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modbus協(xié)議范文1

關(guān)鍵詞　modbus協(xié)議；DCS系統(tǒng)；PLC系統(tǒng)；通訊應(yīng)用

中圖分類號TN91 文獻(xiàn)標(biāo)識碼A 文章編號　1674-6708（2013）82-0188-02

DCS系統(tǒng)以及PLC系統(tǒng)以其獨(dú)特優(yōu)勢而被各行各業(yè)廣泛應(yīng)用，為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)高效、節(jié)能環(huán)保提供了可靠的基礎(chǔ)保障。但DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)之間的通訊始終是工程生產(chǎn)的重點(diǎn)問題，本文對MODBUS協(xié)議基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)之間的通訊進(jìn)行分析與探討，以其對工程生產(chǎn)提供幫助。

1　系統(tǒng)組成

1.1　通訊系統(tǒng)

Modbus通訊協(xié)議是一種通用的電子控制器應(yīng)用語言，可利用網(wǎng)絡(luò)或其它設(shè)備實(shí)現(xiàn)控制器之間的通訊，Modbus協(xié)議可以在忽略控制器通信方式的前提下，對其所能認(rèn)識與使用的消息結(jié)構(gòu)做出定義，是一個通用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，它還對控制器與其他設(shè)備之間的訪問請求與過程進(jìn)行描述，可以偵測錯誤信息并進(jìn)行記錄。并且，Modbus協(xié)議還制定了公共內(nèi)容格式及消息域格局，控制器可設(shè)置為RTU或ASCII中任一種傳輸模式，用戶可在標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)絡(luò)通信中選擇所需模式及串口參數(shù)，Modbus網(wǎng)絡(luò)上所有設(shè)備在控制器配置時，都應(yīng)將傳輸模式以及串口通信參數(shù)選擇一致。本文基于RS485協(xié)議來實(shí)現(xiàn)DCS與PLC之間的數(shù)據(jù)共享，可通過DCS控制PLC，也可將PLC的數(shù)據(jù)上傳到DCS。實(shí)際操作時，可將一塊MODBUS轉(zhuǎn)DP通訊模塊增加于DCS控制器下方，以使維護(hù)與控制簡單方便，而基于MODBUS協(xié)議，此通訊模塊可作為通訊主站，實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場PLC間的通訊，也可基于Pmfibus-DP協(xié)議并作為從站，實(shí)現(xiàn)與DCS系統(tǒng)的掛接。

1.2　DCS系統(tǒng)

集散控制系統(tǒng)DCS是以通信網(wǎng)絡(luò)為連接紐帶并包括過程監(jiān)控級與控制級的多級計算機(jī)系統(tǒng)，它將計算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、通訊技術(shù)以及顯示技術(shù)等有機(jī)結(jié)合起來。本文DCS系統(tǒng)采用的是和利時MACS　V控制系統(tǒng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)集中操作而分散控制，還可以分級進(jìn)行管理，組態(tài)及其方便且配置較為靈活。

1.3　PLC系統(tǒng)

因工業(yè)化發(fā)展需求而產(chǎn)生的PLC數(shù)字運(yùn)算操作系統(tǒng)，它利用可編程存儲將定時計數(shù)、順序控制及邏輯運(yùn)算等操作指令存儲起來，再經(jīng)由數(shù)字模擬輸入與輸出對機(jī)械設(shè)備或生產(chǎn)過程進(jìn)行控制。可編程控制器與相關(guān)設(shè)備的選擇應(yīng)從其功能原則設(shè)計擴(kuò)充簡便為切入點(diǎn)，選擇易與工業(yè)控制系統(tǒng)形成整體的設(shè)備，而且維護(hù)與控制也較為簡便。本文PLC系統(tǒng)是由三套和利LK207、一套GE的IC200以及一套西門子S7-200組成。

2　系統(tǒng)組態(tài)

2.1　硬件組態(tài)

將通訊線自各PLC串口引出，并將其與MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS-DP協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊的MODBUS接口連接。

2.2　軟件組態(tài)

1）DCS系統(tǒng)組態(tài)。將MODBUS轉(zhuǎn)PROFIBUS-DP協(xié)議轉(zhuǎn)換模塊中的GSD文件拷貝至MACS　V系統(tǒng)的相應(yīng)安裝目錄，再打開MACS　V系統(tǒng)的控制器組態(tài)文件與工程，將此模塊添加于硬件組態(tài)中，然后打開模塊屬性對通訊參數(shù)波特率等進(jìn)行設(shè)置，再基于PLC讀寫數(shù)據(jù)對MODBUS讀寫數(shù)據(jù)塊進(jìn)行合理添加，數(shù)據(jù)塊屬性設(shè)置取決于數(shù)據(jù)起始地址及PLC地址。以各自地址以及PLC讀寫變量進(jìn)行添加于程序中的子程序編寫以及變量添加，然后對編譯進(jìn)行保存。將PLC變量至工藝畫面添加至打開的MACS　V畫面的組態(tài)程序并保存，然后下裝于操作員站，而將PLC傳過來的量程或信號類型等變量屬性添加至打開的MACS　V數(shù)據(jù)庫的組態(tài)程序，再聯(lián)編并將其下裝于服務(wù)器；

2）PLC系統(tǒng)組態(tài)。本文以GE公司的IC200型PLC來說明該系統(tǒng)組態(tài)。將GE　PLC編程軟件打開并對PLC　Port（2）　進(jìn)行設(shè)置，然后利用網(wǎng)絡(luò)將小酒改后的設(shè)置內(nèi)容下至PLC。

3　系統(tǒng)常見故障的判斷與排除

若DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)之間的數(shù)據(jù)通訊正常，則對故障隱患的判斷可通過模塊狀態(tài)指示燈來實(shí)現(xiàn)，可從模塊上的數(shù)據(jù)傳送與接收指示及錯誤狀態(tài)表示對，作通訊狀態(tài)進(jìn)行判斷并對故障進(jìn)行診斷。而若DCS與PLC之間的數(shù)據(jù)通訊為不正常狀態(tài)，則DCS系統(tǒng)畫面所顯示的數(shù)據(jù)不正常，模塊狀態(tài)指示燈有錯誤狀態(tài)顯示。對此，應(yīng)對硬件錯誤及軟件錯誤進(jìn)行依次檢查并排除故障。硬件方面，應(yīng)使用DP電纜，接線時切忌將正負(fù)極性接反，模塊選型時也要注意選擇有較高的使用信譽(yù)度且實(shí)用效果較好的產(chǎn)品，由于兼容性差異的問題，兩次以上的接口轉(zhuǎn)換情況應(yīng)盡量避免。而軟件方面，首先要保持一致的DCS與PLC間的通訊速率，最好使用無校驗(yàn)而減少奇偶校驗(yàn)，其次要確保DCS與OLC系統(tǒng)的通訊數(shù)據(jù)地址合理有效，若有地址錯位狀況，可通過DCS系統(tǒng)設(shè)置來解決。

4　結(jié)論

綜上所述，在實(shí)現(xiàn)DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)之間的通訊中應(yīng)用MODBUS協(xié)議，可以取得良好成效，即是說，基于MODBUS協(xié)議的DCS與PLC通訊的實(shí)現(xiàn)，具有穩(wěn)定的通訊性能，可以為工藝監(jiān)控提供可靠技術(shù)支持，為工程生產(chǎn)創(chuàng)造良好的條件，有效實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)的節(jié)能減排、經(jīng)濟(jì)高效。

參考文獻(xiàn)

[1]趙釗.基于Modbus協(xié)議的DCS系統(tǒng)與PLC系統(tǒng)的通訊[J].節(jié)能技術(shù)，2011（4）.

