MODBUS-PROFIBUS网关在高压变频器远程监控中的应用
MODBUS转PROFIBUS 网关 英威腾CHF100A变频器
微硬MODBUS转PROFIBUS网关将英威腾CHF100A变频器接入PROFIBUS总线该方案应用在湖南一化工厂的煤气炉控制系统中。
该系统主要是生产用于生产过程中的蒸汽。
控制的主要对象是煤气炉的风机、炉条机、以及蒸汽的控制以及现场各项参数的显示与报警。
系统主PLC选用西门子CPU315-2DP，通过ET200IO模块控制现场设备并监控数据。
变频器采用英威腾CHF100A变频器，将英威腾CHF100A变频器接入CPU315-2DP的网关采用北京微硬创新科技公司的PBMD485-K20的MODBUS转PROFIBUS网关。
本文主要讲该MODBUS转PROFIBUS网关的配置过程。
英威腾MODBUS通讯的说明在说明书的第68页。
首先加入GSD文件。
将MODBUS转PROFIBUS网关的GSD文件（PBMDMM02.GSD）拷贝到C盘→Program Files→Siemens→Step7→S7DATA→GSD文件夹中。
打开STEP7，建立新项目“英威腾”。
进入硬件配置界面，在OPTIONS中选择UPDATE CATALOG,更新目录。
选择MODBUS转PROFIBUS网关；将MODBUS转PROFIBUS网关配置到PROFIBUS DP总线上；双击MODBUS转PROFIBUS网关，设置波特率、奇偶校验等参数；在右边设备栏中点开MODBUS转PROFIBUS网关，会看到很多读写的命令，这里需要选择读命令两条，写命令一条；选择好了命令如下。
第一个写命令用于控制正传、反转、点动，对应的地址是PQW256；第二个是读命令，读取变频器运行和故障状态PIW256；第三条是设置频率的命令PQW258。
双击该条命令，填写MODBUS站号5和数据起始地址4096；双击该条命令，填写MODBUS站号5和数据起始地址4097；下面这是第三条，需要写的数据，起始地址为1000H，十进制为8192以上工作做完后，启动微硬MODBUS转PROFIBUS网关。
基于Modbus TCPIP的变频器通讯控制(张春辉)
基于Modbus TCP/IP的plc对变频器远程控制张春辉（上海交通大学电子信息与电气工程学院上海交大施耐德实验室）摘要：本文通过Modbus TCP/IP 以太网来实现plc（主站）对变频器（从站）的控制。
利用施耐德公司所提供的透明就绪功能中的I/O扫描服务，以Drivecom方式，方便的实现了网络控制多个电机的启动和调速等功能。
文中涉及到ATV71变频器，其具有可配置以太网通讯卡且内置I/O扫描服务器。
关键词：Modbus TCP/IP，变频器，IO扫描，DrivecomThe Remote Control of PLC to Inverter based on Modbus TCP/IPAbstract: via the Modbus TCP/IP Ethernet, the remote control of PLC to inverter was exerted. Utilizing the IO scanning service offered by Schneider and adopting Drivecom standard, Start and speed regulation of multi-motor was realized easily. ATV71 inverter can collocate with Ethernet communication card and has build-in IO scanning service.Keywords: Modbus TCP/IP , Inverter, IO scan , Drivecom1.引言Modbus是OSI模型第7层上的应用层报文传输协议，应用协议简单开放并且已经得到普遍的认可，它在连接至不同类型总线或网络的设备之间提供客户机/服务器通信。
Modbus TCP/IP通过以太网上的TCP/IP方式实现Modbus通信。
基于Modbus总线的变频器控制方法
压力机广泛应用于切断、冲孔、落料、弯曲和成形等工艺，其机械原理是由电机经过传动机构带动工作机构，对工件施加工艺力。
其中，电机的控制尤为重要。
最初，为使电机的启动电流不对电网电压产生过大冲击，一般采用星三角降压启动。
