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1.2 网关、总线桥工作原理及配置
对于总线桥来说,一方面,CPU通过对PROFIBUS通信协议芯片的控制实现PROFIBUS的通信,在RAM中建立PROFIBUS通信数据缓冲区。另一方面,通过MODBUS协议实现和电力监控仪表的通信,同样在RAM中建立MODBUS通信数据缓冲区。CPU通过两个通信缓冲区的数据交换,实现PROFIBUS到MODBUS的通信。
由于总线桥自身不具备控制功能,必须通过DP主站进行控制。DP主站通过对其控制字的设置,来控制总线桥作为RS485网络主站对其各从站的发送接收模式,通过监控其状态字来实现数据发送接收状态的监控。PROFIBUS数据区与RS485数据报文格式对照关系如表1所示。
表1PROFIBUS数据区与RS485接收报文对照表
PROFIBUS映射地址 长度 RS485报文格式
IB0 1字节该字节用来存储接收报文长度
IB1 1字节该字节为通信状态字
IB2至以后若干接收数据缓冲区
QB0 1字节该字节用来存储发送报文长度
QB11字节该字节为通信控制字
QB2至以后若干发送数据缓冲区
该系统的DP主站是通信板卡,不能直接在S7-STEPV5.4中编写PLC程序对总线桥进行控制,只能通过在上位机ACREL-3000软件中编写脚本程序完成对PB-B-MODBUS总线桥状态字的读取和控制字的读写和通信。
ANYBUS网关和PB-B-MODBUS总线桥实现原理基本相同,均是在转换模块的RAM中建立了PROFIBUS 到MODBUS 映射数据区,由软件实现PROFIBUS 和MODBUS 协议转换及数据交换。但ANYBUS网关自身带有配置软件,数据映射配置实现起来相对简单。
不管是总线桥还是网关,由于受协议转换设备其自身映像数据存储区大小的限制,根据所要采集电参量的多少,可带仪表的个数不同。
2 系统功能
基于PROFIBUS-DP的电能管理与电力监控系统,上位机软件为ACREL-3000电力监控组态软件。通过该软件进行组态,可以在上位机界面上实现队所有电参量的实时显示,如I、U、P、Q、kWh等,图4所示为本系统的电能管理及电力监控系统主界面。
图4ACREL-3000电力监控/电能计量管理系统实现实时采集监控界面
ACREL-3000还可以实现主要电力参数的实时运行曲线、历史趋势曲线等绘制,如图5所示。另外,ACREL-3000还具有强大的报警功能、报表功能、查询功能、打印功能等。强大的数据库可以将历史记录保留3年以上。
图5ACREL-3000 实时曲线界面
通过ACREL3000界面还可以实现对PROFIBUS各从站的网络参数采集和显示,比如:总线参数、从站状态、主站模式、看门狗、组态信息以及从站诊断数据等。对于系统的检修和维护也起到非常方便的指导作用。
3 结束语
该系统采用安装了CP5611通信板卡的工控机作为PROFIBUS主站,使用多种方法将电力监控仪表集成到PROFIBUS-DP网络中。调试结果表明:上位机主站能够按时间每隔1s轮流对各个电力监控仪表进行采集数据,运行通信情况良好。
理论上来说,一个PROFIBUS网络的最高传输速率可达12Mb/s,一个网段可带32个从站,一个网络可带126个从站。这里每个DP从站(200系列PLC、ANYBUS网关、PB-B-MODBUS总线桥)根据自身情况带若干个仪表,一个系统网络所带仪表的数量是非常之大的,相对于由通信扩展卡或通信服务器组成的MODBUS系统来说,同样数量的仪表组网,可以节省大量硬件组网设备。
根据系统提供的组网方法,不仅能将工业自动化控制系统与电能管理电力监控系统集成为一体,而且整个网络具有现场总线系统的智能化管理,具有很高的先进性,还可以节约大量的硬件成本。
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