Modbus設(shè)備在機(jī)房溫度監(jiān)控系統(tǒng)中的應(yīng)用

白興甫

摘要：隨著信息化的發(fā)展，Modbus設(shè)備應(yīng)用越來越廣泛，本文介紹了Modbus 通信協(xié)議、Modbus 串行鏈路協(xié)議、MODBUS/TCP 協(xié)議，并結(jié)合工作實(shí)際介紹了一些標(biāo)準(zhǔn)Modbus模塊：ioLogik E2000、MB3280、DAM-3601等，以及這些模塊的使用方法和注意事項(xiàng)。

關(guān)鍵詞：Modbus；協(xié)議；模塊

中圖分類號(hào)：TP301 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-3044（2016）22-0193-02

Abstract： With the development of informatization， application of Modbus device is more and more widely， this paper introduces the Modbus communication protocol， Modbus serial link protocol， Modbus/TCP protocol， and connecting with the actual work introduces some standard Modbus modules： ioLogik E2000， MB3280， DAM - 3601， and the use of these module method and the matters needing attention.

Key words： Modbus； protocol； module

1 概述

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，也隨著無線局對(duì)信息化的重視，大功率短波發(fā)射機(jī)房?jī)?nèi)的設(shè)備自動(dòng)化程度越來越高，發(fā)射機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)、天線自動(dòng)化系統(tǒng)以及附屬設(shè)備溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)普遍應(yīng)用。在附屬設(shè)備溫度自動(dòng)控制系統(tǒng)開發(fā)過程中，采用廠商的標(biāo)準(zhǔn)Modbus模塊能大大縮短系統(tǒng)開發(fā)過程，本文結(jié)合實(shí)際開發(fā)過程，針對(duì)一些模塊的使用與大家探討交流。

2 Modbus協(xié)議介紹

Modbus 通信協(xié)議是 Modicon 公司在1979年開發(fā)的一種通信協(xié)議，是一個(gè)請(qǐng)求應(yīng)答的協(xié)議，也是一種串行的、非同步的通訊協(xié)議，支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)設(shè)備。MODBUS 是一項(xiàng)應(yīng)用層報(bào)文傳輸協(xié)議， 用于在通過不同類型的總線或網(wǎng)絡(luò)連接的設(shè)備之間的客戶機(jī)/服務(wù)器通信。Modbus 通信協(xié)議是一種真正開放、標(biāo)準(zhǔn)的、免收許可費(fèi)的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，現(xiàn)已成為一種公認(rèn)的通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)?；贛odbus 協(xié)議，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，從而可以集中監(jiān)控。

MODBUS 協(xié)議允許在各種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)內(nèi)進(jìn)行簡(jiǎn)單通信。各種設(shè)備包括PLC、HMI、驅(qū)動(dòng)程序、動(dòng)作控制、輸入/輸出設(shè)備都能使用 MODBUS協(xié)議來啟動(dòng)遠(yuǎn)程操作。這些設(shè)備可以在串行鏈路和以太 TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)的 MODBUS 上進(jìn)行通信。通過使用網(wǎng)關(guān)設(shè)備可以使不同的設(shè)備在使用 MODBUS 協(xié)議的總線或網(wǎng)絡(luò)之間進(jìn)行通信。Modbus 協(xié)議有 2 種傳輸模式即 RTU 模式和 ASCII 模式，一般工業(yè)智能設(shè)備都是采用 RTU 模式的Modbus 協(xié)議。

Modbus 串行鏈路協(xié)議是一個(gè)主-從協(xié)議。在同一時(shí)刻，只有一個(gè)主節(jié)點(diǎn)連接于總線，一個(gè)或多個(gè)子節(jié)點(diǎn) （最大編號(hào)為 247 ） 連接于同一個(gè)串行總線。由主節(jié)點(diǎn)發(fā)起通信，子節(jié)點(diǎn)在沒有收到來自主節(jié)點(diǎn)的請(qǐng)求時(shí)，從不會(huì)發(fā)送數(shù)據(jù)。子節(jié)點(diǎn)之間不會(huì)互相通信。

Modbus串行鏈路協(xié)議上幀格式如圖1所示，地址域?yàn)樽庸?jié)點(diǎn)地址，功能碼指明服務(wù)器要執(zhí)行的動(dòng)作，后面跟有表示含有請(qǐng)求和響應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)域。

在 TCP/IP 上的MODBUS 協(xié)議是一種報(bào)文傳輸服務(wù)，提供以太網(wǎng)上設(shè)備之間的客戶機(jī)/服務(wù)器通信，MODBUS 通信前需要建立客戶機(jī)與服務(wù)器之間的 TCP 連接，通信使用一種專用報(bào)文頭識(shí)別 MODBUS 應(yīng)用數(shù)據(jù)單元，這種報(bào)文頭稱為 MBAP 報(bào)文頭。幀格式如圖2所示。

3 典型模塊介紹

3.1 MOXA 以太網(wǎng)RTU控制器 ioLogik E2200

ioLogik E2000系列產(chǎn)品是一種新型的以太網(wǎng)RTU控制器，是一種智能以太網(wǎng)遠(yuǎn)程I / O設(shè)備，可以連接傳感器和開/關(guān)，基于PC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與設(shè)備控制，通過基于事件的PUSH通信方式，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集和報(bào)警。E2212配備有8路可設(shè)置的 DI/O 通道， 有最簡(jiǎn)單的本地控制邏輯程序Click&GO，Click&GO還支持一個(gè)特殊功能，即“繼電器計(jì)數(shù)”，可以提供繼電器開關(guān)的計(jì)數(shù)，實(shí)現(xiàn)繼電器報(bào)廢提醒功能，當(dāng)繼電器快要報(bào)廢時(shí)，事先提前通知維護(hù)人員替換繼電器從而避免系統(tǒng)失效。