随着工业自动化的不断提高，客户对于压力机的能耗、调速等需求也水涨船高，而变频器在这些方面有着得天独厚的优势，因此得到了广泛的应用。
本文以欧姆龙CJ2M 可编程控制器和汇川MD290变频器组成的控制系统为例，研究可编程控制器与变频器之间的Modbus 通讯的具体实现方法，为压力机的调速、电机参数监控提供一种技术参考。
1Modbus 总线Modbus 总线是一种串行通讯协议，最大允许240个设备连接在一个网络上，大多数支持Modbus 总线的设备都通过RS-485接口进行传输。
RS-485接口为半双工的工作机制，即任何时候只能有一点处于发送状态，因此发送电路须由使能信号加以控制。
发送端为平衡发送，将信号调制成为对称的信号用双线发送，两线间的电压差+（2-6）V 为逻辑“1”，两线间的电压差-（2-6）V 为逻辑“0”。
接受端为差分接受，接受两个信号，这两个信号振幅相等，相位相反（区别于传统的一根信号线，一根地线的做法）。
Modbus 总线的最大传输距离约为1219m ，最大传输速率为10Mbps ，传输距离与传输速率成反比，即传输距离越远，传输速率越慢。
如果高频信号的波长相对于传输距离较短，会在终端形成反射波，干扰原有信号。
为了避免信号的反射和回波，需要在总线的两端增加终端电阻。
图1为Modbus 总线接头针脚的定义。
在多机连线时，每台从站均需要分配一个地址，主站与从站之间进行串行通信时，通常是主站先呼叫其中的一台从站与其进行数据交互，未被呼叫的从站则继续自己的工作。
2变频器汇川MD290系列通用变频器主要用于控制和调节异步电机的速度，具备可编程功能及后台软件监控，通讯总线功能，组合功能丰富强大，具有性能稳定的特点，直接输入的直流母线端子和风扇直流供电使得标准产品可以兼容共直流母线运行方式，而且针对冲压行业重载的应用场合特别做了优化，使复杂的应用调试和运行都很轻松，安全可靠。
Modbus—Profibus网关在高压变频器远程监控系统中的应用
ｌ ｉ ｎ ｅ ｃ ｏ ｎ ｎ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ，Ｓ Ｔ ＥＰ ７ ｉ ｎ ｒ ｄ ｗａ ｒ ｅ ｃ ｏ ｎ ｆ ｉ ｇ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｄ ａ ｔ ａ ｔ ｒ ａ ｎ ｓ ｍｉ ｓ ｓ ｉ ｏ ｎ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ｂ ｅ ｔ ｗ ｅ ｅ ｎ Ｐ Ｌ Ｃ ｐ ｒ ｏ ｇ ｒ ａ ｍｍｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ ｇ ａ ｔ ｅ ｗａ ｙ ． Ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ Ｍｏ ｄ ｂ ｕ ｓ — Ｐ ｒ ｏ ｉ ｆ ｂ ｕ ｓ ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ ｇ ａ ｔ ｅ ｗ ａ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｈ ｉ ｇ ｈ ｖ ｏ ｌ ｔ ａ ｇ ｅ ｆ ｒ ｅ ｑ ｕ ｅ ｎ ｃ ｙ ｃ ｏ ｎ ｖ ｅ ｒ ｔ ｅ ｒ
串行 网关 的高 压 变频 器 远 程 监控 方 案 在 高 炉除 尘 风 机高 压 变 频 监控 系统 中的 实际 运 行 效果 ， 证 明 了该 方 案 的可
profibus总线应用实例
profibus总线应用实例Profibus总线是一种常用的工业通信协议，它可以实现不同设备之间的数据交换和控制。
下面将介绍几个Profibus总线的应用实例。
1. 自动化生产线在自动化生产线中，Profibus总线可以实现各种设备之间的数据交换和控制。
例如，PLC（可编程逻辑控制器）可以通过Profibus总线与传感器、执行器等设备进行通信，从而实现对生产线的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现设备之间的故障诊断和数据采集，提高生产效率和质量。
2. 智能楼宇系统在智能楼宇系统中，Profibus总线可以实现各种设备之间的数据交换和控制。
