MODBUS功能码与寄存器.doc

_0 引言 在攀钢电讯处低压配电系统中，采用“集中监控，分散检测”的原则，由中控室计算机和变电室配电柜组成实时工业控制网，将Modbus通信总线应用于低压配电系统电量的监测。由于所选用的ABB公司电力监测部件PMC916、RSI32具有标准Modbus通信接口，利用其本身的通信功能实现数据交换，不仅可以获得更完整的信息，而且节省了大量的布线。 1 现场总线数据通信网络的结构 本案例充分利用了现场总线技术的优点来设计、开发系统，并满足了系统对可靠性和灵活性的要求，其数据通信网络结构如图1所示。 图1 网络结构图 该系统现场总线网络结构为RS2485通信环网，通信介质为双绞线，通信协议为Modbus，配电柜进线电压、电流、功率因素、频率等遥测信号通过ABB 公司PMC916电力监测与控制装置检测，配电柜内断路器的工作状态等遥信信号通过ABB公司RSI32 检测，PMC916和RSI32作为RS2485通信网络的工作站节点，将采集的信号通过Modbus协议转换为控制信号传送到上位机，实现对电量信号的监控；上位PC机为研华工控机，监控软件选用的是国产软件组态王；RS2232 /RS2485转换器为研华公司4520通信模块。总线结构安全、简洁，具有很高的可靠性和实用性。 2 Modbus数据通信 2.1 数据格式 该系统采用的Modbus总线，是一种串行总线结构，在串行通信中，不论数据类型如何，它们都以帧的形式进行传输，其基本数据帧格式如下：地址码：8位地址码为通信传送的第一个字节。 这个字节表明由用户设定地址码的从机将接收由主机发送来的信息。每个从机都具有唯一的地址码，并且响应回送均以各自的地址码开始。主机发送的地址码表明将发送到的从机地址，而从机发送的地址码表明回送的从机地址。 功能码：8位，是通信传送的第二个字节。Modbus通信规约定义功能码为1127，ABB PMC916和RSI32只利用其中的一部分功能码。作为主机请求发送，通过功能码告诉从机执行什么动作。作为从机响应，从机发送的功能码与从主机发送来的功能码一样，并表明从机已响应主机进行操作。功能码对照如表1 所示。表1 功能码对照表 数据区：N8位，数据区包含需要从机执行什么动作或由从机采集的返送信息。这些信息可以是数值、参考地址等。例如，功能码告诉从机读取寄存器的值，则数据区必需包含要读取寄存器的起始地址及读取长度。对于不同的从机，地址和数据信息都不相同。 差错校验码：16位，主机或从机可用校验码进行判别接收信息是否出错。有时，由于电子噪声或其它一些干扰，信息在传输过程中会发生细微的变化，差错校验码保证了主机或从机对在传送过程中出错的信息不起作用。这样增加了系统的安全和效率。错误校验所有位采用CRC-16进行计算，计算中的多项式为 校验方法。 2.2 通信规约 当通信命令发送至PMC916、RSI32设备时，符合相应地址码的设备接通信命令，并除去地址码，读取信息，如果没有出错，则执行相应的任务；然后把执行结果返送给发送者。返送的信息中包括地址码、执行动作的功能码、执行动作后结果的数据以及差错校验码。如果出错就不发送任何信息。 3 Modbus实现电量监测 系统采用国产软件“组态王6.0”为上位监控软件，ABB公司的电力遥测遥信装置PMC916和RSI32为Modbus通信网络的从站， PMC916 和RSI32支持Modbus RTU 通信协议，通过在组态王中配置完成Modbus的通信功能，实现上位机与ABB PMC916和RSI32的数据交换。 具体配置如下： 由于PMC916和RSI32具有标准Modbus通信协议，在组态王中定义COM1设备时，选择PLCMod2iconModbus（RTU）串行，并按如下参数配置：波特率：9600bps数据位：8位校验位：1位（偶校验）停止位：1位 每台PMC916、RSI32配置唯一的设备地址，地址范围为132。 建立数据字典，定义通信数据的寄存器地址和数据类型。 组态王寄存器、数据类型说明如表2所示，所定义的寄存器与设备参数的对应关系如表3所示。表2 组态王寄存器、数据类型 表3 寄存器与设备参数的对应关系表 对应数据字典寄存器地址和设备寄存器地址 在调试过程中发现，使用Modbus协议时，定义组态王数据字典寄存器的地址时，比要读的设备的寄存器的实际地址加一，这一点相当重要。如： 寄存器：00017数据类型：BIT逻辑线圈：对应Modbus中的功能码为1 （读）或5（写），对应设备的寄存器地址为10016或50016（这要取决于所要执行的是写还是读操作功能）。 寄存器：10012数据类型：bit输入位寄存器：对应Modbus中的功能码为2（读），对应设备的寄存器地址为20011。执行的是读操作功能。 寄存器：30001数据类型：UINT输入寄存器：对应Modbus中的功能码为4（读），对应设备的寄存器地址为40000。执行的是读操作功能。 寄存器：40002数据类型：UINT输出（保持）寄存器：对应Modbus中的功能码为3（读）或6（写），对应设备的寄存器地址为30001或60001（这要取决于所要执行的是写还是读操作功能） 。 配置完成，总线系统上电设备工作过程如下：初始化硬件：初始化Modbus驱动器、初始化串行通信口；等待PMC916、RSI32配制命令；初始化模块寄存器；打开驱动端口。 以上工作完成后，上位PC就可与其节点进行实时通信，实现电量的监测。其监控主画面如图2所示。 图2 数据监测主画面 4 结束语本电力参数、信号监控系统充分利用了数据通信网络技术，在上位PC机的动态功能画面上可实现对配电站电量和信号的采集、监控、操作、记录和报警等功能。该系统符合当前控制的需求，真正实