[2]王剛，王玉琪，王冰.用Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)DCS與PLC之間的串行通訊[J].自動化技術(shù)與應(yīng)用，2010（4）.

modbus協(xié)議范文2

關(guān)鍵詞：智能調(diào)壓器；串口服務(wù)器； MODBUS協(xié)議

中圖分類號：TP393 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-3044（2015）27-0197-03

Abstract： In this paper， it mainly implements a gas pressure controlling system， containing of five intelligent regulators and one host computer， in which each intelligent regulator connects with the host computer via a port. This system provides our customers with an efficient integrative solutions that realizes unified controlling management of five regulators by one host computer. Specifically， this system uses MODBUS communication protocol to realize the communication between each regulator and host computer. Additionally， users can remote access control， and query or control the state of regulators on time.

Key words： Intelligent regulators； Serial port server； MODBUS communication protocol

本課題來源于某燃?xì)庠O(shè)備公司的一個項(xiàng)目，首先先對該項(xiàng)目進(jìn)行簡要的介紹。該燃?xì)夤灸壳皳碛形迮_智能調(diào)壓器，如圖1所示。該調(diào)壓器擁有五種功能，分別是流量測量、本地或遠(yuǎn)程出口壓力設(shè)定、流量限制、遠(yuǎn)程監(jiān)控和終端用戶管理。它的優(yōu)點(diǎn)是功能多，且只需要一個電源。

每臺智能調(diào)壓器通過串口與上位機(jī)通訊，現(xiàn)在需要實(shí)現(xiàn)了一個高效整合解決方案，通過一臺上位機(jī)對五臺調(diào)壓器的統(tǒng)一控制管理，并且用戶可以遠(yuǎn)程對其進(jìn)行訪問控制，即時地查詢和控制調(diào)壓器的狀態(tài)。

1 方案綜述

1.1 硬件實(shí)現(xiàn)方案

由于每臺智能調(diào)壓器都是通過串口和上位機(jī)一對一連接，而上位機(jī)只有一個串口，所以想要用一臺上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對五臺設(shè)備的集體控制，首先要解決硬件連接上的問題。

我們的解決方案是使用一個串口服務(wù)器[1]。串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器讓傳統(tǒng)的RS-232/422/485設(shè)備立即聯(lián)網(wǎng)，利用基于TCP/IP的串口數(shù)據(jù)流傳輸?shù)膶?shí)現(xiàn)來控制管理[2]。串口服務(wù)器擁有多個串口，并且通過以太網(wǎng)與上位機(jī)連接，在上位機(jī)上虛擬多個串口，實(shí)現(xiàn)了一帶多的功能。

本課題所使用的串口服務(wù)器可以同時和八臺設(shè)備連接通信，很好地解決了硬件上的問題。

1.2 軟件實(shí)現(xiàn)方案

硬件的問題通過串口服務(wù)器比較容易地解決了，下面重點(diǎn)在于軟件上的實(shí)現(xiàn)。

首先，需要在調(diào)壓器和上位機(jī)間建立通信，由于通過串口服務(wù)器，上位機(jī)具備了多個虛擬串口，所以可以直接使用傳統(tǒng)的一對一通訊協(xié)議。在本系統(tǒng)中，我們使用MODBUS通訊協(xié)議中的命令3，命令6和命令16，來實(shí)現(xiàn)上位機(jī)對調(diào)壓器的讀多個寄存器，寫單個寄存器和寫多個寄存器的功能。

其次，為了實(shí)現(xiàn)多個用戶遠(yuǎn)程的訪問控制調(diào)壓器，我們使用SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫作為中間媒介，現(xiàn)場的上位機(jī)通過串口服務(wù)器實(shí)時采集各個調(diào)壓閥的狀態(tài)，并存入數(shù)據(jù)庫中， 而用戶可以使用我們提供的應(yīng)用程序在任何地方訪問數(shù)據(jù)庫，讀取數(shù)據(jù)，從而遠(yuǎn)程監(jiān)測燃?xì)鈮毫刂葡到y(tǒng)的狀態(tài)。同理，遠(yuǎn)程用戶可以將控制命令寫入數(shù)據(jù)庫，而現(xiàn)場上位機(jī)將這些命令從數(shù)據(jù)庫讀出，并轉(zhuǎn)發(fā)給各個調(diào)壓器。

最后，根據(jù)權(quán)限的高低依次設(shè)計Admin、Controller、Observer三種用戶角色，所有遠(yuǎn)程用戶必須使用賬戶密碼進(jìn)行登錄，根據(jù)不同的權(quán)限進(jìn)行不同的操作，這樣可以保證系統(tǒng)的安全性。

2 MODBUS協(xié)議簡介

MODBUS是OSI模型第7層上的應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，它在連接至不同類型總線或網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備之間提供客戶機(jī)/服務(wù)器通信[3]。MODBUS協(xié)議定義了一個與基礎(chǔ)通信層無關(guān)的簡單協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU）。特定總線或網(wǎng)絡(luò)上的MODBUS協(xié)議映射能夠在應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU）上引入一些附加域，如圖2所示。

在本系統(tǒng)中，功能碼代表了上位機(jī)向調(diào)壓器指示的操作類型。根據(jù)需求，我們使用到了功能碼3，6和16，下文將簡單介紹這三種功能碼。

2.1功能碼3

功能碼3用于讀取寄存器連續(xù)快的內(nèi)容，上位機(jī)通過這條命令，結(jié)合地址表，采集調(diào)壓器當(dāng)前狀態(tài)。功能碼3的請求報文，如圖3所示。

2.2 功能碼6

功能碼6將某個值寫入遠(yuǎn)程設(shè)備的單個寄存器中，上位機(jī)通過這條命令，結(jié)合地址表，設(shè)定調(diào)壓器的狀態(tài)。在本系統(tǒng)中，我們并未直接實(shí)現(xiàn)功能碼6，而是將功能碼6作為功能碼16的一種特殊情況。

