调用功能块 FC11 和 FC12 进行 I/O 数据交换以实现

S7-300PLC对现场智能温湿度仪表的实时监控。网关共有3个串口，3个串口可以同时为不同波特率，3 个串口都可以作为 MODBUS 主站或从站，串口为 RS485 时，一个串

口最大可以接 30 台从站设备；3 个串口也可以作为 Modbus 从站、连接用户自定义协议设备、支持最大输入/输出字节各 1024 字节，极大满足了客户多台从站设备数据对字节数的要求。配置简单，使用方便，运行稳定！