modbus通讯与profibus现场总线在地铁直流牵引配电系统中应用

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1、MODBUS通讯与PROFIBUS现场总线在地铁直流牵引配电系统中应用　　摘要本文主要介绍了MODBUS通讯和PROFIBUS现场总线的相关理论知识和在实际工程中的应用，并阐述了在同一个工程中，这两种工业通讯相结合同时使用的情况，设计了一个完整的地铁直流牵引配电系统的通讯系统，详述了此通讯系统的硬件组成和实现原理，给出了底层通讯站点与上位系统SCADA通讯的实现方法，解决了通信程序设计中的关键问题，验证了系统的可靠性和通信性能。关键词MODBUS；PROFIBUS；PLC；工业通信；通讯协议；中图分类号TN91文献标识码A文章编号1674

2、-6708（2013）93-0153-020引言MODBUS是一种标准、开放的协议，Modbus的帧格式简单、紧凑，通俗易懂，可以支持多种电气接口，具有MODBUS接口的电子仪器可以很方便的进行组态，在同一个网络中要求各终端设备波特率，校验方式一致，地址唯一。MODBUS在国内工业通讯领域用途甚广。6PROFIBUS，是一种国际化.开放式.不依赖于设备生产商的现场总线标准。Profibus的传输速率为9.6K～12Mbps，最大传输距离在9.6K～187.5Kbps时为1000m，500Kbps时为400m，1500Kbps时为200m，

3、3000K～12000Kbps时为100m，可用中继器延长至10km。其传输介质可以是双绞线，也可以是光缆，最多可挂接127个站点。PROFIBUS可实现数字和模拟输入/输出模块、智能信号装置和过程调节装、PLC、PC机之间的数据传输，可把I/O通道分散到现场设备附近，可减少系统工程费用，装配费用，硬件成本调试成本，被广泛应用于电力输送，过程自动化，楼宇自动化，制造业自动化等领域。PROFIBUS系统的安全、可靠性好，故障停机时间少，系统维护、设备更换和系统扩充方便，用户对系统配置、设备选型有较大的自主权。在实际工程应用中，电气工程师在一

4、个项目里往往会遇到不同厂家，不同功能的控制设备，那么如何经济地，可靠地把不同厂家，不同功能的控制设备集成到一个通讯网络中，并且要求安装方便，编程简单，那就成为一个至关重要的技术问题！1本通讯系统的硬件设备1）SCADA数据采集与监视控制系统，此装置安装在变电所2）意大利MS公司的直流继电保护装置：U-MLE-Ts，此装置安装在馈线柜，可为地铁直流牵引配电系统提供以下功能6（1）馈线段直流供电保护，例如热过负荷，一段过流，二段过流，电流增量，电流上升率，欠压保护等；（2）逻辑控制；（3）故障记录；（4）MODBUSRTU通信。3）德国西门子

5、公司的S7-300PLC：CPU313C-2DP，此装置安装在进线柜和负极柜（1）进线柜的S7-300PLC可为地铁直流牵引配电系统提供以下功能①进线段直流供电保护，例如过流，反流保护等；②故障记录；③逻辑控制；④PROFIBUS通信。（2）负极柜的S7-300PLC可为地铁直流牵引配电系统提供以下功能①框架保护；②逻辑控制；③PROFIBUS通信。4）德国西门子公司的S7-200PLC：CPU226CN此装置安装在钢轨电位限制柜，可为地铁直流牵引配电系统提供以下功能（1）轨道电压限制保护；（2）逻辑控制；6（3）MODBUSRTU通信。

6、2通信网络的集成的关键技术问题分析：SCADA数据采集与监视控制系统、意大利MS公司的直流继电保护装置：U-MLE-Ts、西门子S7-200PLC：CPU226CN均支持MODBUSRTU通信，在不增加硬件成本的前提下，这三种装置设备可构成一个MODBUSRTU通信系统，但西门子S7-300PLC：CPU313C-2DP本体不支持MODBUSRTU通信，如果要集成到此MODBUSRTU通信系统的话，则需要每台S7-300PLC：CPU313C-2DP增加一个串行通讯模块CP341（如右图），如果按常规的做法，一个变电所的直流牵引配电系统中

7、就要增加3个CP341模块，但此模块价格昂贵，因此我们最终确定只在202进线柜的S7-300PLC的底板扩展总线增加1个CP341模块，以此为三台本体不支持MODBUSRTU通信的S7-300PLC集成到MODBUSRTU通信系统中去。具体实现方法是：系统网络分两层。第一层是PROFIBUS网络：201进线柜和负极柜做PROFIBUS从站，202进线柜做PROFIBUS主站，PROFIBUS网络1主站2从站。第二层是MODUBUSRTU网络：安装在202进线柜的PLC通讯模块CP341做MODBUS网络的从站，SCADA系统做MODBUS

8、网络主站，MODUBUS6RTU网络1主站7从站。在PROFIBUS网络中，202进线柜PROFIBUS主站收集201进线柜PROFIBUS从站和负极柜PROFIBUS从站的信息，并把信息映射