2.3 功能碼16

功能碼16用于將多個值寫入遠(yuǎn)程設(shè)備的連續(xù)寄存器塊中，上位機(jī)通過這條命令，結(jié)合地址表，連續(xù)設(shè)定調(diào)壓器的多個狀態(tài)。特別地，將寄存器數(shù)量設(shè)為1，即可作為功能碼6的實(shí)現(xiàn)，用于設(shè)定單個狀態(tài)值。功能碼16的請求報文，如圖4所示。

3 上位機(jī)控制程序

上位機(jī)控制程序是在現(xiàn)場的上位機(jī)的一個進(jìn)程，由它對整個系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時的控制。主要有以下兩個功能：

1）運(yùn)行時不斷更新調(diào)壓器監(jiān)測數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)庫中，供遠(yuǎn)程用戶從數(shù)據(jù)庫中讀取。

2）從數(shù)據(jù)庫的命令表項(xiàng)里讀取遠(yuǎn)程用戶命令并執(zhí)行。

上位機(jī)控制程序使用定時器的方式，每5秒調(diào)用已實(shí)現(xiàn)并封裝的MODBUS協(xié)議的接口，采集各個調(diào)壓器的狀態(tài)，并且使用[4]將當(dāng)前狀態(tài)更新到數(shù)據(jù)庫的CURRENT_STATUS表，如表1所示。這張表里永遠(yuǎn)只有一條數(shù)據(jù)，這樣遠(yuǎn)程用戶通過不斷的讀取這張表里的第一行數(shù)據(jù)，就可以實(shí)時監(jiān)控系統(tǒng)狀態(tài)。

其次，上位機(jī)控制程序使用從數(shù)據(jù)庫中的COMMAND_TABLE表中讀取遠(yuǎn)程用戶的命令，如表2所示。上位機(jī)控制程序通過表中DONE字段判斷這條命令是否已執(zhí)行，對于未執(zhí)行命令，上位機(jī)程序調(diào)用MODBUS庫接口，根據(jù)命令類型，調(diào)壓器編號去設(shè)定調(diào)壓器狀態(tài)。

4 數(shù)據(jù)庫表項(xiàng)和用戶角色

4.1 數(shù)據(jù)庫表項(xiàng)

在本系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)庫用來實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用戶對調(diào)壓器的監(jiān)測和間接控制以及存放歷史數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)庫中設(shè)置了四張表，分別是：

1） 歷史信息表：用于記錄實(shí)時采集的系統(tǒng)數(shù)據(jù)，采用月表的形式，在每月固定時間新建一張。

2） 當(dāng)前信息表：實(shí)時記錄當(dāng)前調(diào)壓器的狀態(tài)。

3） 命令表：用于特定權(quán)限用戶寫入命令，上位機(jī)控制程序從中讀取命令并執(zhí)行。

4） 用戶表：admin用戶使用，記錄用戶信息，每注冊一個新用戶增加一個表項(xiàng)。

歷史信息表和當(dāng)前信息表都只提供給遠(yuǎn)程用戶讀取功能，而由上位機(jī)控制程序更新（寫入）。由于有五臺智能調(diào)壓器，每臺調(diào)壓器都擁有各自獨(dú)立的歷史信息表和當(dāng)前信息表。

4.2 用戶角色

根據(jù)安全性的需要，用戶分為以下三種：

1） Admin用戶：擁有最高權(quán)限，主要用于管理其他用戶。可以訪問數(shù)據(jù)庫中所有表，只有admin能訪問用戶表。

2）Controller用戶：既可以查看歷史信息和當(dāng)前狀態(tài)，即讀取數(shù)據(jù)庫中五臺設(shè)備的歷史信息表和當(dāng)前信息表，也可以寫控制命令到命令表，提供給上位機(jī)控制程序執(zhí)行，對調(diào)壓器進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3）Observer用戶：權(quán)限最低，作為觀察用戶，只能訪問歷史信息表和當(dāng)前信息表，不能訪問命令表，即不能對調(diào)壓器進(jìn)行控制[5]。

5 結(jié)論

本文實(shí)現(xiàn)了一個高效整合的燃?xì)鈮毫刂葡到y(tǒng)，硬件上使用串口服務(wù)器擴(kuò)展硬件上位機(jī)的串口，實(shí)現(xiàn)一帶多的功能。通訊上，使用MODBUS通訊協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了協(xié)議中的功能碼3，功能碼6和功能碼16。使用SQL SERVER 2008數(shù)據(jù)庫作為中間媒介，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程監(jiān)測和控制的功能。安全性上，根據(jù)權(quán)限的高低依次設(shè)計Admin、Controller、Observer三種用戶角色，保證了控制系統(tǒng)的安全性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 董小吉. 利用NPORT串口服務(wù)器組網(wǎng)解決方案[J]. 治淮， 2006（1）：41-42.

[2] 王雙慶， 邢建春， 王平，等. 基于NPort串口服務(wù)器的人防工程智能設(shè)備集成[J]. 工業(yè)控制計算機(jī)， 2008（8）：8-10.

[3] 潘洪躍. 基于MODBUS協(xié)議通信的設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J]. 計量技術(shù)， 2002（4）：35-36.

modbus協(xié)議范文3

【關(guān)鍵詞】 Modbus協(xié)議 保護(hù)裝置 報文丟失

南京地鐵二號線變電所內(nèi)高壓供電設(shè)備的保護(hù)裝置（P139保護(hù)裝置和P521保護(hù)裝置）與所內(nèi)SCADA系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器（WTS-65C）通過RS485接口運(yùn)用Modbus協(xié)議進(jìn)行通信。在正常運(yùn)行狀態(tài)和調(diào)試狀態(tài)下，保護(hù)裝置的信號能夠準(zhǔn)確、及時地傳輸給SCADA后臺。地鐵實(shí)際投運(yùn)后，發(fā)生了多次重要保護(hù)動作沒有被后臺采集到的故障。這些故障的共同特點(diǎn)是保護(hù)裝置本身可以觀察到保護(hù)動作的完整信號記錄，SCADA系統(tǒng)后臺卻只顯示了開關(guān)跳閘的動作而無法查閱與之相關(guān)的保護(hù)告警報文。

1 Modbus協(xié)議介紹

1.1 背景介紹

Modbus協(xié)議是由美國MODICON公司在1978年開發(fā)的一種通信協(xié)議，最初是用在MODICON公司開發(fā)的PLC可編程控制器上，它支持傳統(tǒng)RS232、RS422以及RS485通信標(biāo)準(zhǔn)。1996年MODICON公司又推出了基于TCP/IP的Modbus協(xié)議使得其在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用更加廣泛[1]。

