Modbus RTU串口通信在工业自动化系统中的应用.pdf

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1、第2期沈林晖．ModbusRTu串口通信在工业自动化系统中的应用207ModbusRTU串口通信在工业自动化系统中的应用沈林晖(中石化镇海炼化分公司，浙江宁波315207)摘要举例说明几种控制系统的Mo曲usRTu串口通信基本参数设置方法。几种不同的电气接口和站阎ModbusRTU串口通信的接线方式，以及ModbusRTu串口通信的软件鳊程组态等。关麓词自控系统ModbusRTu参数设置接线组态中圈分类号TH862+．7文献标识码B文章编号1000·3932(2014)02—0207一05ModbusRT

2、u串口通信技术成熟可靠、应用方便、实用性强，可以很容易地实现不同系统之间的数据通信，因此在工业自动化控制系统中被广泛应用，其应用特点在于：ModbusRTu串口通信开放透明，几乎所有的自动化控制系统都支持；ModbusRTu串口通信实现成本很低；使用Modb—usRTU串口通信技术，便于设备专利商设计可加密保护的专用控制系统，而不受用户其他系统的限制，这同样也有利于系统的标准化设计和集成，能够减少重复性劳动；通过ModbusRTu串口通信，可以大幅减少用户长距离铺设模拟信号电缆，降低电缆成本和人工布线成本

3、。采用ModbusRTu通信技术，随设备引进的控制系统可以很方便地与用户Dcs通信，从而实现用户所需要的指示、记录及报警等功能。笔者在简要介绍ModbusRTu通信技术工作原理的基础上，通过几个实例来说明几种控制系统的串口通信基本参数设置方法，几种不同的电气接口和站间串口通信的接线方式，以及串口通信的软件编程组态等。1ModbusRTU简介ModbusRTu通信协议是以主从(Maste卜slave)方式进行数据传输的，没有主站的请求从站不会发送任何数据。在主站和从站数据传输的过程中，主站一次只发送一个请求

4、报文到指定的从站，然后等待从站响应；从站得到请求报文后检查并分析数据包，然后执行报文的请求，之后再返回主站相应的响应报文；主站接收到响应报文检查数据包，无误之后再对接收的数据做相应处理，如果检查有误则重发请求报文。ModbusRTU串口通信总线上只允许有一个主站，从站可以有多个，而只有主站没有站地址。主站和从站之间的数据交换是通过功能码来控制的，不同的功能码访问不同的数据区，有的功能码是对状态位操作的，有的功能码是对16位寄存器操作的。功能码、数据区和用户级地址(十进制)之间的对应关系见表l。表l数据区用

5、户级地址表示法及访问权限用户只在西门子PLC的编程中用到功能码，而其余大多系统只需使用用户级地址就可以了。用户级地址“l”(0000l的简写)表示“数字量输出地址l”，对应的功能码是FC0l／FC05／FCl5；用户级地址“1000l”表示“数字量输入地址1”，对应的功能码是FC02；用户级地址“30012”表示“16位整型输入地址12”，对应的功能码是FC04；用户级地址“40012”表示“16位整型输出地址12”，对应的功能码是Fc03／Fc06／Fcl6。主站的请求报文包括从站地址、功能码、数据起始

6、地址和数据长度；从站的响应报文包括功能码、字节计数和寄存器数据。收稿日期：2013J06旬2208化工自动化及仪表第4l卷RS485ModbusRTu串口通信的电缆最长可达1．2km，电缆的实际允许长度与波特率有关，波特率越大(即传输速度越快)允许的电缆长度越短。需要长距离通信时，可以增加中继器来延长通信距离。2ModbusRTU串口通信的实现Rs485ModbusRTu串口通信一般采用两线制接线，可以实现多点双向通信，并且接线时一般会在总线两边的末端安装终端电阻，例如：Honey-wellTPs系统的M

7、odbusRTu串口通信，当总线的长度超过305m时要在总线的末端安装120Q的终端电阻。要实现ModbusRTu串口通信，首先要给主站和各从站设置一致的ModbusRTu串口通信的基本参数；然后由施工人员铺设通信电缆总线并连接到各站的电气接口上；最后由组态编程工程师对主站或从站进行程序编程或软件组态。2．1基本参数设置ModbusRTU串口通信的基本参数包括：波特率、数据位、停止位和奇偶校验。其中，波特率表示的是传输速率，数据位一般默认为8位，停止位一般设为1位(也有两位)，奇偶校验可选择无奇偶校验、奇

8、校验或偶校验。对于挂在同一条Mod-busRTU串口通信总线上的所有节点来说，这些基本参数都必须一致。每个控制系统都有参数设置界面，但所需设置的内容却不尽相同。PLC、TPS、TRICON和PKS的ModbusRTu串口通信基本参数的设置界面如图1～4所示。口，器d毋蔓鱼!堑圄Fc帆』即il茬嚣

9、稽∞．蛙15Fc0‘}L嘲ll啪#。秘l图1西门子PLC从站ModbusRTU串口通信基本参数设置界面RUXO冉TR3RUXORT一