詳細(xì)介紹
Modbus TCP轉(zhuǎn)Profibus DP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)在玻璃生產(chǎn)企業(yè)的應(yīng)用案例
一、案例背景
在玻璃生產(chǎn)行業(yè)，自動(dòng)化控制對(duì)于提高生產(chǎn)效率、保證產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。某玻璃生產(chǎn)企業(yè)為了實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的精細(xì)化管理，采用了先進(jìn)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)。上位機(jī)電腦安裝了WINCC組態(tài)軟件，作為Modbus TCP主站，用于集中監(jiān)控和管理整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程。而在生產(chǎn)線上，有一個(gè)磁鋼機(jī)，它作為Profibus DP從站，用于精確控制玻璃成型過(guò)程中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而影響玻璃的物理性能。然而，由于WINCC組態(tài)軟件支持Modbus TCP協(xié)議，磁鋼機(jī)僅支持Profibus DP協(xié)議，兩者之間無(wú)法直接進(jìn)行通信。為了解決這一問(wèn)題，企業(yè)選用了捷米特的JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，實(shí)現(xiàn)Modbus TCP與Profibus DP之間的協(xié)議轉(zhuǎn)換。
二、所需設(shè)備及軟件
硬件
1. 上位機(jī)電腦：安裝有 WINCC 組態(tài)軟件，具備以太網(wǎng)接口，用于與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進(jìn)行 Modbus TCP 通信。
2. 捷米特JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)：負(fù)責(zé)將Modbus TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換為Profibus DP 協(xié)議，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與磁鋼機(jī)之間的通信。
3. 磁鋼機(jī)：作為 Profibus DP 從站，用于控制玻璃生產(chǎn)過(guò)程中的磁場(chǎng)強(qiáng)度，具備 Profibus DP 接口。
4. 以太網(wǎng)網(wǎng)線：用于連接上位機(jī)電腦和協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 Modbus TCP 端口。
5. Profibus DP 電纜：用于連接協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 Profibus DP 端口和磁鋼機(jī)。
軟件
1. WINCC 組態(tài)軟件：用于開(kāi)發(fā)上位機(jī)的監(jiān)控界面，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁鋼機(jī)的遠(yuǎn)程監(jiān)控和控制。
2. 捷米特網(wǎng)關(guān)配置軟件：用于對(duì)JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)進(jìn)行參數(shù)配置。
三、技術(shù)指標(biāo)
Ø JM-DPM-TCP在 PROFIBUS 一側(cè)為 PROFIBUS DP 主站，在 Modbus TCP 一側(cè)作為 Modbus TCP Server；
Ø 支持標(biāo)準(zhǔn)的 PROFIBUS-DP V0、V1 協(xié)議；
Ø PROFIBUS DP 主站支持最大波特率 12M，最大支持 DP 從站數(shù)量為 125，單個(gè) DP 從站支持最大的通訊字節(jié)數(shù)為 512 字節(jié)；
Ø 支持從站地址重設(shè)、掃描在線設(shè)備列表、顯示所連接從站的活躍狀態(tài)；
Ø 支持 Modbus TCP Server；
Ø 供電：24VDC(±5％)，最大功率 3.5W
Ø 防護(hù)等級(jí)：IP20
四、設(shè)備連接及配置過(guò)程：
硬件連接
1. 電源連接：將捷米特JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)接通24V直流電源，確保網(wǎng)關(guān)正常工作。
2. Modbus TCP連接：使用以太網(wǎng)網(wǎng)線將上位機(jī)電腦的以太網(wǎng)接口與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的Modbus TCP端口相連。確保網(wǎng)絡(luò)連接正常，上位機(jī)和網(wǎng)關(guān)處于同一局域網(wǎng)內(nèi)。