1.2 Modbus通訊協(xié)議關(guān)鍵技術(shù)

各種不同公司和廠家的PLC、RTU、SCADA系統(tǒng)、DCS或與兼容Modbus協(xié)議的第三方設(shè)備之間可以通過Modbus協(xié)議連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建各種復(fù)雜的監(jiān)控系統(tǒng)。參考ISO/OSI模型，可以發(fā)現(xiàn)在物理層，Modbus協(xié)議可以采用RS232、RS422、RS485接口以及以太網(wǎng)的物理層結(jié)構(gòu)；在數(shù)據(jù)鏈路層，Modbus主要采用串行主從協(xié)議；由于Modbus現(xiàn)場總線的實(shí)時性特點(diǎn)，所以在網(wǎng)絡(luò)層、傳輸層、會話層和表示層，Modbus協(xié)議模型中均沒有定義；在應(yīng)用層中Modbus規(guī)定了協(xié)議的模型，主要包括消息幀格式、功能碼、校驗(yàn)、通訊時序控制等內(nèi)容[2]。

電力系統(tǒng)中Modbus協(xié)議的數(shù)據(jù)分為四類：開入量；開出量；只讀模擬量（輸入寄存器），例如遙測值等；可讀寫模擬量（保持寄存器），例如保護(hù)定值、設(shè)備參數(shù)等[4]。Modbus需要處理的所有數(shù)據(jù)都需要存放在裝置的存儲器中，為了不把存儲器物理地址和寄存器編號混淆，就需要把寄存器編號與存儲器地址建立鏈接，通過統(tǒng)一管理存儲器地址來管理寄存器。

Modbus的數(shù)據(jù)存儲模型也分為兩類，分別是帶有四個獨(dú)立數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)存儲模型和僅有一個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)模型。四個獨(dú)立的數(shù)據(jù)塊模型使用四個獨(dú)立的存儲器分區(qū)分別存儲四種數(shù)據(jù)，這樣有助于針對不同類型的數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的硬件處理，但是不同的工業(yè)應(yīng)用場合使用的數(shù)據(jù)類型不會完全相同，因而可能產(chǎn)生存儲器資源的耗費(fèi)；共用一個獨(dú)立數(shù)據(jù)塊模型進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲的方式可以節(jié)省存儲器的硬件資源，但需要軟件針對不同的數(shù)據(jù)類型對存儲器空間進(jìn)行劃分。南京地鐵二號線高壓保護(hù)裝置使用了僅有一個數(shù)據(jù)塊的數(shù)據(jù)存儲器結(jié)構(gòu)。

2 保護(hù)信號丟失的原因分析及解決方案

2.1 南京地鐵二號線Modbus規(guī)約數(shù)據(jù)傳輸方式

南京地鐵二號線站內(nèi)SCADA系統(tǒng)在RS485通信標(biāo)準(zhǔn)下采用Modbus一對多通信協(xié)議。作為Master的網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器采用RTU方式輪流向每一臺35kV保護(hù)裝置發(fā)送數(shù)據(jù)請求廣播。請求報文為8字節(jié)報文，其數(shù)據(jù)格式如（表1）。

2.2 保護(hù)信號丟失的原因分析及解決方案

通過調(diào)查所有歷史告警記錄，我們發(fā)現(xiàn)故障中被丟失的保護(hù)信號也曾經(jīng)被系統(tǒng)采樣到并形成報文傳至SCADA系統(tǒng)后臺。這說明保護(hù)信號丟失的現(xiàn)象并不是必然發(fā)生，也就排除了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)倒致故障的原因。

通過查看保護(hù)裝置的保護(hù)信號點(diǎn)表配置，我們發(fā)現(xiàn)保護(hù)信號的采樣和維持皆取自于保護(hù)信號的條件信號。保護(hù)條件是否滿足是判斷保護(hù)動作是否發(fā)生的關(guān)鍵，所以保護(hù)動作信號從保護(hù)條件信號上采樣并判斷并沒有問題。但是保護(hù)信號的維持也依靠保護(hù)條件信號的維持就產(chǎn)生了矛盾。對比試驗(yàn)條件和現(xiàn)場環(huán)境，可以發(fā)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)條件下保護(hù)條件信號是人工手動加載于裝置的接線端子之上的。信號的發(fā)生與消失的速度完全依靠人手工操作的速度，而這個速度明顯慢于網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器的一個循環(huán)檢測周期，因而保護(hù)信號因得到了手工延時可以被網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器采集到。現(xiàn)實(shí)條件下保護(hù)信號卻是一個瞬態(tài)量。當(dāng)有保護(hù)動作時，相應(yīng)機(jī)構(gòu)的動作延時一般不超過50ms，機(jī)構(gòu)動作完畢后，作為保護(hù)動作的條件就消失，保護(hù)條件信號和保護(hù)信號隨之消失。所以保護(hù)信號在保護(hù)裝置中的維持時長一般短于50ms。當(dāng)保護(hù)信號發(fā)生時網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器在保護(hù)信號維持的時間段內(nèi)恰巧能夠采集到相應(yīng)的保護(hù)裝置，則保護(hù)信號能夠被采集并上傳；如果此時網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)沒有采集到這一臺保護(hù)裝置，那么在保護(hù)信號消失之后網(wǎng)絡(luò)通信服務(wù)器就不會采集到相應(yīng)的告警。

3 結(jié)語

循環(huán)檢測是Modbus協(xié)議的主要特點(diǎn)。作為串行通信條件下的一種通信協(xié)議，Modbus無法通過自身的構(gòu)架改良來解決瞬態(tài)信號的采樣問題。設(shè)法延長信號時長和提高采樣器件的采樣頻率是兩種可行的方法。后一種方法需要硬件升級，耗用較高的成本；前一種方法成本較低，但是需要合適的使用環(huán)境以及可實(shí)現(xiàn)的信號延時方法。

參考文獻(xiàn)：

[1]李偉.基于Modbus協(xié)議的工控節(jié)點(diǎn)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)工程，2007-36（16）：226-228.

[2]史運(yùn)濤，孫德輝，李志軍等.基于Modbus協(xié)議的通訊集成技術(shù)研究[J].化工自動化及儀表，2010-34（4）：67-72.

