鼎实PBM-ETH-3.0主站网关在化工行业的应用

1.     前言

MODBUS TCP协议以其组网方便灵活、技术成熟、数据量及速度指标优越、协议开放等优势，在工厂级设备联网中被广泛采用，也是化工行业主流DCS厂家，如霍尼韦尔、恒河等支持的协议。而生产现场的电气设备（如控制风机、阀门、泵类的变频器和马达保护器）不一定支持该协议，如西门子厂家的设备，通常是PROFIBUS协议。要实现DCS对这些设备的监控和管理，需要用到鼎实公司的PROFIBUS主站转MODBUS TCP网关PBM-ETH-3.0。本文将主要介绍该产品在山东某化工厂的应用案例。

2.     现场应用介绍

2.1 设备连接

       
图2-1、某化工厂设备组网示意图

上图所示为山东某化工厂中炭黑生产某环节中设备连接示意图。现场有大量的阀门、水泵、油泵、风机、升降机等设备，有的通过变频器驱动，有的通过电机保护器进行控制、监测、保护、管理。变频器以丹佛斯品牌为主，电机保护器用的是西门子SIMOCODE pro（电机管理和控制设备）系列产品，接口都为PROFIBUS DP（从站）。本例中一个配电室大约有90台设备，控制6条回路，每条回路有10-20个DP从站。为了方便维护和管理，每个回路用一个PBM-ETH-3.0模块（PROFIBUS DP主站）。PBM-ETH-3.0模块在以太网侧做MODBUS TCP服务器，连接交换机、光电转换器，通过光纤接入远处的霍尼韦尔DCS中控室，实现现场设备到DCS的连接。

2.2 产品优势表现

    本项目中，PBM-ETH-3.0作为工厂DCS与现场设备之间的的连接模块，起到了非常关键的作用。除解决了用户现场通信协议不匹配的问题外，在稳定可靠的品质、优越的性能、完善的产品功能以及良好的用户体验效果等方面，也都得到了客户的认可。主要体现在以下几方面：

①、两个PROFIBUS DP接口——无需中继器，满足海量DP设备接入要求。

本产品在DP侧有两个DP口，每个DP口在物理层上是一个独立的DP网段，根据PROFIBUS安装规范，1个接口最多可以连接31个DP站点，两个口最多连接62个DP站点，且无需额外的PROFIBUS中继器。这样就非常适合化工厂配电室中海量的电气设备，如电机保护器、变频器、电力仪表、开关设备等DP从站的连接。

图2-5、PBM-ETH-3.0的两个DP接口

②、两个以太网接口——可设成交换机或双网口模式，组网灵活方便。

本产品在以太网侧有两个以太网RJ45口，每个以太网连接最多支持4个客户端同时访问。用户可以将这两个网口设置成交换机或双网口模式，这样就可以根据现场要求组成多种形式的以太网拓扑，组网灵活，通信可靠。

图2-6、PBM-ETH-3.0的两个以太网接口

③、模块内部低时延——保障通信的实时性要求

通信过程中，产品内部延时<10ms,满足化工厂设备控制和数据传输的实时性要求。

④、丰富的诊断功能

该产品诊断功能丰富，同时满足调试和生产过程中设备故障诊断和维护需要。诊断功能包括：产品指示灯、PBCofni软件的在线诊断、上位软件中实时监测从站状态、系统日志等。

Ø  指示灯级别的诊断

Ø  鼎实PBConfi软件诊断举例

PBConfi软件在线诊断和调试功能，实现报文级诊断，主、从站状态，DP物理层监测结果一目了然。

Ø  上位软件通过MODBUS TCP协议可访问的诊断数据

表2-1、MODBUS TCP输入寄存器定义

从上表中可知，MODBUS输入寄存器中，用户可访问的，与诊断相关的存储区包括：DP诊断区、系统日志区、系统状态寄存器1/2、主站状态寄存器、从站状态寄存器。存储区总长度1855个字（word），用户可根据需要进行选择性访问，诊断功能极其丰富，满足化工厂对设备状态监测、管理和预维护的相关功能。

⑤、支持DP V1通信

   该产品支持PROFIBUS DPV1通信，并提供相关的DTM文件，用户由此可以对DP从站的非周期性数据进行读写，诊断信息的读取等操作，适应当前工厂资产管理的需要。

3.     结束语

由于化工行业对产品稳定可靠性的特殊要求，以及国内相关产品开发起步较晚，该行业长期处于国外产品和技术垄断的状态。本项目于2018年建成并投产，当时项目中用到的设备，鼎实PBM-ETH-3.0是唯一的国产品牌。用户之所以认可鼎实，是因为对方了解到我们公司DP主站类产品自2010年推出以来，已经经历了相当长的发展时间，并且在同行业（石化）和火电、冶金、煤炭等有非常成熟的应用案例。时至今日，该项目已连续运行5年，未出现过任何故障。经过这些年的发展，该产品也实现了完全自主知识产权并满足当下的国产化趋势要求，期待未来在化工行业发挥更大的作用，给用户创造更多价值。