3. Profibus DP連接：使用Profibus DP電纜將協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 Profibus DP端口與磁鋼機(jī)的Profibus DP接口相連。注意電纜的終端電阻設(shè)置，確保通信的穩(wěn)定性。在網(wǎng)絡(luò)的兩端，終端電阻應(yīng)設(shè)置為 “ON”，中間節(jié)點(diǎn)的終端電阻設(shè)置為 “OFF”。
網(wǎng)關(guān)配置
1. 安裝網(wǎng)關(guān)配置軟件
在一臺(tái)配置電腦上安裝捷米特提供的網(wǎng)關(guān)配置軟件。安裝完成后，打開(kāi)該軟件。
2. 連接網(wǎng)關(guān)
通過(guò)以太網(wǎng)將配置電腦與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)連接。在網(wǎng)關(guān)配置軟件中，設(shè)置網(wǎng)關(guān)的 IP 地址，使其與網(wǎng)關(guān)實(shí)際的 IP 地址一致。點(diǎn)擊 “連接” 按鈕，建立與網(wǎng)關(guān)的通信連接。
3. 配置 Modbus TCP 側(cè)參數(shù)
· 設(shè)置 IP 地址和端口：在網(wǎng)關(guān)配置軟件的 Modbus TCP 設(shè)置界面，設(shè)置網(wǎng)關(guān)的 IP 地址和端口號(hào)。確保 IP 地址與上位機(jī)所在網(wǎng)絡(luò)的 IP 地址段一致，端口號(hào)為常用的 Modbus TCP 端口（如 502）。
· 配置從站信息：添加 WINCC 組態(tài)軟件作為 Modbus TCP 主站的相關(guān)信息，包括主站的 IP 地址、通信超時(shí)時(shí)間等。
4. 配置 Profibus DP 側(cè)參數(shù)
· 設(shè)置站地址：在 Profibus DP 設(shè)置界面，設(shè)置網(wǎng)關(guān)的 Profibus DP 站地址。該地址應(yīng)與磁鋼機(jī)的從站地址不沖突，且在 Profibus DP 網(wǎng)絡(luò)中是唯一的。
· 配置通信速率：根據(jù)磁鋼機(jī)的通信要求，設(shè)置 Profibus DP 的通信速率，如 9.6Kbps、187.5Kbps 等。確保通信速率與磁鋼機(jī)的通信速率一致。
· 添加從站設(shè)備：添加磁鋼機(jī)作為 Profibus DP 從站的設(shè)備信息，包括設(shè)備類型、輸入輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度等。
1. 添加PROFIBUS DP 主站：在左側(cè)設(shè)備窗口，選中“主設(shè)備”下的“ET102MT2DP”，按住鼠標(biāo)左鍵拖拽至右側(cè)編輯窗口釋放鼠標(biāo)，主站模塊
雙擊 Master 圖標(biāo)，彈出“主設(shè)備屬性”對(duì)話框，在“DP 總線”標(biāo)簽頁(yè)，包括總線波特率以及總線參數(shù)，默認(rèn)主站地址為 2，默認(rèn)波特率為 500Kbps；選擇下拉框并選中對(duì)應(yīng)主站的波特率即可；
在“參數(shù)”標(biāo)簽頁(yè)，配置PROFINET 網(wǎng)絡(luò)參數(shù)，包括協(xié)議類型選擇、IP 地址、子網(wǎng)掩碼、網(wǎng)關(guān)地址、端口號(hào)等，配置完成點(diǎn)擊“確認(rèn)”，如下圖所示；
添加PROFIBUS DP 從站，在設(shè)備窗口“從屬設(shè)備”下選擇從站模塊（已經(jīng)正
確安裝 DP 從站 GSD 文件），按住鼠標(biāo)左鍵拖拽至編輯窗口，彈出“指定地址”對(duì)話框，設(shè)置從站地址，點(diǎn)擊“確認(rèn)”后從站模塊自動(dòng)加載到 DP 總線網(wǎng)絡(luò)；
雙擊 Slave 圖標(biāo)，彈出“從站設(shè)備屬性”對(duì)話框，在“通用”標(biāo)簽頁(yè)，包含從站信息、標(biāo)識(shí)符、
Stand 參數(shù)、看門狗等參數(shù)；
在“輸入輸出”標(biāo)簽頁(yè)，為從站設(shè)備組態(tài)通訊映射區(qū)，在左側(cè)通訊區(qū)列表中選擇通訊子模塊， 選擇“input 8 bytes”，點(diǎn)擊“添加”即可加載完成，同樣操作添加“output 8 bytes”，如下圖所示：
5. 數(shù)據(jù)映射
在網(wǎng)關(guān)配置軟件中進(jìn)行數(shù)據(jù)映射，將 Modbus TCP 主站（WINCC 組態(tài)軟件）的寄存器地址與 Profibus DP 從站（磁鋼機(jī)）的輸入輸出地址進(jìn)行對(duì)應(yīng)。例如，將 WINCC 組態(tài)軟件中用于控制磁場(chǎng)強(qiáng)度的寄存器地址映射到磁鋼機(jī)的輸入寄存器地址，以便上位機(jī)發(fā)送的控制指令能夠準(zhǔn)確傳輸?shù)酱配摍C(jī)。
五、WINCC 組態(tài)軟件配置
1. 新建項(xiàng)目
打開(kāi) WINCC 組態(tài)軟件，新建一個(gè)項(xiàng)目。設(shè)置項(xiàng)目的名稱、路徑等信息。
2. 添加 Modbus TCP 驅(qū)動(dòng)