[3]盧文俊，冷杉，楊建軍.基于Modbus協(xié)議的控制器遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)[J].電力自動化設(shè)備，2003-23 （6）：54-56.

modbus協(xié)議范文4

關(guān)鍵詞：RTU；無線儀表；Modbus；XML

DOIDOI：10.11907/rjdk.171492

中圖分類號：TP319

文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-7800（2017）006-0050-03

0 引言

隨著計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通信技術(shù)的快速發(fā)展，石油行業(yè)對油田的數(shù)字化、信息化、智能化要求越來越高，目前各大油田都在致力于數(shù)字化油田的建設(shè)。在傳統(tǒng)的油田現(xiàn)場，儀表和RTU之間采用RS485串行接口或通過模擬量輸入進(jìn)行數(shù)據(jù)通信，該方式以其高可靠性、高適應(yīng)性、易擴(kuò)展性[1]，在油氣田監(jiān)控中得到了廣泛的應(yīng)用。但是這種方式也存在以下不足：①調(diào)試人員需要去油田現(xiàn)場通過串口調(diào)試軟件或者直接修改儀表程序?qū)x表進(jìn)行配置，浪費(fèi)時間且容易出錯，對調(diào)試人員的專業(yè)技能要求比較高，而且由于部分油田距離較遠(yuǎn)，環(huán)境惡劣，增加了現(xiàn)場維護(hù)成本；②由于油田現(xiàn)場環(huán)境復(fù)雜多變，抽油機(jī)機(jī)械運(yùn)動導(dǎo)致傳輸線路容易損壞，加之其它因素使得傳輸信號受到的干擾加劇，導(dǎo)致信號不穩(wěn)定。

Zigbee以其低復(fù)雜度、低功耗、低成本、高可靠等優(yōu)點(diǎn)，在智能家居等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。近年來，在油田現(xiàn)場，無線儀表開始興起，實(shí)踐證明，Zigbee作為儀表和RTU之間的通信方式完全可行，油田現(xiàn)場儀表-RTU-上位機(jī)通信結(jié)構(gòu)如圖1所示。

本文在考察數(shù)字化油田信息傳輸流程的基礎(chǔ)上，設(shè)計與實(shí)現(xiàn)了基于Modbus通信協(xié)議的油田RTU調(diào)試軟件。

1 軟件總體設(shè)計

1.1 設(shè)計目標(biāo)

首先，本系統(tǒng)可以根據(jù)油田現(xiàn)場實(shí)際情況選擇RTU與上位機(jī)之間的通信方式是串口Modbus還是網(wǎng)口Modbus，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫交互；其次，可以讀取RTU型號代碼、序列號、固件版本、軟件版本等常規(guī)數(shù)據(jù)以及RPC信息、儀表信息，采集示功D數(shù)據(jù)并且繪制示功圖；最后，可以配置儀表、井口、RTU的相關(guān)參數(shù)，開啟或者關(guān)閉RTU等功能。系統(tǒng)功能模塊如圖2所示。

1.2 系統(tǒng)開發(fā)流程

本系統(tǒng)首先編程實(shí)現(xiàn)串口Modbus和網(wǎng)口Modbus通信，然后用ModScan32軟件驗(yàn)證數(shù)據(jù)包的正確性，最后進(jìn)行數(shù)據(jù)讀取，即獲取信息和配置參數(shù)。系統(tǒng)軟件開發(fā)流程如圖3所示。

2 通信模塊實(shí)現(xiàn)

2.1 Modbus通信協(xié)議

Modbus是由Modicon在1979年發(fā)明的，是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議，也是目前工業(yè)現(xiàn)場總線中較為流行的總線協(xié)議，標(biāo)準(zhǔn)的Modbus協(xié)議物理層接口有RS232、RS433、RS485和以太網(wǎng)口[2]。本系統(tǒng)RTU和上位機(jī)物理層使用的接口為RS232和以太網(wǎng)口。Modbus協(xié)議是一項(xiàng)應(yīng)用層報文傳輸協(xié)議，包括Modbus ASCII、Modbus RTU、Modbus TCP/IP 3種報文類型[3]。其中Modbus ASCII、Modbus RTU在串行鏈路上傳輸，Modbus TCP/IP在以太網(wǎng)上傳輸。

由于標(biāo)準(zhǔn)Modbus RTU協(xié)議的物理層為串口通信，因此應(yīng)用層數(shù)據(jù)單元ADU的最大長度為256字節(jié)。如圖4所示為Modbus RTU通用數(shù)據(jù)幀格式，因此，協(xié)議數(shù)據(jù)單元PDU的長度為：256-Server address（1 byte從地址）-CRC（2 byte CRC校驗(yàn)）=253 bytes。

Modbus TCP/IP是運(yùn)行在傳輸控制協(xié)議上的Modbus 報文傳輸協(xié)議[4]。互聯(lián)網(wǎng)編號分配管理機(jī)構(gòu)IANA給Modbus協(xié)議賦予TCP端口號為502[5]。Modbus TCP/IP通用數(shù)據(jù)幀如圖5所示。

功能碼占一個字節(jié)，編號為0的功能碼未定義。因此，共有127功能碼，它們一共分為3類：公共功能碼、用戶自定義功能碼、保留功能碼[6]。

2.2 通信模塊實(shí)現(xiàn)

使用VS2010開發(fā)環(huán)境集成的SerialPort控件實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的讀寫，自定義一個控件ipBox用以接收用戶輸入的RTU的IP地址。使用ComboBox下拉菜單顯示調(diào)試軟件和RTU的通信方式，即計算機(jī)串口的COM口或者網(wǎng)口。在實(shí)際應(yīng)用中，儀表和RTU的數(shù)據(jù)及相關(guān)參數(shù)都存儲在RTU的寄存器中，由于油田現(xiàn)場的儀表較多，因此參數(shù)也較多，每個參數(shù)所占用寄存器的單元個數(shù)也較多。為了方便管理，將這些參數(shù)有規(guī)律地存放在RTU的寄存器單元中，并繪制成如圖6所示的點(diǎn)表，然后根據(jù)點(diǎn)表將這些信息編成XML文件，當(dāng)需要對某個寄存器讀寫時，只需要加載rtu.xml文件并讀取相應(yīng)的信息即可。

本文在Modbus協(xié)議的基礎(chǔ)上，將Modbus數(shù)據(jù)幀的Data部分劃分為兩部分，第一部分占用2個字節(jié)，表示參數(shù)存放的寄存器的起始地址，第二部分占用2個字節(jié)，表示占用的寄存器個數(shù)。

因此，定義一個函數(shù)public int MakeData（byte cmd，short addr，short len，ref byte[]data）形成Modbus數(shù)據(jù)幀。函數(shù)參數(shù)含義：

cmd：功能碼，該參數(shù)的含義為讀/寫單個或者多個RTU單元的數(shù)據(jù)。

addr：RTU存儲單元起始地址。

len：一次讀/寫RTU存儲單元的個數(shù)。

data：前3個參數(shù)形成的數(shù)據(jù)幀存放在data數(shù)組中。

當(dāng)數(shù)據(jù)幀形成以后，判斷RTU與上位機(jī)之間的通信方式，如果是串口通信，則使用SerialPort控件的成員函數(shù)Read（byte[]buffer，int offset，int count）、Write（byte[]buffer，int offset，int count）和RTU交互，完成稻蕕畝列床僮鰨蝗綣是以太網(wǎng)口通信，用Socket套接字實(shí)現(xiàn)與RTU的通信，WSAStartup（）、socket（）、bind（）、send（）、recv（）函數(shù)可以完成一次通信，使用的TCP端口號為502。