在機(jī)房附屬設(shè)備溫度控制系統(tǒng)中，E2212可用來控制風(fēng)機(jī)、百葉窗等的開關(guān)和證實(shí)。使用E2212時(shí)要使用配置軟件進(jìn)行IP地址設(shè)定，在程序中建立SOCKET連接后，就可以發(fā)送相關(guān)命令進(jìn)行設(shè)備控制和檢測(cè)。

開命令：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06， 0x01， 0x05， 0x00，0x01，0xFF，0x00

MBAP 報(bào)文頭設(shè)備地址 功能碼寫 通道01 狀態(tài)：ON

關(guān)命令：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06，0x01，0x05，0x00，0x01，0x00，0x00

查詢開關(guān)狀態(tài)命令：

0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06， 0x01， 0x02， 0x00，0x00，0x00，0x08

MBAP 報(bào)文頭 設(shè)備地址 讀輸入 首地址 讀8個(gè)

3.2 標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)關(guān)MB3280

MB3280是標(biāo)準(zhǔn)的Modbus網(wǎng)關(guān)，它可以完成Modbus TCP和Modbus RTU/ASCII協(xié)議之間的轉(zhuǎn)換。同時(shí)支持16個(gè)Modbus TCP master連接，每個(gè)端口可以連接31個(gè)RTU/ASCII slaves設(shè)備，對(duì)于RTU/ASCII master最大可以支持 32個(gè)TCP slave。是為快速整合Modbus TCP和RTU/ASCII 網(wǎng)絡(luò)而設(shè)計(jì)的，使用MB3280，Modbus串口slave設(shè)備可以無縫地整合到現(xiàn)有的Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)中，并且Modbus TCP slave也可以和serial master正常通訊，使用MB3280最多可以管理62個(gè)串口slave節(jié)點(diǎn)，可以為每個(gè)通道的Modbus RTU或Modbus ASCII 配置不同的波特率，允許不同的Modbus網(wǎng)絡(luò)整合到一個(gè)Modbus TCP網(wǎng)絡(luò)上來。

在機(jī)房附屬設(shè)備溫度控制系統(tǒng)中，利用MB3280的網(wǎng)關(guān)轉(zhuǎn)換功能，可以把串口485的設(shè)備例如變頻器、溫度采集模塊等轉(zhuǎn)接到以太網(wǎng)中，方便現(xiàn)場(chǎng)布線，原有的設(shè)備控制命令只需要加上MBAP 報(bào)文頭即可正常使用。

3.3 溫度采集模塊DAM-3601

DAM-3601是一種遠(yuǎn)程數(shù)字化溫度采集系統(tǒng)，可同時(shí)連接128個(gè)數(shù)字溫度傳感器（共8通道，每路最多16個(gè)），以RS485方式同上位機(jī)通訊。模塊采用DC/24V直流供電，帶電源極性保護(hù)，測(cè)溫范圍：-55～+125℃，測(cè)溫距離：≤200m。DAM-3601可使用廠家提供的軟件進(jìn)行模塊地址的修改、傳感器編號(hào)、溫度查看等，也可以在程序中發(fā)送相關(guān)的命令進(jìn)行溫度的采集。

DAM-3601和數(shù)字溫度探頭DS18B20配合使用可用來測(cè)量環(huán)境溫度，DS18b20傳感器與模塊之間的導(dǎo)線連接應(yīng)選用絞線連接，如果現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境電磁干擾比較大，應(yīng)選用帶屏蔽的絞線進(jìn)行連接，距離超過50米，需要提供單獨(dú)的5V電源。如果DAM-3601與計(jì)算機(jī)的485串口連接，發(fā)送的相關(guān)命令為：

查詢溫度命令： 0x01， 0x03， 0x00，0x00， 0x00，0x08

模塊地址 讀 探頭首地址 讀8個(gè)探頭

若DAM-3601通過網(wǎng)關(guān)MB3280連接到計(jì)算機(jī)，查詢命令需要加上MBAP 報(bào)文頭。

查詢溫度命令為：0x00，0x00，0x00，0x00，0x00，0x06，0x01，0x03，0x00，0x00，0x00，0x08

3.4 串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器

串口服務(wù)器能夠?qū)S-232/485/422串口轉(zhuǎn)換成TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口，使得串口設(shè)備能夠立即具備TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口功能，連接網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。串口服務(wù)器與網(wǎng)關(guān)不同，串口服務(wù)器的串口只能連接一個(gè)串口設(shè)備，與設(shè)備連接后，控制命令與原來一樣。

3.5 DS18B20

DS18B20是常用的數(shù)字智能溫度傳感器，具有抗干擾能力強(qiáng)，精度高的特點(diǎn)。DS18B20溫度傳感器接線方便，多個(gè)DS18B20可以并聯(lián)在唯一的三線上，最多只能并聯(lián)8個(gè)，實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)多點(diǎn)測(cè)溫，測(cè)溫范圍：-55℃～+125℃。

4 結(jié)束語

MODBUS 協(xié)議應(yīng)用相關(guān)的模塊還有很多，但是只要模塊遵守MODBUS 協(xié)議，使用方法和控制命令就相似。使用這些標(biāo)準(zhǔn)模塊，可以快速的開發(fā)溫度控制系統(tǒng)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射機(jī)房附屬設(shè)備的自動(dòng)，使發(fā)射機(jī)更加穩(wěn)定運(yùn)行。

參考文獻(xiàn)：

[1] 李喜東，劉波濤，劉剛.Modbus RTU串行通訊協(xié)議在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的應(yīng)用[J].自動(dòng)化技術(shù)與應(yīng)用，2005，24（7）：73-76.

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