在項(xiàng)目中添加 Modbus TCP 通信驅(qū)動(dòng)。在驅(qū)動(dòng)設(shè)置中，輸入?yún)f(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的 IP 地址和端口號(hào)，建立與網(wǎng)關(guān)的通信連接。
3. 創(chuàng)建變量
在 WINCC 組態(tài)軟件中創(chuàng)建與磁鋼機(jī)相關(guān)的變量。根據(jù)之前在網(wǎng)關(guān)配置軟件中進(jìn)行的數(shù)據(jù)映射，設(shè)置變量的地址和數(shù)據(jù)類型。例如，創(chuàng)建一個(gè)用于顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度的變量，其地址對(duì)應(yīng)網(wǎng)關(guān)映射后的 Modbus TCP 寄存器地址。
4. 設(shè)計(jì)監(jiān)控界面
使用 WINCC 組態(tài)軟件的圖形化界面設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)監(jiān)控界面。添加各種圖形元素，如按鈕、指示燈、文本框等，并將其與之前創(chuàng)建的變量進(jìn)行關(guān)聯(lián)。例如，添加一個(gè)按鈕用于控制磁鋼機(jī)的開(kāi)關(guān)，添加一個(gè)文本框用于顯示磁場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)時(shí)值。
5. 編寫(xiě)腳本
根據(jù)實(shí)際需求，編寫(xiě)腳本程序。例如，當(dāng)點(diǎn)擊控制按鈕時(shí)，通過(guò)腳本程序向協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)發(fā)送相應(yīng)的控制指令，實(shí)現(xiàn)對(duì)磁鋼機(jī)的遠(yuǎn)程控制。
六、系統(tǒng)測(cè)試與調(diào)試
1. 硬件檢查
檢查所有設(shè)備的連接是否正確，電源是否正常。確保以太網(wǎng)網(wǎng)線和 Profibus DP 電纜連接牢固，無(wú)松動(dòng)或損壞。
2. 軟件連接測(cè)試
在 WINCC 組態(tài)軟件中，點(diǎn)擊 “連接測(cè)試” 按鈕，檢查與協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的通信是否正常。如果連接失敗，檢查 IP 地址、端口號(hào)等配置信息是否正確。
3. 數(shù)據(jù)傳輸測(cè)試
在 WINCC 組態(tài)軟件的監(jiān)控界面上，手動(dòng)輸入一個(gè)磁場(chǎng)強(qiáng)度的控制值，點(diǎn)擊 “發(fā)送” 按鈕。觀察磁鋼機(jī)是否能夠接收到控制指令，并根據(jù)指令調(diào)整磁場(chǎng)強(qiáng)度。同時(shí)，在監(jiān)控界面上查看磁場(chǎng)強(qiáng)度的實(shí)時(shí)顯示值是否與磁鋼機(jī)的實(shí)際輸出值一致。
4. 故障排查與處理
如果在測(cè)試過(guò)程中出現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸異�；蛟O(shè)備不響應(yīng)的情況，首先檢查網(wǎng)關(guān)的配置參數(shù)是否正確，數(shù)據(jù)映射是否準(zhǔn)確。然后檢查硬件連接是否正常，是否存在通信干擾等問(wèn)題。根據(jù)具體情況進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整和修復(fù)。
七、項(xiàng)目效果
通過(guò)使用捷米特的JM-DPM-TCP協(xié)議轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)，成功實(shí)現(xiàn)了WINCC組態(tài)軟件與磁鋼機(jī)之間的通信，解決了不同協(xié)議設(shè)備之間的兼容性問(wèn)題。在玻璃生產(chǎn)過(guò)程中，操作人員可以通過(guò)WINCC組態(tài)軟件的監(jiān)控界面實(shí)時(shí)監(jiān)控磁鋼機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)和磁場(chǎng)強(qiáng)度，并根據(jù)生產(chǎn)工藝要求進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這不僅提高了生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化程度和控制精度，還減少了人工操作的誤差和勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了玻璃產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率。同時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性得到了有效保障，為企業(yè)的生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)提供了有力支持。
