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摘要：隨著鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)的飛速發(fā)展和農(nóng)村城鎮(zhèn)建設(shè)的進(jìn)一步加快，各種生活污水、工業(yè)廢水的排放越來越多。大多數(shù)污水沒有經(jīng)過任何處理，就直接流入湖泊、水庫、江河、池塘等養(yǎng)殖水域。它們影響?zhàn)B殖魚類的生存、生長，影響水產(chǎn)品的產(chǎn)量、品質(zhì)，還危及人們的身心健康。為此，對(duì)污水的凈化處理就顯得尤為重要。上海某化工公司采用西門子300系列PLC（PROFIBUS DP協(xié)議），通過泗博自動(dòng)化技術(shù)有限公司提供的Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160采集現(xiàn)場(chǎng)SWP系列流量積算儀表（Modbus ASCII協(xié)議）的數(shù)據(jù)，成功解決了污水凈化處理系統(tǒng)中不同總線設(shè)備數(shù)據(jù)采集的問題。
關(guān)鍵詞：Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS RS485轉(zhuǎn)PROFIBUS DP 污水處理 PM-160 西門子PLC 流量積算儀表
系統(tǒng)說明：
為滿足污水處理廠的生產(chǎn)控制要求，實(shí)現(xiàn)相關(guān)的技術(shù)功能，結(jié)合以往工程技術(shù)經(jīng)驗(yàn)和詳盡的用戶需求分析，做出了完整的、性價(jià)比高的監(jiān)控通訊系統(tǒng)技術(shù)方案。
從控制結(jié)構(gòu)角度，系統(tǒng)可分為兩部分：
- 中控室
- 泵站和污水廠現(xiàn)場(chǎng)控制站
通訊簡(jiǎn)易框圖：
如圖1中所示，上海泗博自動(dòng)化提供的Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160在西門子300系列PLC端作為PROFIBUS DP從站，在連接流量積算儀表一端作為Modbus主站，采集Modbus從站流量積算儀表的數(shù)據(jù)并上傳到PLC。
中控室的通信功能簡(jiǎn)述：
中控室是整個(gè)監(jiān)控通訊系統(tǒng)的調(diào)度中心，由中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、工業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)以及通訊系統(tǒng)組成。中控室設(shè)有四臺(tái)計(jì)算機(jī)，一臺(tái)為系統(tǒng)服務(wù)器，一臺(tái)為工程師站，裝有先進(jìn)的組態(tài)軟件以進(jìn)行開發(fā)，一臺(tái)為操作員站，可通過各種畫面監(jiān)視全廠工藝參數(shù)變化，設(shè)備運(yùn)行情況、故障發(fā)生情況。兩臺(tái)計(jì)算機(jī)處于熱備狀態(tài)，另有一臺(tái)為視頻監(jiān)控計(jì)算機(jī)，用于監(jiān)視泵站和污水處理廠區(qū)內(nèi)各監(jiān)視點(diǎn)實(shí)時(shí)圖像，并驅(qū)動(dòng)模擬屏顯示。
各泵站和污水廠的現(xiàn)場(chǎng)控制站通過RS485總線(Modbus RTU協(xié)議)向泗博公司網(wǎng)關(guān)PM-160（Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP）傳輸實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，再由中控室西門子300 系列PLC直接采集PM-160的內(nèi)存數(shù)據(jù)，以使現(xiàn)場(chǎng)控制站的各種數(shù)據(jù)在操作員計(jì)算機(jī)上顯示，如各個(gè)工藝設(shè)備的運(yùn)行狀況和開、停、故障狀態(tài)等。
流量積算儀表的通訊說明簡(jiǎn)述：
流量積算儀各項(xiàng)參數(shù)說明：
| 1、通訊串口：RS-485/RS-232/RS422等 |
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| 2、通訊波特率：300～9600bps |
| 3、字節(jié)數(shù)據(jù)格式：一個(gè)起始位、八格數(shù)據(jù)位、一個(gè)停止位、無校驗(yàn) |
| 4、通訊傳輸模式：Modbus ASCII |
Modbus ACSII/PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160的參數(shù)簡(jiǎn)述：
網(wǎng)關(guān)PM-160實(shí)現(xiàn)了串口轉(zhuǎn)PROFIBUS DP的數(shù)據(jù)通信�？蛇B接多個(gè)具有Modbus RTU/ASCII（RS485/RS232/RS422）接口的設(shè)備到PROFIBUS DP，即將Modbus/非標(biāo)串口網(wǎng)絡(luò)設(shè)備轉(zhuǎn)換為PROFIBUS DP網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。供電：24VDC（11V-30V）、80mA（24VDC）；工作環(huán)境溫度：-45℃～80℃，相對(duì)濕度5%～95%；外形尺寸：125mm（高）*40mm（寬）*110mm（深）；安裝：35mm導(dǎo)軌
網(wǎng)關(guān)PM-160通信接口參數(shù)：