例如，空调、照明、安防等设备可以通过Profibus总线与中央控制器进行通信，从而实现对楼宇系统的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现设备之间的故障诊断和数据采集，提高楼宇系统的效率和安全性。
3. 机器人控制系统在机器人控制系统中，Profibus总线可以实现机器人和控制器之间的数据交换和控制。
例如，机器人可以通过Profibus总线与控制器进行通信，从而实现对机器人的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现机器人和其他设备之间的数据交换，提高机器人的智能化和自动化程度。
4. 智能交通系统在智能交通系统中，Profibus总线可以实现各种设备之间的数据交换和控制。
例如，交通信号灯、车辆检测器、路况监测器等设备可以通过Profibus总线与中央控制器进行通信，从而实现对交通系统的控制和监控。
此外，Profibus总线还可以实现设备之间的故障诊断和数据采集，提高交通系统的效率和安全性。
总之，Profibus总线在工业自动化、智能楼宇、机器人控制和智能交通等领域都有广泛的应用。
通过Profibus总线，不同设备之间可以实现数据交换和控制，提高系统的效率和安全性。
未来，随着工业4.0和智能化的发展，Profibus总线的应用前景将更加广阔。
基于Profibus-Modbus总线桥的智能电动机保护器监控系统的设计
田 海 （ ９ ８ ） １６ 一 ，
Ｐｏｂ ｓＭ ｄ ｕ 总线桥 的电动机保护器监控 系统 的总体设计方案 、 ｒｆ ｕ— ｏｂ ｓ ｉ 系统组成 、 网络结构 和实现方法 。系统通过 Ｐｏｂ ｓＭｏｂ ｓ ｒ ｕ— ｄｕ 总线桥 ， ｉ ｆ 实现 了多节 点控制保 护器与 远程 的监 控计算机之间的通信 ， 以给相似监控 系统 的设计提供参考 。 可
低压 电器 （０ １ ｏ２ ） ２ １ Ｎ ．１
・ 能电器 ・ 智
基 于 Ｐ ｏ ｂ ｓ ｄ ｕ 总 线 桥 的 智 能 ｒｆ ｕ ． ｂ ｓ ｉ Ｍｏ 电动 机 保 护 器 监 控 系统 的 设 计 米
田 海 ， 张 勇
（ 内蒙古科技 大学 信 息 工程 学院 ， 内蒙古 包头 ０ ４ １ １ ０ ０）
关 键 词 ：网 络 监 控 ； 能 电动 机 保 护 器 ； ｒｆ ｕ ・ ｏ ｂ ｓ 线 桥 智 Ｐ ｏｂ ｓ ｄ ｕ 总 ｉ Ｍ
男， 副教Leabharlann ， 研究 方 向 为 低 压 电 气 传 动 、 制 网 络 及 智 控
能控制 。
中图分类号 ： Ｍ ５ １： Ｐ３２ ３ 文献 标志码 ：Ｂ 文章 编号 ：１０ －５ １ ２ １ ） Ｔ ７ Ｔ ３ ． ０ １５ ３ （０ １
０ 引 言
智 能 电网建 设 是 一个 多 学 科 、 科技 的 复杂 高
护和调 度 的远 程 监 控 功 能 ｊ 。低 压 电 动 机 保 护 器 是低 压 电器 中一 种 重要 的 电器 元 件 ， 要 对低 主
压 电动 机 进 行 起 动控 制 、 种 保 护 和 数 据 监 测 。 各 对 带通 信接 口低 压 电动机保 护器 的 网络化 通信设
profibus总线应用实例
profibus总线应用实例Profibus总线应用实例Profibus是一种广泛应用于工业自动化领域的通信总线协议，它提供了高效可靠的数据传输方式，广泛应用于各种工业设备和系统中。
本文将介绍几个使用Profibus总线的实际应用实例，以展示其在工业领域中的重要性和作用。
实例一：自动化生产线在现代工业生产中，自动化生产线已成为提高生产效率和质量的重要手段。
Profibus总线在自动化生产线中起到了关键的作用。
通过将各个设备和传感器连接到Profibus总线上，可以实现实时数据的高速传输和监控。
工业机器人、传感器、PLC等各种设备可以通过Profibus总线相互通信，实现自动化生产线的协调运行。
这样不仅提高了生产效率，还降低了维护和管理的成本。
实例二：智能仪表系统在工业过程控制系统中，智能仪表起到了监测和控制的关键作用。
Profibus总线可以与各种智能仪表连接，实现对温度、压力、流量等参数的准确测量和控制。
通过Profibus总线，智能仪表可以将实时数据传输到控制室，实现对工艺过程的实时监测和调整。
同时，控制室也可以通过Profibus总线向智能仪表发送控制指令，实现对工艺过程的远程控制。
