Anybus AB7000通訊網(wǎng)關(guān)在水泥廠中的應(yīng)用

張鵬迪，徐自強(qiáng)，張艷梅，艾軍

1 前言

水泥廠現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，但仍然存在著大量只有串行接口的設(shè)備，如變頻器、電力計(jì)量表、汽車衡等。這些設(shè)備往往還需要再接入一種現(xiàn)場(chǎng)總線（如Profibus-DP、Profinet等），才能參與整個(gè)水泥生產(chǎn)系統(tǒng)的過程監(jiān)控。Anybus Communicator現(xiàn)場(chǎng)總線串行網(wǎng)關(guān)作為智能協(xié)議轉(zhuǎn)換器，能將串行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為易處理的I/O數(shù)據(jù)，再映射到主站控制器中，可實(shí)現(xiàn)不同通訊協(xié)議間的數(shù)據(jù)交換及通訊。以阿聯(lián)酋某水泥廠項(xiàng)目為例，該項(xiàng)目通過Anybus Communicator的AB7000通訊網(wǎng)關(guān)將RS-485通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換為ABB 800xA系統(tǒng)所支持的Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議，從而實(shí)現(xiàn)了Elite 440型電力計(jì)量表電壓、電流、功率及電量等參數(shù)的遠(yuǎn)程讀取及監(jiān)控。

2 AB7000網(wǎng)關(guān)配置

在阿聯(lián)酋項(xiàng)目，為實(shí)現(xiàn)ABB 800xA系統(tǒng)與Elite 440型電力計(jì)量表之間的數(shù)據(jù)通訊和數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)讀取，項(xiàng)目利用CBM控制器Profibus總線功能，選取了AB7000網(wǎng)關(guān)，使帶有RS-485 Modbus RTU接口的自動(dòng)化設(shè)備實(shí)現(xiàn)了聯(lián)網(wǎng)。AB7000網(wǎng)關(guān)支持所有主流現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)絡(luò)，兼容所有主流廠商的PLC，一個(gè)模塊最多可連接31臺(tái)使用RS-485接口的串行設(shè)備。該項(xiàng)目網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖1所示。

AB7000網(wǎng)關(guān)作為Modbus-RTU主站，為RS-485接口設(shè)備提供協(xié)議轉(zhuǎn)換。Profibus-DP現(xiàn)場(chǎng)總線與RS-485間交換數(shù)據(jù)均存儲(chǔ)在Communicator存儲(chǔ)器輸入/輸出緩沖區(qū)內(nèi)，數(shù)據(jù)和串行協(xié)議的轉(zhuǎn)換在網(wǎng)關(guān)內(nèi)完成。串行網(wǎng)關(guān)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為易處理的I/O數(shù)據(jù)，映射到主站控制器中。主控制器中讀取的數(shù)據(jù)，只需要和串行網(wǎng)關(guān)數(shù)據(jù)配置一致，將數(shù)據(jù)拆分或組合即可。

圖1 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖

AB7000網(wǎng)關(guān)主控制器的通訊I/O字節(jié)長(zhǎng)度和AB7000網(wǎng)關(guān)的配置應(yīng)一致，因此需要先行配置項(xiàng)目AB7000網(wǎng)關(guān)。本項(xiàng)目要求每塊AB7000網(wǎng)關(guān)要讀取5塊Elite440電量表數(shù)據(jù)，每塊計(jì)量表需讀取其電壓、電流、功率及電量等參數(shù)，因此，配置網(wǎng)關(guān)前需給每塊計(jì)量表設(shè)置地址及波特率。項(xiàng)目AB7000網(wǎng)關(guān)與RS-485接口的計(jì)量表通訊，只需使用Anybus Configuration Manager可視化模板配置連接即可，無需使用高級(jí)編程技術(shù)來設(shè)置腳本或串行幀?？紤]到每塊計(jì)量表所需讀取的參數(shù)都相同，因此網(wǎng)關(guān)配置時(shí)，可選用向?qū)渲梅绞?。相?duì)于空白配置方式，向?qū)渲梅绞街恍枧渲猛ㄓ崊?shù)，無需手動(dòng)配置輸入輸出區(qū)域地址，從而有效避免了字節(jié)配置地址的沖突。多個(gè)相同網(wǎng)關(guān)的配置可重復(fù)利用上述配置，只需變更子網(wǎng)節(jié)點(diǎn)地址和數(shù)量即可。

本項(xiàng)目利用向?qū)Ｊ脚渲肁B7000網(wǎng)關(guān)，可分為以下幾個(gè)步驟：

（1）配置設(shè)備類型。確定項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)總線類型Profibus-DP，配置子網(wǎng)屬性，查看Elite電量表手冊(cè)，設(shè)置串行網(wǎng)關(guān)，確定物理標(biāo)準(zhǔn)RS-485，波特率9 600bit/s，無校驗(yàn)，數(shù)據(jù)位8位，停止位1位。

