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它沒有起始位和停止位，而是由至少3.5個字符間隔時間作為息的起始和結束標志。息幀所有字符位由16進制字符0-9、A-F組成。 Modbus RTU通訊協議幀結構：圖5 RTU通訊協議幀格式 Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：主設備查詢。圖6 主設備查詢格式 Modbus RTU方式主站讀取從站寄存器數據示例：從設備響應。圖7 從設備響應格式 2.3 網絡構成及硬件介紹 如圖1所示，在該系統設計中有兩個網絡使用了上海泗博自動化的Modbus轉Profibus-DP網關PM-160。網關在這兩個網絡中的作用不一樣，其中： 在上層網絡中（建立西門子S7-300PLC和橫河DCS連接通），Modbus轉Profibus-DP網關PM-160在Modbus側做Modbus從站，在Profibus-DP側做從站，建立Profibus-DP主站（西門子S7-300 PLC）和Modbus主站（橫河CS3000）的通。DCS通部分采用橫河型號為ALR121的通模塊，并配套橫河提供的Modbus通軟件包，該通模塊通數據容量為4000字。通過上海泗博自動化的網關配置軟件對PM-160進行相關配置，將DCS的讀、寫指令及數據做相應轉換、存儲，并映射到西門子PLC的輸入、輸出映像區，以實現對上下位機控制息的實時傳輸。 在下層網絡中（建立西門子S7-300PLC和現場智能儀表的連接通），Modbus轉Profibus-DP網關PM-160在Modbus側做Modbus主站，在Profibus-DP側做從站，建立Modbus從站（現場各種智能儀表（現場電機、智能開關、變頻器、傳感器等））與Profibus-DP主站（西門子S7-300PLC）的通。串口網絡（現場智能儀表）設備接口為RS485或者RS232，它們都可以通過上海泗博自動化的Modbus轉Profibus-DP網關PM-160實現與西門子S7-300PLC的連接通。其中，通過使用網關的配套配置軟件對PM-160進行相關配置，將需要采集的從站設備息通過網關讀、寫命令及數據轉換、存儲，映射到西門子PLC的輸入、輸出映射區，以實現PLC對現場智能儀表數據的采集和監控。三、 Modbus轉Profibus-DP網關PM-160的配置 PM-160是通用型Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的協議轉換網關，在網關RAM中建立了Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的映射數據區，由軟件實現Modbus/RS485/RS422/RS232到Profibus-DP的協議轉換和數據交換。凡具有RS485/422/232接口的設備（Modbus協議或者非標協議）都可以通過PM-160與現場總線Profibus-DP互聯。其中，PM-160在與Profibus-DP通訊是作為Profibus-DP從站，PM-160在與串口設備通時，可以作Modbus主站、Modbus從站，也支持與非標串口設備實現數據透明傳輸。通過在西門子STEP7中注冊網關PM-160的GSD文件，即可在該編程軟件中對該網關進行相關硬件和軟件配置，完成相應的通訊功能。請見如下詳細的硬件和軟件配置方法：1、 Modbus轉Profibus-DP網關PM-160的硬件配置 PM-160的Profibus-DP從站地址可以通過網關的硬件旋碼開關或者配置按鈕來設置。旋碼開關有兩位，左側位設置地址高位（十位），右側位設置地址低位（個位）。通過撥碼開關可設置網關PM-160處于正常運行狀態或者配置狀態。當PM-160處于配置狀態時，用戶可通過配套配置軟件設置相關讀寫命令和參數。 PM-160自帶標準Profibus-DP接口，用戶可使用標準Profibus-DP連接頭和標準的Profibus-DP電纜將其連接至Profibus-DP現場總線中。 PM-160提供RS485/422/232三種串口，Modbus從站、主站設備以及用戶非標串口設備可以通過這三種接口實現與網關PM-160的連接通訊。PM-160沒有內置終端電阻，在進行RS485通時，請注意在RS485總線終端各添加一個終端電阻（120歐姆）。