3 顯示界面設(shè)計和通信測試

顯示界面設(shè)計主要是調(diào)試軟件的界面布局，使用的控件主要有：Button控件、ComboBox控件、自定義的IpBox、Label控件、TextBox控件、DataGridView控件以及Chart控件等。

測試通信和數(shù)據(jù)幀是否正確的方法為：利用ModScan32軟件向RTU發(fā)送和調(diào)試軟件相同的命令，對比數(shù)據(jù)幀每一個字段，看是否相同。經(jīng)過測試，RTU和上位機(jī)之間能進(jìn)行正常通信，數(shù)據(jù)幀的格式正確。

4 結(jié)語

該軟件實(shí)現(xiàn)了與RTU之間的串口和網(wǎng)口通信。經(jīng)測試，能夠?qū)崿F(xiàn)正常通信，且可準(zhǔn)確獲取RPC、儀表、RTU信息的各項(xiàng)參數(shù)，同時可正確采集功圖數(shù)據(jù)并繪制示功圖。在儀表、RTU和上位機(jī)能正常通信的前提下，該軟件能完成儀表、RTU、井口的配置。經(jīng)過現(xiàn)場測試，該軟件運(yùn)行穩(wěn)定良好，并成功應(yīng)用于某油田現(xiàn)場。

參考文獻(xiàn)：

[1]李濤，王雙友.智能化配電系統(tǒng)中Modbus協(xié)議轉(zhuǎn)換的實(shí)現(xiàn)[J].自動化與儀表，2016（1）：30-33.

[2]楊艷華，周永錄，蘇.通用串口到Modbus RTU的協(xié)議轉(zhuǎn)換器設(shè)計與實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)測量與控制，2014（2）：604-606.

[3]王興貴，張明智，杜瑩.Modbus RTU通信協(xié)議在智能儀表與工控機(jī)通信中的應(yīng)用[J].低壓電器，2008（2）：8-11.

[4]張隆希.嵌入式Modbus協(xié)議交換機(jī)的設(shè)計[J].機(jī)電工程技術(shù)，2016（Z2）：232-236.

[5]王力.Modbus RTU從站通信協(xié)議在嵌入式系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)[J].石油化工自動化，2011（5）：46-48.

[6]呂國芳，唐海龍，李進(jìn).基于Modbus RTU的串口調(diào)試軟件的實(shí)現(xiàn)[J].計算機(jī)技術(shù)與發(fā)展，2009（9）：236-238，241.

modbus協(xié)議范文5

關(guān)鍵詞：通信；Modbus協(xié)議；S7-226；直流電源

中圖分類號：TP311文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：1009-3044(2012)10-2395-04

Modbus Protocol Applied in the Communication of S7-226 and HSPY DC Power

LIU Shi-chao

(Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China)

Abstract: IN DC power control system of Dense Medium Separation ,based on the Modbus protocol,realized the communication between S7-200PLC and HSPY DC power. IN Modbus communication protocol,Siemens S7-226 PLC is master,HSPY DC power is slave, use communication to control the start of the DC power supply, stop, and the change in current. Instruced Modbus library in the Step 7 MicroWin Software of Siemens, and used the serial port debugging software to facilitate the writing and debugging of the program. Modbus simplify external wiring ,solve the interference and distortion in the transmission process of conventional switching of analog signals , the communication control method can easily read the information of the operation of the DC power ,monitoring the DCpower operation status .

Key words: communication; Modbus agreement; S7-226 ; DC power

某選煤廠為了在線調(diào)節(jié)控制三產(chǎn)品旋流器二段分選密度，外加螺線圈來用磁場影響磁鐵礦粉的分布。螺線圈是采用直流電源來供電，系統(tǒng)要求通過調(diào)節(jié)電流來控制螺線圈磁場，因此要控制直流電源的運(yùn)行狀態(tài)。控制信號需要從集控室開始需要傳輸五百米才能到達(dá)直流電源，從而控制直流電源動作。在一般工業(yè)應(yīng)用中，對于電源的控制大部分采用的是0-24mA或0-5V模擬量控制，很少總線控制方式。但經(jīng)過比較和實(shí)際使用發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)場總線與模擬量控制相比有很多優(yōu)勢，最顯著的是具有很高的可靠性高，避免失真，并且交換的信息非常多樣化，因此越來越多的設(shè)備開始支持串口通信協(xié)議，可以預(yù)見總線控制方式通信在工程上的應(yīng)用將越來越廣泛。

MODBUS通信協(xié)議是MODICON公司提出的一種報文傳輸協(xié)議，是全球第一個真正用于工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議[1]。它廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域，并已經(jīng)成為一種通用的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。MODBUS通信協(xié)議可以支持多種電氣接口，如RS-232、RS-485等，還可以在各種介質(zhì)上傳送，如雙絞線、光纖、無線等。不同廠商提供的控制設(shè)備可通過MODBUS協(xié)議連成通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)集中控制。已經(jīng)有很多通過MODBUS通信協(xié)議進(jìn)行PLC和變頻器的成功案例[2]。該文中采用MODBUS協(xié)議進(jìn)行S7-226和HSPY程控直流穩(wěn)壓電源的通訊，可以更好地控制電源，監(jiān)控電源運(yùn)行狀態(tài)，來解決信號遠(yuǎn)距離傳輸失真的問題。

1PLC與HSPY程控直流穩(wěn)壓電源通信控制系統(tǒng)

在此系統(tǒng)方案中PLC采用西門子公司的SIMATIC S7－226CN，直流電源采用HSPY程控直流穩(wěn)壓電源。S7－226系列PLC的CPU內(nèi)部集成了2個通信端口，該通信口為標(biāo)準(zhǔn)的RS485串口，可以在三種方式下工作，即PPI方式、MPI方式和自由通信口方式。系統(tǒng)可以將一個通信端口設(shè)為PPI方式用于連接工控機(jī)也可將其設(shè)置為MPI方式以連接觸摸屏，做為人機(jī)信息交換[2]。而另一個通信端口設(shè)為自由通信口方式，自由通信口方式是S7－200的一個特色功能，是一種通信協(xié)議完全開放的功能工作方式。在自由通信口方式下的通信口的協(xié)議由外設(shè)決定，PLC通過程序來適應(yīng)外設(shè)，從而使得S7－200系列的PLC可以與任何具備通信能力并且協(xié)議公開的設(shè)備通信[3] [4]。系統(tǒng)中的HSPY程控直流穩(wěn)壓電源均內(nèi)置了Modbus現(xiàn)場總線，相關(guān)系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，PLC的Port0通訊端口和HSPY程控直流穩(wěn)壓電源構(gòu)成Modbus總線。通過S7－226CN控制多臺HSPY程控直流穩(wěn)壓電源，完成系統(tǒng)控制要求，實(shí)現(xiàn)對直流穩(wěn)壓電源的輸出電流、電壓設(shè)定，運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)控及數(shù)據(jù)交換等。