这样可以提高工厂的生产效率和产品质量。
实例三：楼宇自动化系统楼宇自动化系统是现代建筑中不可或缺的一部分。
Profibus总线在楼宇自动化系统中的应用范围广泛，包括电力管理、照明控制、空调控制等。
通过Profibus总线，各个子系统可以实现相互之间的数据交换和协调控制。
例如，照明系统可以根据人员的实时需求进行智能调光，节约能源；空调系统可以根据室内温度和湿度实时调整温度和湿度，提供舒适的室内环境。
Profibus总线的应用使楼宇自动化系统更加智能化和高效。
实例四：能源监测系统能源监测系统是实现能源管理和节能减排的重要手段。
Profibus总线可以与各种传感器和仪表连接，实现对能源的监测和控制。
通过Profibus总线，能源监测系统可以实时采集并传输电力、水、气等各种能源的数据，实现对能源消耗的实时监测和分析。
基于物联网的变频设备远程监控系统设计
基于物联网的变频设备远程监控系统设计一、物联网与变频设备远程监控系统概述物联网（IoT）作为新一代信息技术的重要组成部分，正在逐渐渗透到工业、农业、医疗、家居等各个领域。
物联网的核心在于实现物与物、物与人、人与人之间的智能互联和信息交换。
而变频设备作为工业自动化和智能化的关键设备，其远程监控系统的设计对于提高生产效率、降低能耗、保障设备安全运行具有重要意义。
1.1 物联网技术在变频设备监控中的应用物联网技术通过传感器、控制器等设备收集变频设备的运行数据，并通过无线或有线网络将数据传输到远程监控平台。
这使得设备管理人员可以在任何时间、任何地点对设备状态进行实时监控，及时发现并处理设备故障，优化设备运行参数。
1.2 变频设备远程监控系统的设计目标设计一个基于物联网的变频设备远程监控系统，旨在实现以下目标：- 实现设备的实时数据采集与传输。
- 提供设备状态的实时监控与分析。
- 支持远程控制与参数调整。
- 实现故障预警与智能诊断。
- 优化设备运行，降低能耗，提高生产效率。
二、变频设备远程监控系统的关键技术2.1 数据采集与传输技术数据采集是远程监控系统的基础，需要通过各种传感器实时收集变频设备的运行参数，如温度、压力、电流、电压等。
数据传输技术则负责将采集到的数据安全、可靠地传输到监控中心。
2.2 数据处理与存储技术数据的实时处理和存储对于监控系统的响应速度和数据分析能力至关重要。
需要采用高效的数据处理算法，对采集到的数据进行筛选、整合和分析，并将结果存储在数据库中，供进一步分析和查询。
2.3 远程控制技术远程控制技术允许操作人员通过监控平台对变频设备进行远程操作，包括启动、停止、参数调整等。
这要求系统具备高度的稳定性和安全性，以确保远程操作的准确性和可靠性。
2.4 故障诊断与预警技术故障诊断与预警技术是提高设备可靠性的关键。
通过对设备运行数据的实时分析，系统能够预测潜在的故障并提前发出预警，从而减少停机时间，提高生产连续性。
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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：本文提出了基于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用进行了说明。
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网关的硬线连接、在STEP7环境下的硬件配置方法以及PLC编程实现与网关之间的数据传输方法。
基于MODBUS-PROFIBUS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中的实际运行效果，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。
随着工业自动化程度的不断提高，在保证高压变频器本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、上位机之间的数据传输通道，保证上位机的控制指令准确下达给高压变频器，并循环读取高压变频器的实时运行状态。
目前，高压变频器大多提供基于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，因此就需要在高压变频器与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。