（2）配置通訊參數(shù)。查看Elite計(jì)量表Modbus通訊表可知，本項(xiàng)目R相電壓、R相電流、三相有功功率和電量對(duì)應(yīng)的Modbus寄存器起始地址分別為40100、40114、40148和40224，每個(gè)參數(shù)占用2個(gè)字節(jié)，Modbus命令為03讀寄存器，通訊參數(shù)配置如圖2所示。每個(gè)節(jié)點(diǎn)下可添加多個(gè)命令，整個(gè)網(wǎng)關(guān)模塊最多可添加55條命令，輸入?yún)^(qū)域512bytes，輸出區(qū)域512bytes。

（3）添加節(jié)點(diǎn)。連接設(shè)備到子網(wǎng)，根據(jù)實(shí)際需要，分別配置每塊AB7000網(wǎng)關(guān)連接節(jié)點(diǎn)數(shù)量。

（4）為每個(gè)節(jié)點(diǎn)選擇參數(shù)。所有節(jié)點(diǎn)配置的參數(shù)都是可選的，在此配置的設(shè)備和參數(shù)，軟件會(huì)自動(dòng)按順序分配字節(jié)地址，主控制器讀取的數(shù)據(jù)要和此處一一對(duì)應(yīng)。多節(jié)點(diǎn)參數(shù)配置示例如圖3所示。

圖2 通訊參數(shù)配置圖

圖3 多節(jié)點(diǎn)參數(shù)配置示例

（5）通過“子網(wǎng)監(jiān)視器”查看網(wǎng)關(guān)的字節(jié)配置。將配置下載到網(wǎng)關(guān)后，LED5燈綠色常亮，LED6燈綠色閃爍，表示網(wǎng)關(guān)與串行子網(wǎng)通訊正常，至此就完成了一個(gè)Modbus子網(wǎng)模板配置。其他網(wǎng)關(guān)配置可重復(fù)利用此參數(shù)配置，只需增減節(jié)點(diǎn)數(shù)量及更改相應(yīng)子網(wǎng)設(shè)備地址即可。

3 AB7000網(wǎng)關(guān)與ABB 800xA系統(tǒng)通訊配置

項(xiàng)目通過ABBCBM軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)ABB 800xA系統(tǒng)與AB7000網(wǎng)關(guān)的通訊配置，AB7000網(wǎng)關(guān)在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)側(cè)為網(wǎng)絡(luò)子站，網(wǎng)絡(luò)參數(shù)隨主站自動(dòng)匹配，無需單獨(dú)設(shè)置。首先，設(shè)置AB7000網(wǎng)關(guān)在Profibus-DP網(wǎng)絡(luò)中的硬件地址，通過網(wǎng)關(guān)上的兩個(gè)旋鈕開關(guān)設(shè)定；第二步，導(dǎo)入AB7000網(wǎng)關(guān)相應(yīng)版本的GSD文件，在CBM Libraries的Hardware中新建關(guān)聯(lián)硬件庫(kù)，配置與網(wǎng)關(guān)輸入輸出字節(jié)長(zhǎng)度一致的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)；第三步，關(guān)聯(lián)新建的硬件庫(kù)到對(duì)應(yīng)Controller，在相應(yīng)通訊模塊CI854下插入硬件，配置各I/O通道對(duì)應(yīng)參數(shù)，I/O通道參數(shù)配置與網(wǎng)關(guān)參數(shù)配置的順序應(yīng)一致；第四步，在對(duì)應(yīng)的Application程序塊中整合解析讀取的參數(shù)。全部設(shè)置完成后，將設(shè)置數(shù)據(jù)下載到主站CPU上，查看網(wǎng)關(guān)上的LED燈，LED1燈綠色常亮，LED2燈和LED4燈滅，代表Profibus-DP通訊正常，查看主站上硬件I/O通道，讀數(shù)并驗(yàn)證程序解析讀數(shù)。主站I/O通道配置及讀數(shù)如圖4所示。

圖4 主站I/O通道配置及讀數(shù)

4 結(jié)語

截至目前，阿聯(lián)酋項(xiàng)目已安全投產(chǎn)運(yùn)營(yíng)半年，項(xiàng)目通過Anybus AB7000網(wǎng)關(guān)實(shí)現(xiàn)了ABB 800xA系統(tǒng)與Elite440電力計(jì)量表之間的有效通訊，數(shù)據(jù)傳輸實(shí)時(shí)準(zhǔn)確，系統(tǒng)性能穩(wěn)定可靠。同時(shí)，水泥廠中的AB7000網(wǎng)關(guān)模塊可實(shí)現(xiàn)變頻器、溫度巡檢儀、工業(yè)稱重等設(shè)備的不同現(xiàn)場(chǎng)通訊協(xié)議的轉(zhuǎn)換，能夠有效解決各異構(gòu)系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳輸及通訊問題。