MODBUS(水厂).doc

ModBus RTU 通讯协议是 Modicon 公司的注册商标, 采用主从问答方式工作，是目前国际智能化仪表普遍采用的主流通讯协议之一[1]ModBus RTU 通讯协议有两种传输模式，分为 RTU 模式和 ASCII 模式，其中 RTU 模式信息帧中的 8 位数据包括两个 4 位 16 进制字符，相对于 ASCII 模式，RTU 模式表达相同的信息需要较少的位数，且在相同通讯速率下具有更大的数据流量因此通常情况下，一般工业智能仪器仪表都是采用 RTU 模式江阴长江斯菲尔公司生产的电力仪表大都采用 MODBUS RTU 通讯协议，允许一台主机和多台从机之间进行数据通信，在其生产的 CD194E 系列仪表通讯系统中，主机是微机（PC、工控机或 PLC）,从机是 CD194E 型仪表在该分散通讯系统中，允许总线挂接仪表多达 128 块，通讯距离可达到 1千 200 米通讯方式采用主机请求，从机应答，即：主机提出命令请求，从机接收数据后作数据分析，如果数据满足通讯规约，从机作数据响应 使用 CD194E 型网络电力仪表时，首先要进行通讯参数的设置：通过仪表上的编程键盘对仪表进行通讯参数设置：（1）仪表地址：设置通讯网络中从机（仪表）地址号，可以设置为 1～247。

（2）通讯速度：设置通讯网络中通讯速度，可选择通讯速度（波特率）为4800 或 9600下位机与上位机的通信波特率一般可自由设定，但必须保证上下机的通信波特率对应匹配 （3）数据格式：设置通讯网络中数据格式：1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位，可选择无校验位、奇校验位、偶校验位 （4）通讯协议：可选择字通讯或字节通讯网络连接如图 1 所示连接好仪表上通讯线（RS485：A+,B-） 连接线建议采用双绞屏蔽线，同时双绞屏蔽线的两端都接地，以减少现场干扰增加终端电阻 Z0=120Ω 可减少反射干扰，建议在通讯速度快（9600）或通讯距离较远的情况下（>700m）的情况下连接 主从机间的通讯约定：主机发送的每一帧数据由四个部分组成，分别为从机地址、命令字、信息字、校验码从机地址（1 个字节）是从机设备号，主机利用从机地址来识别进行通讯的从机设备，表明用户设置地址的从机将接收主机发送来的信息每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应回送命令字（1 个字节）是主机发送的功能码，告诉从机执行什么任务信息字（N 个字节）包括进行两机通讯中各种数据地址、数据长度、数据信息校验码（2 个字节）用于检测数据通讯错误，采用循环冗余码 CRC16。

主机利用通讯命令，可以进行读取点（保持寄存器）或返回值（输入寄存器）的操作保持寄存器和输入寄存器都是 16位（2 字节，即 1 个字）值，并且高位在前，这样寄存器中相同数据区域可以是字地址表示，也可以是字节地址表示若是字地址，主机就必须以字方式（通过 WORD 地址）发送命令给寄存器; 若是字节地址，主机就必须以字节方式（通过 BYTE 地址）发送命令给寄存器在上述两种方式下，若通讯正常，则从机返回相同的数据但若字地址与字节地址搞反将会得到错误结果或得不到从机响应MODBUS 通讯系统中以字节方式通讯为主CD194E 型仪表支持这两种方式MODBUS 通信协议在水厂供电系统中的应用摘 要：本文主要介绍了 Modbus 的通信功能， 以及 ModBus 的通讯总线在水厂生产过程中对电量监测的应用Modbus 通讯协议在水厂中应用既节省人力，降低生产成本;又能减少事故发生可能性，提高工作效率和生产安全性实际应用表明，该系统运行稳定可靠，安装维护简单方便，为水厂供电监测系统提供了一种较好的选择方案 关键词：网络电力仪表，Modbus 通讯协议，RS485 接口，供电系统Application of Modbus Communication Protocol in Water Plant Power Supply SystemAbstract：In this paper, the communication function of Modbus protocol and the application of its communication bus in the electric parameter measurement of water plant production process are narrated. The application of Modbus communication in water plant not only reduces the cost of production by saving labour power, but also improves work efficiency and production security by cutting down the possibility of accident occuring. Practical application indicates the system runs stably and reliably, whose installation and maintenance are simple and convenient .So the system offers a better choice for water power supply monitoring system.Keywords：network electric instrument, Modbus communication protocol,RS485 interface, power supply system1. 绪论在水厂生产中，维持恒压供水至关重要。

