MODBUS转PROFIBUS网关在高炉上配料系统中的应用

河北某民营钢厂，主要现有炼焦、炼铁、炼钢、轧钢等主要生产工序，并有开采煤矿、铁矿和石灰石资源的钢铁联合企业。该厂高炉上配料系统采用西门子S7300系列PLC，现场各种仪表和变频器通过微硬创新MODBUS转PROFIBUS网关与西门子PLC进行数据交换，实现对高炉上配料过程的检测和控制。

二、解决方案

系统通讯选择 PROFIBUS 现场总线，控制器采用西门子 300 系列 PLC 可编程序控制器对系统进行集中控制管理。现场部分采用自动称重给料机实现单仓物料的定量控制。在该项目中，现场所有的称重仪表选用JX型称重仪表，变频器选用施耐德ATV71 。现场这些设备通讯都是MODBUS接口，无法直接与西门子315-2DP的主站直接通讯。采用北京微硬创新科技有限公司的MODBUS 转PROFIBUS网关后，解决了通讯的问题。使现场各种串口设备可以顺利的连接到 Profibus 现场总线与西门子300PLC进行数据交换。系统简图如下图 2-1 ：

图 2-1

三、系统介绍

3.1微硬创新MODBUS转PROFIBUS网关

型号为PBMD485-K20的网关，能够将MODBUS接口的各种仪表和设备接入到PROFIBUS系统中，如：具有MODBUS协议接口的变频器、电机启动保护装置、智能高低压电器、电量测量装置、各种变送器、智能现场测量设备及仪表等等。该产品在STEP7中配置，并且有专门的状态字，监控MODBUS从站，轻松知道现场设备的工作状态。

该产品技术指标如下：

（1）支持MODBUS 01H、02H、03H、04H、05H、06H、0FH、10H号功能码；

（2）PROFIBUS-DP协议，符合；JB/T 10308.3-2001: 测量和控制数字数据通信工业控制系统用现场总线第3部分：PROFIBUS规范；

（3）标准PROFIBUS-DP驱动接口, 波特率自适应，最大波特率12M；

（4）PROFIBUS 侧的输入/输出数量在以下三种范围内可以由用户自由设定：

①Input Bytes + Output Bytes ≤ 232 Bytes；

② Max Input Bytes ≤ 224 Bytes；

③ Max Output Bytes ≤224 Bytes。

（5）标准RS-485接口，半双工，波特率在 2400、4800、9600、19.2K、38.4K、57.6K可选；校验位(偶、奇、无)可选。

（7）RS485最大通信报文长度：发送230字节、接受230字节

（8）供电：24VDC(±5％)，160mA

（9）工作环境温度: -20-55℃, 湿度≤90%

（10）安装：35mm导轨。

（11）防护等级：IP40。

3.2 JX重量显示变送仪

JX重量显示变送仪 （以下称 JX电子秤）采用目前最新片上系统（ SOC ）及∑∕⊿信号提取技术打造的一款泛用型电子秤二次仪表。

JX电子秤二次仪表，性能极其稳定，经实测温度漂移低于 10ppm ，线性度优于 0.02% 。全数码标定功能无需计算标定系数。电子秤二次仪表含有自动“ O ”点跟踪的选择功能，根据实际需要确定合适的跟踪时间系数。该电子秤二次仪表还具备自动加料补偿功能，即在加料控制中可以自动找准提前量，因此特别适用于配料电子秤。

JX电子秤二次仪表可以作为 MODBUS 总线从站与符合 MODBUS 总线规约的系统连网。通过北京微硬创新的MODBUS转PROFIBUS网关接入到西门子S7300 PROFIBUS系统。 ( 波特率为 9600 、采数方式为应答方式。主站要从站数据时发送：从站号 03 00 00 00 01 CRCL CRCH 。从站回：从站号 03 02 DA1 DA0 CRCL CRCH)

四、系统组态

应用西门子STEP7进行组态。MODBUS 转PROFIBUS网关的GSD文件由北京微硬创新科技有限公司提供。在安装和配置的过程中，需要注意以下几点：

1.硬件接线是否正确，PROFIBUS和MODBUS物理层都是485，正负不要接错。注意把屏蔽层接好，无论是PROFIBUS还是MODBUS，双绞线的屏蔽层接得好坏会直接影响系统抗电磁干扰的性能。

2.上电过程中，尽量减少热插拔的次数。

3.加载GSD文件进行配置，需要注意的设置的几个点，PROFIBUS地址和波特率，MODBUS从站地址，MODBUS485通讯波特率及数据格式。

五、系统示意图

六、使用效果

应用北京微硬创新科技有限公司的MODBUS转PROFIBUS网关后，实现了MODBUS转PROFIBUS的功能，方便了现场各种MODBUS设备接入PROFIBUS。北京微硬创新科技有限公司对该钢厂2#高炉上配料系统改造后，带来了显著的经济效益。不仅实现了配料系统远程控制、集中控制，达到精准配料的要求，还大大提高皮带管理水平，降低备件、维修、电能、皂土消耗等费用。高精度的原料配比、下料计量，平稳的原料输送和全系统的自动控制，该配料系统实行了改造投产至今将近 3 年时间，系统运行稳定，产品可靠，得到了用户的好评。