2、 Modbus轉Profibus-DP網關PM-160的軟件配置 1) 使用配套軟件設置PM-160的現場總新和子網相關參數和命令 通過撥碼開關將PM-160設置為配置狀態，打開安裝的配置軟件 當實現PLC與DCS通時，子網協議類型設置為Modbus從站，并設置串口通波特率、數據位、奇偶校驗位、停止位、PM-160作為Modbus從站的地址、通接口。其中，串口通波特率、數據位、奇偶校驗位、停止位的設置應該和所連接的Modbus主站設備（DCS）一致；圖8 PM-160在Modbus側作Modbus從站（連接PLC和DCS） 當實現PLC與Modbus設備通時，子網協議類型設置為Modbus主站，并設置串口通參數、通訊傳輸模式、通接口等。其中，串口通參數的設置應該和所連接的Modbus從站設備一致
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二、常發生的故障現象分析： 當PLC的RS485口經非隔離的PC/PPI電纜與電腦連接、PLC與PLC之間連接或PLC與變頻器、觸摸屏等通時有通口損壞現象發生，較常見的損壞情況如下： ●R1或R2被燒斷，Z1、Z1和SN75176完好。這是由于有較大的瞬態干擾電流經R1或R2、橋式整流、Z1或Z1到地，Z1、Z2能承受10A電流的沖擊，而該電流在R1或R2上產生的瞬態功率為：102×10=1000W，當然會將其燒斷。 ●SN75176損壞，R1、R2和Z1、Z2完好。這主要可能是受到靜電沖擊或瞬態過電壓速度快于Z1、Z2的動作速度造成的，靜電無處不在，僅人體模式也會產生±15kV的靜電。 ●Z1或Z2、SN75176損壞，R1和R2完好。這可能是受到高電壓低電流的瞬態干擾電壓將Z1或Z2和SN75176擊穿，由于電流較小和發生時間較短因而R1、R2不至于發熱燒斷。 由以上分析得知PLC接口損壞的主要原因是由于瞬態過電壓和靜電造成，產生瞬態過電壓和靜電的原因很多也較復雜，如由于PLC內部24V電源和5V電源共地，24V電源的輸出端子L+、M為其它設備混合供電可能導致地電位變化，從而造成共模電壓超出允許范圍。所以EIA-485標準要求將各個RS485接口的號地用一條低阻值導線連接在一起以保證各節點的地電位相等，地線環流！ 當帶電插拔未隔離的連接電纜時，由于兩端電位不相等電路中又存在諸多電感、電容之類的器件，插拔瞬間必然產生瞬態過電壓或過電流。 連接在RS485總線上的其它設備產生的瞬態過電壓或過電流同樣會流入到PLC，總線上連接的設備站點數越多，產生瞬態過電壓的因素也越多。 當通線路較長或有室外架空線時，雷電必然會在線路上造成過電壓，其能量往往是巨大的，常有用戶沮喪地說：“聯網的幾十臺PLC全部遭打壞了！”。 三、 解決辦法： 1、從PLC內部考慮： ●采用隔離的DC/DC將24V電源和5V電源隔離，分析了三菱、歐姆龍、施耐德PLC以及西門子的PROFIBUS接口均是如此。 ●選用帶靜電保護、過熱保護、輸入失效保護等保護措施完善的高擋次RS485芯片，如：SN65HVD1176D、MAX3468ESA等，這些芯片價格一般在十幾元至幾十元，而SN75176的價格僅為1.5元。 ●采用響應速度更快、承受瞬態功率更大的新型保護器件TVS或BL浪涌吸收器，如P6KE6.8CA的鉗制電壓為6.8V，承受瞬態功率為500W，BL器件則可抗擊4000A以上大電流沖擊。 ●R1和R2采用正溫度系數的自恢復保險PTC，如JK60-010，正常情況下的電阻值為5歐，并不影響正常通，當受到浪涌沖擊時，大電流流過PTC和保護器件TVS（或BL），PTC的電阻值將驟然增大，使浪涌電流迅速減小。 2、從PLC外部考慮： ● 使用隔離的PC/PPI電纜，盡量不用廉價的非隔離電纜（特別是在工業現場）。西門子公司早期出產的PC/PPI電纜（6ES7 901-3BF00-0XA0）是不隔離的，現在也改成隔離的電纜了！ ● PLC的RS485口聯網時采用隔離的總線連接器. ● 與PLC聯網的第三方設備，如變頻器、觸摸屏等的RS485口均使用RS485隔離器BH-485G進行隔離，這樣各RS485節點之間就無“電”的聯系，也無地線環流產生，即使某個節點損壞也不會連帶其它節點損壞。 ● RS485通線采用PROFIBUS總線專用屏蔽電纜，保證屏蔽層接到每臺設備的外殼并后接大地。 ● 對于有架空線的系統，總線上設置專門的防雷擊設施。
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