MODBUS-PROFIBUS网关在高压变频器远程监控中的应用

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1、MODBUS-PROFIBUS网关在高压变频器远程监控系统中的应用刘振东1王延生2穆慧灵3肖铁妹3摘要：本文提出了棊于MODBUS-PROFIBUS串行网关的高压变频器远程监控系统方案，并对监控系统各构成部分的作丿IJ进行了说明。在介绍串行网关主要技术参数和通讯协议的基础上，详细介绍了MODBUS-PROFIBUS网关的便线连接、在STEP7环境下的驶件配置方法以及PLC编程实现与网关Z间的数据传输方法。基于MODBUS-PROFTBUS串行网关的高压变频器远程监控方案在唐山港陆5#高炉除尘风机高压变频监控系统屮的实际运行效果，证明了该方案的可行性和有效性。关键词：串行网

2、关；STEP7；高压变频器；远程监控0引言高压变频调速技术经过多年的发展与应用，在调速性能、节电效果、改善设备的运行工况、提高系统的安全可靠性和设备利用率，以及延长设备使用寿命等方面的优势得到了充分的体现，已广泛应用于电力、冶金、石油化工、供水、水泥、采矿等行业。随着工业□动化程度的不断提高，在保证高压变频器木身可靠运行的基础上，很多现场要求建立高压变频器的远程监控系统，实现高压变频器的远程启停控制、系统实时运行状态的显示、电压和电流等主要物理量的运行曲线、以及报警故障信息的查询。这就需要建立高压变频器与PLC、上位机Z间的数据传输通道，保证上位机的控制指令准确下达给高压

3、变频器，并循环读取高压变频器的实时运行状态。耳前，高压变频器人多提供基于MODBUS协议的RS485串行通讯口，而工业现场多采用基于PROFIBUS-DP的现场总线网络，因此就需耍在高压变频器与PLC之间增加一个能够对两种协议进行转换的设备，以满足监控系统的通讯要求。1高压变频器远程监控系统方案唐山港陆5#高炉除尘系统PLC作为主站，通过PROFIBUS-DP总线与变频器等DP从站进行通讯，同时经以太网与上位机进行数据交互，以实现对DP从站设备运行状态的实时监控。由于目而高压变频器大多提供基于MODBUS协议的RS485串行通讯口，无法与主站PLC通过PROF1BUS协议

4、直接通讯。因此，系统选择了北京微硬创新的MODBUS-PROFTBUS串行网关PBMD485-K20,作为PLC主站与高压变频器的中转媒介，完成MODBUS与PROFIBUS协议的转换,最终实现主站PLC与高压变频器之间的数据交•互（监控系统配置如图1所示）。远程监控方案利用现有的通讯路径，直接在原来的上位机画面上增加变频系统的启停操作及相关信息，包括变频合分闸与启停、系统的工频/变频状态、变频器的运行状态；增加风机转速设定通道，作为变频器的频率设定；开发电压、电流、温度等重要物理量的状态曲线；显示变频器主耍故障、报警信息的内容及发生日期。PLC（PROF1BVSDP主站

5、）弟—Q上位机PROFIBUSDP变频器等（DP从站）PLC（DP从站）MODBUSPROFIBUS串行网关高压变频器图1高压变频器远程监控系统配置图2MODBUS-PROFIBUS网关的使用MODBUS-PROFIBUS串行网关是提供高压变频器的RS485串行协议与PROFIBUS-DP现场总线的协议传换、路由选择以及数据交换等网络兼容功能的网络通讯设备，实现高压变频器与PROFTBUS-DP总线网络的对接。2.1MODBUS协议简介MODBUS是一种应用层协议，目前广泛应用于工业控制领域，属于事实上的工业标准。该协议支持不同控制器间、控制器与其它设备仪表之间的通讯，从

6、而实现不同厂家控制设备的有效互联，便于实现集中监控。通讯采用“主一从”模式，即由主站设备初始化传输查询，从站设备根据主设备查询提供的信息做出应答。基于MODBUS协议的数据帧支持RTU（远程终端单元）和ASCII（美国标准信息交换码）两种模式，高压变频器通讯协议中支持RTU模式。RTU数据帧格式如图2所示：IODBUS报文从机地址功能码数据校验图2MODBUS-RTU数据帧格式MODBUS协议采用"BigEndian"编码方式，先发送高位字节，再发送低位字节。数据校验采用CRC-16,整个信息参与校验，校验和的高低字节需要交换后发送。如需读取1号从机的功能码F01.00

7、的值，MODBUS主站请求帧和从站应答帧的格式如下：请求帧：从机地址操作命令功能码地址读取字数校验和0x010x030x010x000x000x010x850xF6PROHBUSUP接口指不灯E