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1、MODBUS通信协议应用ModBus RTU通讯协议是Modicon公司的注册商标，采用主从问答方式T作，是LI前国际 智能化仪表普遍采用的主流通讯协议之一1。ModBus RTU通讯协议冇两种传输模式，分 为RTU模式和ASCII模式，其中RTU模式信息帧中的8位数据包括两个4位16进制字 符，和对于ASCII模式，RTU模式表达相同的信息需要较少的位数，且在和同通讯速率下 具有更大的数据流量。因此通常情况下，一般工业智能仪器仪表都是采丿URTU模式。江阴 长江斯菲尔公司生产的电力仪表人都采用MODBUS RTU通讯协议，允许一台主机和多台从 机Z间进行数据通信，在其生产的CD194E系列仪
2、表通讯系统中，主机是微机（PC、工控 机或PLC）,从机是CD194E型仪表。在该分散通讯系统中，允许总线挂接仪表多达128 块，通讯距离可达到1千200米。通讯方式采用主机请求，从机应答，B|J：主机提击命令 请求，从机接收数拯后作数据分析，如果数据满足通讯规约，从机作数据响应。使用 CD194E型网络电力仪表时，首先要进行通讯参数的设置：通过仪表上的编程键盘对仪表进 行通讯参数设置：（1）仪表地址：设置通讯网络中从机（仪表）地址号，可以设置为1 247o（2）通讯速度：设置通讯网络中通讯速度，可选择通讯速度（波特率）为4800或9600o下位机与上位机的通信波特率一般可自由设定，但必须保证
3、上下机的通信波特率对 应匹配。（3）数据格式：设置通讯网络中数据格式：1个起始位，8个数据位，1个停止 位，对选择无校验位、奇校验位、偶校验位。（4）通讯协议：对选择字通讯或字节通 讯。网络连接如图1所示。连接好仪表上通讯线（RS485： A+, B-）。连接线建议采用双绞 屏蔽线，同时双绞屏蔽线的两端都接地，以减少现场干扰。增加终端电阻Z0二120Q可减 少反射干扰，建议在通讯速度快（9600）或通讯距离较远的情况下（700m）的情况下连 接。主从机间的通讯约定：主机发送的每一帧数据由四个部分组成，分别为从机地址、命令 字、信息字、校验码。从机地址（1个字节）是从机设备号，主机利用从机地址来
4、识别进 行通讯的从机设备，表明用户设逍地址的从机将接收主机发送来的信息。侮个从机都必须 有唯一的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应冋送。命令字（1个字节）是主机 发送的功能码，告诉从机执行什么任务。信息字（N个字节）包括进行两机通讯中各种数 据地址、数据长度、数据信息。校验码（2个字节）用于检测数据通讯错谋，采用循环冗 余码CRC16。主机利用通讯命令，可以进行读取点（保持寄存器）或返回值（输入寄存 器）的操作。保持寄存器和输入寄存器都是16位（2字节，即1个字）值，并冃高位在 前，这样寄存器中和同数据区域可以是字地址表示，也可以是字节地址表示。若是字地 址，主机就必须以字方式（通过WO
5、RD地址）发送命令给寄存器;若是字节地址，主机就必 须以字节方式（通过BYTE地址）发送命令给寄存器。在上述两种方式下，若通讯正常， 则从机返冋和同的数据。但若字地址与字节地址搞反将会得到错误结果或得不到从机响 应o MODBUS通讯系统中以字节方式通讯为主。CD194E型仪表支持这两种方式。MODBUS通信协议在水厂供电系统中的应用发布时间：2009-06-03來源：吴 杰 打印该页摘要：本文主要介绍了 Modbus的通信功能，以及ModBus的通讯总线在水厂生产过程 中对电量监测的应用。Modbus通讯协议在水厂中应用既节省人力，降低生产成本；又能减 少事故发生可能性，提高工作效率和生产安
6、全性。实际应用表明，该系统运行稳定可靠， 安装维护简单方便，为水厂供电监测系统提供了一种较好的选择方案。关键词：网络电力仪表Modbus通讯协议,RS485接口,供电系统Application of Modbus Communication Protocol in Water PlantPower Supply SystemAbstract：In this paper, the communication function of Modbus protocol and the application of its communication bus in the electrie parame
7、ter measurement of water plant production process are narrated. The application of Modbus communication in water plant not only reduces the cost of production by saving labour power, but also improves work efficiency and production security by cutting down the possibility of accident occuring. Pract
8、ical application indicates the system runs stably and reliably, whose installation and maintenance are simple and convenient .So the system offers a better choice for water power supply monitoring system.Keywords：network electric instrument, Modbus communication protocol,RS485 interface, power suppl
