Modbus协议在质量流量计组态软件中的应用

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1、Modbus协议在质量流量计组态软件中的应用1引言   Modbus协议由Modicon公司在1978年发明，是全球第一个真正用于工业现场的总线协议，Modbus具有开放，简单的重要特性，用户可以免费、放心地使用Modbus协议，不用交纳许可证费，也不会侵犯知识产权。Modbus帧格式简单、紧凑，用户使用容易，厂商开发便利。随着仪表和通信技术的发展，Modbus协议正向网络化发展，目前其于ModbusTCP/IP的通信正在工业以太网领域得到用户青睐。Modbus由于得到众多仪表厂家的支持，在PLC、智能仪表上的成功应用，使其成为

2、工业自动化领域的事实标准。近年来，各仪表厂家纷纷采用该标准，生产支持Modbus协议的产品，如横河，艾默生，E＋H，ABB等，尤其艾默生公司生产的流量仪表除保留HART协议外还向用户提供了基于Modbus协议的RS485通信接口，以支持远程通信。我厂是石油化工企业，现场使用的大多是流量式仪表－质量流量计，其中支持Modbus协议占大多数，在生产实践中，我们根据有关技术文献，利用高级语言开发了非常实用的流量计组态软件，具备Modbus的基本功能，可完成标零，校准，修改流量系数，故障诊断等功能，还支持网络和数据存储，为仪表的调校和维

3、护提供了快捷方便的工具。   2Modbus协议   Modbus协议在控制系统和设备之间采用类似短语的格式进行通信，所有发送的信息包均具有相同的格式。Modbus采用主从工作方式：主设备（Host）为智能终端或上位机，从设备（Slave）为多台遵守Modbus协议的智能仪表或变送器。每台设备可由用户设定地址以实现访问操作，地址范围为0－247，其中0为广播地址，所有从设备都可识别但不响应。Modbus要访问设备中的参数需要用户确定其参数的位置（地址），即读取、写入数据，需要明确该数据存放在哪个寄存器上。Modbus手册向用户提

4、供了设备中每个参数的具体位置，用户通过命令可以进行读、写有关“位”信息和“字节”信息。   Modbus协议建立的主设备查询格式：设备（或广播）地址、功能代码、所有要发送的数据、错误校验码。从设备回应消息也由Modbus协议构成，包括地址、功能代码、返回的数据和一错误检测域。如果在消息接收过程中发生错误，或从设备不能执行其命令，从设备将发回一错误消息。   如图1为主－从设备查询响应循环。   标准的Modbus协议使用两种模式进行通信：ASCII和RTU，这两种模式在报文结构、功能代码上相同，仅错误校验方法不同。    2.1

5、ASCII模式   当控制器设为在Modbus网络上以ASCII（美国标准信息交换代码）模式通信时，在消息中的每8Bit字节都作为两个ASCII字符发送，在ASCII模式下，消息均以“：”（十六进制3A）开始，以回车换行（十六进制0D和0A）结束。这种方式的主要优点是字符发送的时间间隔可达到1秒而不产生错误，ASCII模式通信要比RTU模式占用更多的空间，但编程、解码方便，ASCII消息帧格式如下：   字节格式：   1）采用十六进制，ASCII字符0…9，A…F。   2）消息中的每个ASCII字符都是由一个十六进制字符组成

6、。   3）字节中位的组成：1个起始位，7个数据位，1个奇偶校验位（无校验则无），1个停止位（有校验时）或2个停止位（无校验时）。   4）错误校验域，采用LRC校验（所有字节进行异或运算形成纵向冗余校验）   2.2RTU（RemoteTerminalUnit）模式   当控制器设为在Modbus网络上以RTU（远程终端单元）模式通信时，信息是以8位二进制方式传送的，这种方式的最大好处是在同等传输速率下，可以比ASCII模式传送较多的信息，该模式在智能仪表、PLC、DCS上普遍采用。   字节格式：   1）采用8位二进制，十

7、六进制数0…9，A…F表示。   2）消息中的每个8位域都是一个两个十六进制字符组成。   3）字节中位的组成：1个起始位，8个数据位，1个奇偶校验位（无校验则无），1个停止位（有校验时）或2个停止位（无校验时）。   4）错误校验域，采用CRC（循环冗余校验）   3协议帧格式   Modbus消息格式由地址、功能码、数据段、校验码等四部分组成，数据段内容根据主－从之间的关系可包括寄存器起始地址、寄存器数量、字节数、数据位等。主设备向从设备发送的请求称为主－从帧，由多个信息组成：从设备必须执行的功能代码，连续的或不连续的寄存器

8、地址，要处理项的数目，域中实际数据等。   例如，如果主设备需从设备中读取一组保持寄存器的值（功能代码03），数据域需指定起始寄存器以及要读取的寄存器数量。如果主设备向从设备的一组寄存器写入信息（功能代码10十六进制），数据域则指明要写的起始寄存器地址以及要写的