Anybus AB7000通讯网关在水泥厂中的应用

张鹏迪，徐自强，张艳梅，艾军

1 前言

水泥厂现场总线技术的应用越来越广泛，但仍然存在着大量只有串行接口的设备，如变频器、电力计量表、汽车衡等。这些设备往往还需要再接入一种现场总线（如Profibus-DP、Profinet等），才能参与整个水泥生产系统的过程监控。Anybus Communicator现场总线串行网关作为智能协议转换器，能将串行数据转换为易处理的I/O数据，再映射到主站控制器中，可实现不同通讯协议间的数据交换及通讯。以阿联酋某水泥厂项目为例，该项目通过Anybus Communicator的AB7000通讯网关将RS-485通讯协议转换为ABB 800xA系统所支持的Profibus-DP现场总线协议，从而实现了Elite 440型电力计量表电压、电流、功率及电量等参数的远程读取及监控。

2 AB7000网关配置

在阿联酋项目，为实现ABB 800xA系统与Elite 440型电力计量表之间的数据通讯和数据的实时读取，项目利用CBM控制器Profibus总线功能，选取了AB7000网关，使带有RS-485 Modbus RTU接口的自动化设备实现了联网。AB7000网关支持所有主流现场总线和工业以太网络，兼容所有主流厂商的PLC，一个模块最多可连接31台使用RS-485接口的串行设备。该项目网络架构如图1所示。

AB7000网关作为Modbus-RTU主站，为RS-485接口设备提供协议转换。Profibus-DP现场总线与RS-485间交换数据均存储在Communicator存储器输入/输出缓冲区内，数据和串行协议的转换在网关内完成。串行网关将数据转换为易处理的I/O数据，映射到主站控制器中。主控制器中读取的数据，只需要和串行网关数据配置一致，将数据拆分或组合即可。

图1 网络架构图

AB7000网关主控制器的通讯I/O字节长度和AB7000网关的配置应一致，因此需要先行配置项目AB7000网关。本项目要求每块AB7000网关要读取5块Elite440电量表数据，每块计量表需读取其电压、电流、功率及电量等参数，因此，配置网关前需给每块计量表设置地址及波特率。项目AB7000网关与RS-485接口的计量表通讯，只需使用Anybus Configuration Manager可视化模板配置连接即可，无需使用高级编程技术来设置脚本或串行帧。考虑到每块计量表所需读取的参数都相同，因此网关配置时，可选用向导配置方式。相对于空白配置方式，向导配置方式只需配置通讯参数，无需手动配置输入输出区域地址，从而有效避免了字节配置地址的冲突。多个相同网关的配置可重复利用上述配置，只需变更子网节点地址和数量即可。

本项目利用向导模式配置AB7000网关，可分为以下几个步骤：

（1）配置设备类型。确定项目现场总线类型Profibus-DP，配置子网属性，查看Elite电量表手册，设置串行网关，确定物理标准RS-485，波特率9 600bit/s，无校验，数据位8位，停止位1位。

（2）配置通讯参数。查看Elite计量表Modbus通讯表可知，本项目R相电压、R相电流、三相有功功率和电量对应的Modbus寄存器起始地址分别为40100、40114、40148和40224，每个参数占用2个字节，Modbus命令为03读寄存器，通讯参数配置如图2所示。每个节点下可添加多个命令，整个网关模块最多可添加55条命令，输入区域512bytes，输出区域512bytes。

（3）添加节点。连接设备到子网，根据实际需要，分别配置每块AB7000网关连接节点数量。

（4）为每个节点选择参数。所有节点配置的参数都是可选的，在此配置的设备和参数，软件会自动按顺序分配字节地址，主控制器读取的数据要和此处一一对应。多节点参数配置示例如图3所示。

图2 通讯参数配置图

图3 多节点参数配置示例

（5）通过“子网监视器”查看网关的字节配置。将配置下载到网关后，LED5灯绿色常亮，LED6灯绿色闪烁，表示网关与串行子网通讯正常，至此就完成了一个Modbus子网模板配置。其他网关配置可重复利用此参数配置，只需增减节点数量及更改相应子网设备地址即可。

3 AB7000网关与ABB 800xA系统通讯配置

项目通过ABBCBM软件实现对ABB 800xA系统与AB7000网关的通讯配置，AB7000网关在Profibus-DP网络侧为网络子站，网络参数随主站自动匹配，无需单独设置。首先，设置AB7000网关在Profibus-DP网络中的硬件地址，通过网关上的两个旋钮开关设定；第二步，导入AB7000网关相应版本的GSD文件，在CBM Libraries的Hardware中新建关联硬件库，配置与网关输入输出字节长度一致的数据存储区；第三步，关联新建的硬件库到对应Controller，在相应通讯模块CI854下插入硬件，配置各I/O通道对应参数，I/O通道参数配置与网关参数配置的顺序应一致；第四步，在对应的Application程序块中整合解析读取的参数。全部设置完成后，将设置数据下载到主站CPU上，查看网关上的LED灯，LED1灯绿色常亮，LED2灯和LED4灯灭，代表Profibus-DP通讯正常，查看主站上硬件I/O通道，读数并验证程序解析读数。主站I/O通道配置及读数如图4所示。

图4 主站I/O通道配置及读数

4 结语

截至目前，阿联酋项目已安全投产运营半年，项目通过Anybus AB7000网关实现了ABB 800xA系统与Elite440电力计量表之间的有效通讯，数据传输实时准确，系统性能稳定可靠。同时，水泥厂中的AB7000网关模块可实现变频器、温度巡检仪、工业称重等设备的不同现场通讯协议的转换，能够有效解决各异构系统间的数据传输及通讯问题。