圖1直流電源控制系統(tǒng)

本系統(tǒng)中PLC作為主站，直流穩(wěn)壓電源作為從站，主站向直流穩(wěn)壓電源發(fā)送運(yùn)行指令，同時接受直流穩(wěn)壓電源反饋的運(yùn)行狀態(tài)及故障報警狀態(tài)的信號等。

2MODBUS通信協(xié)議在電源通信控制系統(tǒng)中的使用

西門子在Micro／Win V4.0 SP5中正式推出Modbus RTU主站命令庫，西門子標(biāo)準(zhǔn)庫指令通過調(diào)用該指令庫可以使S7－200CPU上的通信口設(shè)置在自由口模式下成為Modbus RTU的主站。在S7－200控制系統(tǒng)應(yīng)用中，要實(shí)現(xiàn)Modbus RTU通訊，需要STEP7－Micro／Win32 V4.0 SP5以上版本，并且安裝Modbus指令庫，如圖2，STEP7－Micro／Win32指令庫包含有專門為Modbus通訊設(shè)計的預(yù)先定義的子程序和中斷服務(wù)程序，使得PLC與Modbus從站的通訊簡單易行[5]。

圖2 Modbus命令庫

2.1 MODBUS RTU主站命令庫使用步驟

使用Modbus RTU主站命令庫，可以讀寫MODBUS RTU從站的數(shù)字量、模擬量I/O、以及保持寄存器[2]。按照一下步驟使用MODBUS RTU主站命令庫：

1)安裝西門子標(biāo)準(zhǔn)MODBUS RTU指令庫。

2)調(diào)用MODBUS RTU主站初始化和控制子程序，使用SM0.0調(diào)用MBUS_CTRL完成主站的初始化，并啟動其功能控制。

3)在CPU的V數(shù)據(jù)區(qū)中為MODBUS分配存儲區(qū)。

4)調(diào)用MODBUS RTU主站讀寫子程序MBUS_MSG，發(fā)送MODBUS請求。

表1 MODBUS部分功能碼表

2.2 HSPY電源的Modbus通訊規(guī)約

HSPY系列電源支持MODBUS通信協(xié)議，主機(jī)（PLC、RTU、PC機(jī)、DCS等）利用通訊命令，可以任意讀寫其數(shù)據(jù)寄存器。HSPY系列電源支持的MODBUS功能碼為03，10。

HSPY系列電源通訊方式為：

波特率：9600；起始位：1；數(shù)據(jù)位：8；校驗(yàn)位：無；停止位：1。

2.3 HSPY系列電源的參數(shù)通訊地址的轉(zhuǎn)換

通常MODBUS地址由5位數(shù)字組成，包括起始的數(shù)據(jù)類型代號，以及后面的偏移地址。MODBUS Master協(xié)議庫把標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS地址映射為所謂MODBUS功能號，讀寫從站的數(shù)據(jù)。MODBUS Master協(xié)議庫支持如下地址：

00001 - 09999：數(shù)字量輸出（線圈）

10001 - 19999：數(shù)字量輸入（觸點(diǎn)）

30001 - 39999：輸入數(shù)據(jù)寄存器（通常為模擬量輸入）

40001 - 49999：數(shù)據(jù)保持寄存器

HSPY系列電源的參數(shù)通訊地址是16進(jìn)制數(shù)，首先轉(zhuǎn)為10進(jìn)制，由于S7-200 PLC中最小地址為400001，而HSPY系列電源中最小地址為0，所以在寫HSPY系列電源地址時必須要加1。例如，電源的電壓設(shè)定值參數(shù)通訊地址是1000H，轉(zhuǎn)為10進(jìn)制是4096，加1后是4097，寄存器地址欄要寫44097.

3串口調(diào)試軟件進(jìn)行MODBUS通信調(diào)試

由于程序編寫比較繁瑣，一旦出現(xiàn)錯誤可能會損害HSPY電源，為了避免損害的發(fā)生，可以利用串口調(diào)試軟件進(jìn)行MODBUS通信調(diào)試，其優(yōu)點(diǎn)是不必連接HSPY電源，而是在工控機(jī)或PC機(jī)上用串口調(diào)試軟件查看S7－226CN輸出和讀取的數(shù)據(jù)，來判斷程序是否正確。

一般的工控機(jī)或PC機(jī)沒有RS485串口，可以將通過RS232轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換模塊和PLC連接。RS485線選擇3號線和8號線,（其余均斷開）3號線接T+，8號線接T-，將另一端9針插頭接到PLC的PORT0通信端口上。也可以通過USB轉(zhuǎn)RS485轉(zhuǎn)換器連接。將編寫的通訊程序下載到PLC中。運(yùn)行程序，打開串口調(diào)試軟件進(jìn)行監(jiān)控，從接收到的數(shù)據(jù)來看，和設(shè)置的HSPY電源動作的數(shù)據(jù)一致，說明MODBUS主站程序編寫正確[2] [6]。不一致，則要修改MODBUS通信程序，使其一致。

圖3 PLC串口調(diào)試軟件監(jiān)控界面

4 PLC控制HSPY程控直流穩(wěn)壓電源的部分程序

使用SM0.0調(diào)用MBUS＿CTRL完成主站的初始化，并啟動其功能控制，如圖4。

圖4 Modbus RTU主站初始化

圖5(a)上電初始化，將控制電源的數(shù)據(jù)存入S7－226CN的V存儲器。在分配存儲區(qū)時要注意，數(shù)據(jù)區(qū)不能和其他數(shù)據(jù)區(qū)重疊，否則不能正常通訊。圖5(b)向電源發(fā)送Modbus請求，把1寫入電源寄存器1004，電源開啟；圖5(c)把1寫入電源寄存器1006，鎖定電源面板按鍵；圖5(d)把10寫入電源寄存器1004，電源輸出電流10A；圖5(e)讀取從電源寄存器數(shù)據(jù):圖5(f)把0寫入電源寄存器1004，電源關(guān)閉。

(a)

(b)

(c)

(d)

(e)

(f)

圖5部分控制程序

5結(jié)論

該文以S7－200控制系統(tǒng)為例，敘述了利用Modbus RTU協(xié)議指令庫PLC與HSPY程控直流穩(wěn)壓電源通訊的實(shí)現(xiàn)。采用自由口通訊方式的Modbus RTU協(xié)議很好的解決了PLC與直流電源等智能設(shè)備的通訊問題，不僅能有效解決信號傳輸過程中失真的問題，而且在通信模式下PLC可以方便控制直流穩(wěn)壓電源的運(yùn)行和讀取直流穩(wěn)壓電源的運(yùn)行信息，對直流穩(wěn)壓電源進(jìn)行有效監(jiān)控。

參考文獻(xiàn)：

[1]西門子(中國)有限公司自動化與驅(qū)動集團(tuán).深入淺出西門子S7-200PLC [M].北京:北京航空航天大學(xué)出版社,2003.