9、y system1. 绪论在水厂生产中，维持恒压供水至关重耍。而要实现恒压供水，控制水泵转速意义重大， 水泵转速与供电系统有关，因此加强对供电系统监控，尤为必要。传统的的供电监控都是 在变配电室安排专人检查，实彳亍三班倒即轮流值班工作制度，一天二十四小时不离人，既 浪费人力，又不安全。新的输配电系统期望在无人或少人值班的情况下，能自动记录电力 参数的变异，掌握电力运转的品质。当事故发生时，可以迅速掌握故障所在，减少查询时 间，加速恢复正常供电。基于上述目的，本文研究应用江阴长江斯菲尔公司生产的网络电 力仪表构成供电监控系统，通过电压互感器和电流互感器监测三相电压、三相电流、有功 功率、无功功率
10、、频率和四象电能等电量。该监控系统主机外接RS485接口，采ffl MODBUS RTU通讯协议，通过屏蔽双绞线以总线方式与网络电力仪表相联系。如果上位机不带 RS485接口,而只有RS232接口，可通过RS232/485转换器连接。合肥供水集团公司巢湖 水源厂安装了该监控系统，运行一年来，没冇发生过一次故障，实时性好，可靠性高，既 节省了人力，捉高了工作效率;乂减少了事故发生的可能性，捉高了生产安全性。2. MODBUS RTU通信协议ModBus RTU通讯协议是Mod icon公司的注册商标，采用主从问答方式工作，是廿前国际 智能化仪表普遍采用的主流通讯协议之一1。ModBus RTU通
11、讯协议有两种传输模式，分 为RTU模式和ASCII模式，其中RTU模式信息帧中的8位数据包括两个4位16进制字 符，相对于ASCTT模式，RTU模式表达相同的信息需要较少的位数，冃在相同通讯速率下 具有更大的数据流量。因此通常情况下，一般工业智能仪器仪表都是采用RTU模式。江阴 氏江斯菲尔公司牛产的电力仪表大都采用MODBUS RTU通讯协议，允许一台主机和多台从机之间进行数据通信，在具生产的CD194E系列仪表通讯系统中，主机是微机（PC、工控 机或PLC），从机是CD194E型仪表。在该分散通讯系统中，允许总线挂接仪表多达128 块，通讯距离可达到1千200米。通讯方式采用主机请求，从机应
12、答，即：主机提出命令 请求，从机接收数据后作数据分析，如果数据满足通讯规约，从机作数据响应。主从机 间的通讯约定：主机发送的侮一帧数据出四个部分纽成，分别为从机地址、命令字、信息 字、校验码。从机地址（1个字节）是从机设备号，主机利用从机地址來识别进行通讯的 从机设备，表明用户设置地址的从机将接收主机发送來的信息。每个从机都必须有唯一的 地址码，并月只有符合地址码的从机才能响应回送。命令字（1个字节）是主机发送的功 能码，告诉从机执行什么任务。信息字（N个字节）包括进行两机通讯中各种数据地址、 数据长度、数据信息。校验码（2个字节）用丁检测数据通讯错误，采用循环冗余码 CRC16o主机利用通讯
13、命令，可以进行读取点（保持寄存器）或返回值（输入寄存器）的 操作。保持寄存器和输入寄存器都是16位（2字节，即1个字）值，并且高位在前，这样 寄存器中和同数据区域可以是字地址表示，也可以是字节地址表示。若是字地址，主机就 必须以字方式（通过WORD地址）发送命令给寄存器;若是字节地址，主机就必须以字节方 式（通过BYTE地址）发送命令给寄存器。在上述丙种方式下，若通讯正常，则从机返冋 相同的数据。但若字地址与字节地址搞反将会得到错谋结果或得不到从机响应。10DBUS通 讯系统中以字节方式通讯为主。CD194E型仪表支持这两种方式。使用CD194E型网络电力仪表时，首先要进行通讯参数的设置：通过
14、仪表上的编程键盘 对仪表进行通讯参数设置：（1）仪表地址：设置通讯网络中从机（仪表）地址号，可以 设置为1247。（2）通讯速度：设置通讯网络中通讯速度，可选择通讯速度（波特率） 为4800或9600。下位机与上位机的通信波特率一般可自由设定，但必须保证上下机的通 信波特率对应匹配。（3）数据格式：设置通讯网络中数据格式：1个起始位，8个数据 位，1个停止位，可选择无校验位、奇校验位、偶校验位。（4）通讯协议：可选择字通讯 或字节通讯。网络连接如图1所示。连接好仪表上通讯线（RS485： A+,B-） o连接线建议 采用双绞屏蔽线，同时双绞屏蔽线的两端都接地，以减少现场干扰。增加终端电阻 Z0
15、=120 Q可减少反射干扰，建议在通讯速度快（9600）或通讯距离较远的情况下（700m）的情况下连接。阻RS232/485转换最大距离1200M屏蔽双绞线12052图1网络连接3. 应用Modbus实现电量监测电力测量包活高压电力计量和低压电量计量，其中高压部分包括进线相电压，相电流， 全厂有功功率，无功功率及电度。低压包括各主要电气设备的电压、电流和功耗。由于电 量监控点较多，而且分布较广，因此单独布线不仅增加了工程量，而且对丁-资源也是浪费的量需过,如呆所选用的电力仪表具有通讯功能，不仅可以获得更完整的信息，而且节省了大量 布线。原设计采用了点对点的连接，全部的电量监测量人约为24个数字
16、量，42个模拟 ,需要2个16路DI, 3个16路AI,不仅占用大量冇限资源，而且信息无法满足监测的 要。在改进中，决定采用总线通讯方式，利用双绞线來取代人量的点对点接线工作，通 RS485通讯接II,按照Modbus协议进行数据交换，既可以得到更详尽的信息，乂降低 了牛产成本，同时远程调度打下了基础。4. 应用合肥市巢湖水源厂低压配电房安装了 7台型号为CD194E-2S4型电力仪表，通过RS485 口，用双屏蔽通讯线将它们与上位机连接起来，上位机选用的是研华工控机。上位机的通 信软件采用VB6. 0的开发环境。一般用VB开发串行通信程序有两种方法:一是利用 Windows的通信API函数;另一种是采用VB标准控件Mscomm來实现。利用APT编写串 口通信程序较为复杂，需要掌握大量通信知识，其优点是可实现的功能更丰富、应用而更 广泛，更适合于编写较为复杂的低层次通信程序。VB通信控件Mscomm提供了功能完善的 串口数据的发送和
