通用串口modbus转PROFIBUS DP网关PM-160在汽车行业的应用案例
摘要:
PM-160 是泗博公司生产的，可以实现串口与 PROFIBUS DP 协议数据通信的网关。此案例讲述的是通过 PM-160 网关，成功将梅特勒-托利多电子秤上的自定义协议数据传递给西门子 PLC 的应用案例说明。
背景：
某公司做轴承和汽车零部件，需要用到高精度电子秤做张紧器的注脂量测量。并将其测量值传输给 PLC 做进一步处理。该公司选用Mettler Toledo 的一款高精度电子秤，该电子秤不是标准的协议，是通用串口协议，也就是俗称自定义协议的一款设备。那么如果想要将电子秤上的数据传递给PROFIBUS DP 协议的 PLC 时，则需要一款协议转换器。通用串口modbus转 PROFIBUS DP 协议 PM-160网关正是解决这一难题的最佳解决方案。、
解决方案：
- 系统架构
2.、调试工具:
(1)串口端: PM-160 的配置软件 PMG-123
(2)PROFIBUS DP 端: PLC 的组态软件 Step7
PM-160 网关需要配置软件 PMG-123 对其电子秤上协议通讯参数做相应的配置，所设参数依据是电子秤的通讯说明。对于网关的 PROFIBUS DP 端，需要在 PLC 的组态软件 Step7 中导入 GSD 文件,并拖动模块，设置好 DP 从站地址即可。
3、接线
PM-160 网关可以选择 RS485/RS422 或者 RS232 口作为通讯口，连接其设备。但是配置时只能使用 RS232 口对网关进行配置。本案例中电子称是 RS485 口通讯，因此将电子秤的 RS485 连接网关的RS485 端子 (注意正负): 连接 4V DC 电源: PROFIBUS DP (DB9 端口) 端口使用 DP 专用线连接到S7-300 PLC上。
4、PM-160 通用模式数据交换通讯说明
PM-160 可实现 PROFIBUS-DP 现场总线协议与 RS232/RS485/RS422 之间的数据交换。PROFIBUS-DP数据与 RS232/RS485/RS422 数据之间是双向的转换和传递。PROFIBUS 输出数据通过RS232/RS485/RS422 口发送到 RS232/RS485/RS422 总线上,RS232/RS485/RS422 口接收到的数据放入PROFIBUS 输入数据中。数据交换如下图所示:
上图中，Eo 是 Profibus 输出数据的事务号;是输出数据包含要发送的串口数据个数: D1~ Di 是串口发送数据: Ei 是 Profibus 输入数据的事务号:j是输入数据包含已接收到的串口数据个数: D1~Dj 是串口接收数据。
具体的调试步骤如下:
串口端调试步骤
1、电子秤的基本通讯参数和通讯指令要求
波特率: 115200bps，数据位: 8，奇偶校验位: 无，停止位: 1.
当梅特勒-托利多称上面重量单位是“克”，重量是 0.00g 时，称的显示屏幕上显示规则如下:--0.00_g CR LF(ASCII 码显示，一共是 18 个 ASCII 码字符。)ss零重量下对应的十六进制输出是:
53 20 53 20 20 20 20 20 20 20 30 2 30 30 20 67 0D 0A (十六进制数显示，一共是 18个字节数据内容)
梅特勒-托利多电子称不断的发送称重值给 PLC，无需 PLC 发出控制指令给电子秤。
2、使用 PMG-123 对 PM-160 网关做配置
首先在 PC 上安装好配置软件 PMG-123，双击桌面上的快捷方式，打开配置界面。将 PM-160 的拨码开关拨至 10FF 20N，给网关上电，看到网关的数据管显示“CF”，即表示网关进入配置模式,可以对网关进行上下载配置操作。
本应用中是通用模式，因此只需配置“现场总线”和“子网”即可。
现场总线配置:本案例将“PROFIBUS 输入有效数据长度”设置为“开启”。
“通用模式”时，子网下面的“控制方式”有“字符超时”和“字符个数”可选。本案例中电子秤上面传递的数据内容是 18 个字节，因此控制方式选择字符个数，并设置字符的个数是 18.此时字符超时时间同时起作用，按照实际需求设置即可。
，将该配置下载入网关，当屏幕上提示下载成功，即表示该配置已经点击工具栏上快捷键成功下载入网关中。在给网关下载完配置以后，用户可以有以下两种选择:
(1)将网关的拨码开关拨至 10N、20FF，给网关重新上电，数码管显示 db，网关进入“调试模式”此时可查看自定义协议设备与 PM-160 网关之间的通讯状态。
(2)将网关的拨码开关拨至 120FF，给网关重新上电，数码管显示具体数值，网关进入“正常运行模式”，数码管中显示的数字是网关的 DP 地址。此时为网关正常通讯模式，可实现 PLC 与串口设备之间的数据交换。
3、调试模式功能: 在不具备 DP 主站时，可以通过配置软件 PMIG-123 上的“调试”功能，查看自定义协议设备与 PM-160 网关之间的通讯状态。
调试模式接线: PM-160 网关上的 RS232 口连接电脑上，RS485 口连接在自定义协议设备上。
首先使网关进入调试模式,点击 按钮,弹出选择固件版本窗口,本案例中使用的是 PM-160V52产品,因此选择“5.X及以上”,点击 确定,如果此时电子秤上有数据发出,即可看到“串口一PROFIBUS”的数据内容就是电子称发出的数据内容。说明 PM-160 的串口已经接收到串口设备发送过来的数据,通讯正常。“读取到的数据”即为 PROFIBUS DP 主站接收到的数据内容显示。
二、PROFIBUS DP 端的 PLC 组态软件设置
ROFIBUS DP 端只需在 PLC 的组态软件中导入 GSD 文件，拖动好输入/输出数据块，设置好 DP 地址即可:
PM-160 的 DP 地址如何设置:
网关在正常运行模式，通过网关上面的按来设置。具体设置方法详见说明书“PROFIBUS DP 地址设置按钮”的使用说明。
三、PM-160 处于正常运行模式下，查看 DP 和 Modbus 之间的数据变化。
将网关的拨码开关拨至 1、20FF，给网关重新上电，数码管显示具体数值，网关进入“正常运行模式”，数码管中显示的数字是网关的 DP 地址。网关上的 DB9 端口连接的是 S7-300PLC，RS485 端口连接的是梅特勒-托利多电子秤。
此时,在 S7-300 PLC上即可看到通过网关 PM-160 传递过来的梅特勒-托利多电子秤上的重量值例如通过 Step7 组态软件直接查看到的数据显示如下图:
上图显示的数据值是十六进制显示的。根据“PM-160 通用模式数据交换通讯说明”可知，第一个字节“01”表示“Profibus 输入数据的事务号”:第二个字节“12”表示“输入数据包含已接收到的串口数据个数”，本例中 PM-160 串口接收到的数据字节数是 18 个，也就是十六进制 12: 第三个字节往后的 18 个字节就是电子秤传递过来的数据内容，即“D1 ~ D 是串口接收数据”