論ModBus通信技術(shù)在智能化儀器儀表中的應(yīng)用

何莫

【摘要】ModBus通信技術(shù)在智能化儀器儀表中的應(yīng)用具有非常重要的意義，因此需要重點(diǎn)加強(qiáng)研究?；诖?，本文分析了ModBus通信技術(shù)在智能化儀器儀表中的應(yīng)用。

【關(guān)鍵詞】ModBus通信技術(shù)；智能化儀器儀表；應(yīng)用

一、Modbus簡(jiǎn)介

Modbus協(xié)議是應(yīng)用在電子控制器上的一種通用語(yǔ)言，已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。Modbus采用主從應(yīng)答方式，即只有一個(gè)設(shè)備作為主機(jī)能主動(dòng)發(fā)送詢問(wèn)信息，其它設(shè)備都是作為從機(jī)響應(yīng)主機(jī)的命令或?qū)⑺璧男畔⒎祷刂林鳈C(jī)。Modbus協(xié)議有兩種傳輸模式：ASCII模式和RTU模式。同波特率下，RTU模式較ASCII模式能傳輸更多的數(shù)據(jù)，所以工業(yè)網(wǎng)絡(luò)大都采用RTU模式。此協(xié)議支持傳統(tǒng)的RS-232、RS-422、RS-485和以太網(wǎng)設(shè)備。許多工業(yè)設(shè)備，包括PLC，DCS，智能儀表等都在使用Mod-bus協(xié)議作為他們之間的通訊標(biāo)準(zhǔn)。

二、硬件配置

（一）PLC

CP341模塊式S7-300/400PLC中支持Modbus串行通信，CP341有一個(gè)通信口，接口類型可以選擇，可以插在分布式從站ET200M上使用，支持主站或者從站。CP341加載Modbus（RTU）格式通信協(xié)議，必須配置相應(yīng)軟件，在軟件中含有協(xié)議轉(zhuǎn)換器Dongle，使用時(shí)將Dongle插入CP341后面的插槽中。軟件的組態(tài)步驟如下：（1）新建項(xiàng)目，打開STEP7，選擇菜單“File”→“New”新建一個(gè)項(xiàng)目，在“Name”中輸入項(xiàng)目名稱。（2）插入一個(gè)“SIMATIC300Station”，然后對(duì)硬件進(jìn)行組態(tài)，按安裝順序依次插入機(jī)架、電源、CPU、CP341。（3）雙擊“CP341”欄，在彈出界面中點(diǎn)擊“參數(shù)”（parame-ters）按鈕，進(jìn)入?yún)f(xié)議選擇界面，選擇“Modbusslave”驅(qū)動(dòng)，連接PLCMPI接口使之成為聯(lián)機(jī)狀態(tài)，雙擊“l(fā)oaddrives”欄，加載ModbusRTU協(xié)議到通信處理器（Dongle）中。CPU必須處于“stop”模式，點(diǎn)擊“l(fā)oaddrives”欄，加載過(guò)程啟動(dòng)，完成后離線與在線的版本將匹配。（4）在線將組態(tài)數(shù)據(jù)和參數(shù)分配數(shù)據(jù)從編程設(shè)備下載到CPU，菜單命令PLC→下載（download）。下載CPU立即接受參數(shù)。

（二）DCS

DCS硬件包括SM3310和SM020。（1）SM020模塊和利時(shí)SM系列Modbus通訊模塊，同時(shí)支持Profibus-DP總線協(xié)議與Modbus協(xié)議，通過(guò)Profibus-DP總線與控制器進(jìn)行參數(shù)與數(shù)據(jù)交換實(shí)現(xiàn)DP從站功能，并通過(guò)Modbus協(xié)議接收或者發(fā)送Modbus數(shù)據(jù)包，支持功能碼01、02、03、04、05、06、0F、10。SM020模塊在Modbus一側(cè)既可以做Modbus主站，也可以做Modbus從站。支持的最大從站數(shù)必須同時(shí)滿足輸入/輸出數(shù)據(jù)長(zhǎng)度最多各1000byte，輸入/輸出數(shù)據(jù)之和最大1200byte，以及從站數(shù)目小于等于22的約束條件。SM020采用模塊化設(shè)計(jì)，整體為歐式插件結(jié)構(gòu)，機(jī)籠安裝卡銷固定，支持熱插拔。模塊與機(jī)籠槽位依據(jù)配套防混銷識(shí)別定位，有效防止錯(cuò)位對(duì)硬件造成的損傷。（2）SM3310是SM系列硬件產(chǎn)品的通用端子模塊。用過(guò)25芯傳輸電纜與對(duì)應(yīng)基隆地板連接，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)到功能模塊的相互轉(zhuǎn)接和傳遞。

三、ModBus通信技術(shù)在智能化儀器儀表中的應(yīng)用

ModBus以報(bào)文的形式傳輸信息。報(bào)文是網(wǎng)絡(luò)中交換與傳輸?shù)臄?shù)據(jù)單元，報(bào)文包含了將要發(fā)送的完整的數(shù)據(jù)信息，也是網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)膯挝?，傳輸過(guò)程中會(huì)不斷的封裝成分組、包、幀來(lái)傳輸，封裝的方式就是添加一些信息段，這些字段就是報(bào)文頭。

RTU（RemoteTerminalUnit）即遠(yuǎn)程終端模式，這種模式的典型報(bào)文格式如下。

RTU模式中，每個(gè)字節(jié)由11位組成，包括1個(gè)起始位、8個(gè)數(shù)據(jù)位、1個(gè)奇偶校驗(yàn)位和1個(gè)停止位，格式如下。

如果采用無(wú)校驗(yàn)格式，則校驗(yàn)位位置用停止位填充。最大的ModBusRTU報(bào)文長(zhǎng)度為256字節(jié)。在RTU模式中，每條報(bào)文前至少需要3.5個(gè)字符時(shí)間的空閑間隔將各報(bào)文區(qū)分開來(lái)，添加了這3.5個(gè)字符間隔的報(bào)文序列，構(gòu)成ModBusRTU的報(bào)文幀，如圖1所示。在每個(gè)報(bào)文的傳輸過(guò)程中，必須以連續(xù)的字符流發(fā)送報(bào)文內(nèi)容，如果兩個(gè)字符之間的空閑間隔大于1.5個(gè)字符時(shí)間，那么認(rèn)為此報(bào)文不完整，接收方接收到不完整的報(bào)文，將做被丟棄處理，不完整的報(bào)文如圖2所示。在進(jìn)行ModBusRTU模式程序設(shè)計(jì)時(shí)必須嚴(yán)格遵守這些時(shí)間要求和規(guī)定，否則將造成發(fā)送和接受的失敗。

總之，Modbus是應(yīng)用于工業(yè)控制器上的標(biāo)準(zhǔn)通信協(xié)議，數(shù)據(jù)的傳輸采用串行通訊，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)其的研究非常有必要，需要引起我們的重視。

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