[2]廖常初. PLC編程及應(yīng)用[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3]龔俊,黃銳,戴濤.ACS 550與S7-226PLC自由口通訊[J/OL].[2010-04-17].中國科技論文在線(paper.省略).

[4]張士聰,王波,王然風(fēng).成莊礦選煤廠重介密度監(jiān)控系統(tǒng)的改造實(shí)踐[J].工礦自動化,2011(5):12-14.

modbus協(xié)議范文6

關(guān)鍵詞：工業(yè)現(xiàn)場總線；modbus

中圖分類號：TP23 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1674-7712 （2013） 10-0186-01

一、工業(yè)現(xiàn)場總線技術(shù)概述

現(xiàn)場總線是在上個世紀(jì)80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成的，發(fā)展初期的主要功能是將當(dāng)時的可編程邏輯控制器（ProgrammableLogicController，簡稱PLC）以一種較簡潔的方式連接起來。但是，隨著計算機(jī)技術(shù)引入PLC，計算機(jī)通信技術(shù)被引入現(xiàn)場總線；PLC功能的增強(qiáng)對現(xiàn)場總線提出了更高的要求，計算機(jī)通信技術(shù)的引入大大增強(qiáng)了現(xiàn)場總線的功能，成為現(xiàn)場總線技術(shù)發(fā)展的主要趨勢。

二、Modbus總線協(xié)議概述

Modbus是由Modicon（現(xiàn)為施耐德電氣公司的一個品牌）在1979年發(fā)明的，是世界范圍內(nèi)第一個真正應(yīng)用在工業(yè)現(xiàn)場的總線協(xié)議，于1979年推出，現(xiàn)由IDA（分布式自動化接口）組織進(jìn)行管理。Modbus不僅可應(yīng)用在串行鏈路（RS-232/RS-485）上，還可應(yīng)用于令牌環(huán)網(wǎng)（Modbusplus）、以太網(wǎng)（Modbus/TCP）上。在不斷的發(fā)展和進(jìn)步的過程中，Modbus已經(jīng)逐漸被人們認(rèn)可，并成為了真正意義上的工業(yè)自動化標(biāo)準(zhǔn)。據(jù)不完全統(tǒng)計，到2007年為止，已經(jīng)有多于1000萬個Modbus的節(jié)點(diǎn)被安裝使用。伴隨著工業(yè)自動化技術(shù)的發(fā)展以及Modbus協(xié)議的不斷擴(kuò)充完善，如今Modbus現(xiàn)場總線已經(jīng)成為世界范圍內(nèi)應(yīng)用最為廣泛的現(xiàn)場總線之一。2008年，Modbus已經(jīng)正式被批準(zhǔn)成為我國工業(yè)自動化領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T19582-2008《基于Modbus協(xié)議的工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)規(guī)范》。

Modbus是應(yīng)用在生產(chǎn)現(xiàn)場、在微機(jī)化測量控制設(shè)備之間實(shí)現(xiàn)雙向串行多字節(jié)數(shù)字通信的系統(tǒng)，也被稱為開放式、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的底層控制網(wǎng)。現(xiàn)場總線屬于控制網(wǎng)絡(luò)的范疇，是構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

三、Modbus總線在水泥行業(yè)中的應(yīng)用

袋裝水泥是常見的一種水泥包裝形式，其出廠包括裝包，噴碼，裝車計數(shù)，運(yùn)輸?shù)葞讉€環(huán)節(jié)。在水泥廠中，存在有大量以PLC或者ARM為處理器的設(shè)備自動完成噴碼和計數(shù)工作，但不具有通訊接口或者只具有RS-232/RS-485等傳輸距離較近的通信接口，需要人工現(xiàn)場操作，無法實(shí)現(xiàn)集中控制和遠(yuǎn)程控制。因此，Modbus總線在水泥行業(yè)具有極大的發(fā)展空間。

（一）Modbus總線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

Modbus總線具有Modbus/RTU傳輸模式和Modbus/TCP傳輸模式，分別適用于早期的RS-485設(shè)備和具有以太網(wǎng)TCP/IP接口的設(shè)備，其系統(tǒng)（二）Modbus協(xié)議的兩種數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)

因?yàn)镸odbus總線具有Modbus/RTU傳輸模式和Modbus/TCP傳輸模式，當(dāng)在Modbus串行鏈路上使用RTU模式通信時，報文中的1個字節(jié)（8bit）是由含有2個十六進(jìn)制字符（4bit）構(gòu)成。圖2給出了Modbus/RTU模式下的報文幀格式，主要由地址域、功能碼域、數(shù)據(jù)域和CRC校驗(yàn)組成。

MODBUS總線的另一種傳輸模式是modbus/tcp模式，這是一種固有的協(xié)議數(shù)據(jù)單元（PDU），底層通信無關(guān)，對于特定網(wǎng)絡(luò)上的的Modbus應(yīng)用數(shù)據(jù)單元（ADU），可以引入一些附加域（如附加地址域等）。Modbus/TCP實(shí)現(xiàn)時，在ModbusPDU之前附加MBAP報文頭（Modbus應(yīng)用協(xié)議報文頭），圖3所示為Modbus/TCP數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)。Modbus/TCP幀結(jié)構(gòu)中不包含CRC校驗(yàn)域，這是由于在TCP/IP協(xié)議中已經(jīng)使用了CRC-32差錯校驗(yàn)碼，無需進(jìn)行重復(fù)校驗(yàn)。

（三）Modbus總線的差錯控制

Modbus協(xié)議的差錯控制采用LRC校驗(yàn)和CRC校驗(yàn)，在發(fā)送方通過一定算法在原始數(shù)據(jù)上添加必要的校驗(yàn)信息，接收方接受到數(shù)據(jù)后通過同樣的算法進(jìn)行數(shù)據(jù)校驗(yàn)，以防止以數(shù)據(jù)在傳輸過程中產(chǎn)生的錯誤而引起誤操作。

四、結(jié)論

通過Modbus總線，可以實(shí)現(xiàn)水泥行業(yè)中現(xiàn)場設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和集中控制，使操作人員遠(yuǎn)離惡劣的現(xiàn)場環(huán)境，提高了企業(yè)運(yùn)行效率，保障了員工的人身安全，提升了企業(yè)形象。

參考文獻(xiàn)：

[1]許杰.淺談Modbus現(xiàn)場工業(yè)總線技術(shù)在煤礦的應(yīng)用[J].中國科技博覽，2011（35）.