由于目前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PROFIBUS协议直接通讯。
因此，系统选择了北京微硬创新的MODBUS-PROFIBUS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；显示变频器主要故障、报警信息的内容及发生日
期。
图1 高压变频器远程监控系统配置图
2 MODBUS-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现场总线的协议转换、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PROFIBUS-DP总线网络的对接。
2.1 MODBUS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—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：
图2 MODBUS-RTU数据帧格式
MODBUS协议采用“Big Endian”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的值，MODBUS主站请求帧和从站应答帧的格式如下：
请求帧：
应答帧： 2.2 PBMD485-K20
的技术参数
PBMD485-K20的主要技术参数如下表所示：
微硬创新PBMD485-K20 MODBUS-PROFIBUS 网关的硬件连线如图3所示。
T B A T P 指示灯
PROFIBUS-DP 接口
选择位N D 24V
P E
图3 PBMD485-K20网关的硬线连接示意图
① 顶部输入电源，外接10~30VDC 作为网关的工作电源；
② MODBUS 主从设置拨码（MS 为作MODBUS 从站，MM 为作MODBUS 主站）、PROFIBUS 地址设置拨码（采用的是8421码，如AD1-AD3拨到 ON 的位置地址为7）；
③ 底部MODBUS 通讯接口，B （+），A （—），需要接入终端的时候将TB 和B 短接，TA 和A 短接即可；
④ 指示灯显示输入电源状态和通讯状态。
2.3 网关在STEP7中的配置
按照以下步骤完成PBMD485-K20在STEP7中的配置。
① 在STEP7中安装网关的GSD 文件。
②在STEP7硬件配置的DP总线上添加网关模块。
③双击STEP7硬件配置中的网关图标，将其波特率、校验方式设置为与高压变频器一致的数值。
④配置MODBUS报文。
STEP7产品列表网关的下拉菜单中选择需要交互的读写报文，插入网关模块的硬件配置槽中，如“read 8 words(4xxxx)”或“write 6 words(4xxxx)”等。
双击插入的各读写报文，设置MODBUS从站设备地址以及各段报文对应的MODBUS起始地址，如图4所示。
图4 STEP7中的报文配置界面
⑤设置网关的控制字。
在网关模块的硬件配置槽中，指定PLC程序中未使用的寄存器地址为网关作为网关的控制字地址，如QB0。
⑥ STEP7编程启动网关工作并实现通讯数据的收发。
若网关控制字地址为QB0，则须在OB1中编写使Q0.0常为“1”的语句，即可启动网关的工作；数据收发采用数据打包方式，编写系统功能块SFC15（打包发送）和SFC14（打包接收）即可。
3 基于网关的高压变频器远程监控系统调试
目前，唐山港陆5#高炉除尘风机变频监控系统经调试，已全部投入使用，且系统工作稳定、可靠，设备状态显示及时、准确，监控界面如图5、图6所示。
图5 高压变频器远程监控主画面
图6 高压变频器远程监控趋势图
4 结论
随着工业自动化程度的提高，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等成为很多现场应用的普遍要求。
利用
MODBUS-PROFIBUS串行网关完成高压变频器MODBUS与PROFIBUS的协议转换，实现了高
压变频器与PROFIBUS-DP总线网络的对接，为上位机与高压变频器的实时数据传输提供了一个简便可靠的高性价比媒介，具有很好的推广价值和应用前景。
参考文献
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