| 在PROFIBUS DP端 |
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在Modbus端 |
| 1. 工作模式：作為PROFIBUS DP從站 |
1. 應(yīng)用層協(xié)議：Modbus RTU或者
ASCII(RS232/RS485/RS422) |
| 2. 接口類型：DB(9孔) |
| 3. 波特率：自適應(yīng)（Max≤12Mbps） |
2. 工作模式：Modbus主站、Modbus從
站以及通用模式（非標(biāo)協(xié)議）可選 |
| 4. 隔離設(shè)計(jì)：1KV光電隔離 |
| 5. Max Input Bytes=244Bytes |
3. 接口類型：RS485/422端為PIN5（5針
端子），RS232端為PIN3（3針端子) |
| 6. Max Output Bytes=244Bytes |
| 7. Max Input + Output Bytes=488Bytes |
4. 波特率：300～115200bps |
| 8. 站點(diǎn)地址：按鈕式，選址0～99 |
PM-160在污水處理系統(tǒng)中的運(yùn)用：
在污水處理的過程中，需要在中控室能夠用西門子PLC實(shí)時(shí)的采集到現(xiàn)場(chǎng)各流量積算儀表的參數(shù)值，但是由于流量積算儀表支持Modbus ASCII協(xié)議，而西門子300系列PLC支持的是PROFIBUS DP協(xié)議，要實(shí)現(xiàn)兩者之間的通信，就必然要用到協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊，而泗博公司提供的網(wǎng)關(guān)PM-160就能夠?qū)崿F(xiàn)此功能。網(wǎng)關(guān)PM-160在Modbus側(cè)跟流量積算儀表通訊，將流量計(jì)中的各種現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集到網(wǎng)關(guān)PM-160內(nèi)部緩存區(qū)；在PROFIBUS DP側(cè)，西門子300系列PLC從網(wǎng)關(guān)PM-160的內(nèi)部緩存區(qū)把這些數(shù)據(jù)讀到PLC端，供工程師分析數(shù)據(jù)進(jìn)而控制各現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)。
- 下圖是污水處理廠各監(jiān)控網(wǎng)段使用的儀表列表，本次通訊在“進(jìn)、出水管道”部分所采用的流量?jī)x表即為SWP系列流量積算儀表。
- 下圖是流量積算儀表內(nèi)部參數(shù)所對(duì)應(yīng)的Modbus寄存器地址，本次通訊需要采集數(shù)據(jù)：流量系數(shù)1、流量系數(shù)2、流量系數(shù)3、流量系數(shù)4等參數(shù)。
- 下圖是使用網(wǎng)關(guān)PM-160的配套配置軟件PMG-123的配置界面
在該配置界面，“子網(wǎng)”下可配置網(wǎng)關(guān)與流量積算儀連接的串口參數(shù)，包括串口通訊波特率、數(shù)據(jù)位、奇偶校驗(yàn)方式、停止位、通訊傳輸模式（RTU或者ASCII可選，在本應(yīng)用案例中，應(yīng)該配置為ASCII模式）、通訊接口等。配置這些參數(shù)時(shí)需根據(jù)流量積算儀實(shí)際設(shè)置的參數(shù)一致。
在“子網(wǎng)”下可添加節(jié)點(diǎn)（節(jié)點(diǎn)地址即為連接的積算儀的站地址）并配置相應(yīng)的讀寫命令。如上圖所示，子網(wǎng)下配置了5個(gè)節(jié)點(diǎn)，表示一臺(tái)網(wǎng)關(guān)PM-160連接了5臺(tái)流量積算儀。每個(gè)節(jié)點(diǎn)下配置了三條命令。配置命令參數(shù)應(yīng)參照流量積算儀的參數(shù)Modbus地址對(duì)應(yīng)表。上圖中選中的命令表示“將流量積算儀Modbus寄存器地址為20開始的8個(gè)寄存器數(shù)據(jù)讀取到PM-160并存儲(chǔ)在PM-160內(nèi)存輸入緩沖區(qū)4H開始的連續(xù)16個(gè)字節(jié)位置”。
總結(jié)：
一臺(tái)Modbus轉(zhuǎn)PROFIBUS DP網(wǎng)關(guān)PM-160將5臺(tái)SWP流量積算儀表（Modbus ASCII協(xié)議）跟西門子300PLC（PROFIBUS DP協(xié)議）成功建立通訊，在PLC程序中通過讀寫相應(yīng)的I/O映射區(qū)數(shù)據(jù)以實(shí)現(xiàn)整個(gè)污水處理現(xiàn)場(chǎng)各管道流量的實(shí)時(shí)監(jiān)控。運(yùn)用網(wǎng)關(guān)PM-160轉(zhuǎn)換模塊，不僅配置簡(jiǎn)單，還可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)多個(gè)Modbus設(shè)備跟上位機(jī)之間的通訊，解決了客戶的成本問題，而且數(shù)據(jù)的傳輸速度之快也能夠保證各項(xiàng)采集到的數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)性，更重要的是實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的高精度采集，且可以長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行。
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