而要实现恒压供水，控制水泵转速意义重大， 水泵转速与供电系统有关，因此加强对供电系统监控，尤为必要传统的的供电监控都是在变配电室安排专人检查，实行三班倒即轮流值班工作制度，一天二十四小时不离人，既浪费人力，又不安全新的输配电系统期望在无人或少人值班的情况下，能自动记录电力参数的变异，掌握电力运转的品质当事故发生时，可以迅速掌握故障所在，减少查询时间，加速恢复正常供电基于上述目的，本文研究应用江阴长江斯菲尔公司生产的网络电力仪表构成供电监控系统，通过电压互感器和电流互感器监测三相电压、三相电流、有功功率、无功功率、频率和四象电能等电量该监控系统主机外接 RS485 接口，采用 MODBUS RTU 通讯协议，通过屏蔽双绞线以总线方式与网络电力仪表相联系如果上位机不带 RS485 接口，而只有 RS232 接口，可通过 RS232/485 转换器 连接合肥供水集团公司巢湖水源厂安装了该监控系统，运行一年来，没有发生过一次故障，实时性好，可靠性高，既节省了人力，提高了工作效率;又减少了事故发生的可能性，提高了生产安全性2. MODBUS RTU 通信协议ModBus RTU 通讯协议是 Modicon 公司的注册商标, 采用主从问答方式工作，是目前国际智能化仪表普遍采用的主流通讯协议之一[1]。

ModBus RTU 通讯协议有两种传输模式，分为 RTU 模式和 ASCII 模式，其中 RTU 模式信息帧中的 8位数据包括两个 4 位 16 进制字符，相对于 ASCII 模式，RTU 模式表达相同的信息需要较少的位数，且在相同通讯速率下具有更大的数据流量因此通常情况下，一般工业智能仪器仪表都是采用 RTU 模式江阴长江斯菲尔公司生产的电力仪表大都采用 MODBUS RTU 通讯协议，允许一台主机和 多台从机之间进行数据通信，在其生产的 CD194E 系列仪表通讯系统中，主机是微机（PC、工控机或PLC）,从机是 CD194E 型仪表在该分散通讯系统中，允许总线挂接仪表多达128 块，通讯距离可达到 1 千 200 米通讯方式采用主机请求，从机应答，即：主机提出命令请求，从机接收数据后作数据分析，如果数据满足通讯规约，从机作数据响应主从机间的通讯约定：主机发送的每一帧数据由四个部分组成，分别为从机地址、命令字、信息字、校验码从机地址（1 个字节）是从机设备号，主机利用从机地址来识别进行通讯的从机设备，表明用户设置地址的从机将接收主机发送来的信息每个从机都必须有唯一的地址码，并且只有符合地址码的从机才能响应回送。

命令字（1 个字节）是主机发送的功能码，告诉从机执行什么任务信息字（N 个字节）包括进行两机通讯中各种数据地址、数据长度、数据信息校验码（2 个字节）用于检测数据通讯错误，采用循环冗余码CRC16主机利用通讯命令，可以进行读取点（保持寄存器）或返回值（输入寄存器）的操作保持寄存器和输入寄存器都是 16 位（2 字节，即 1 个字）值，并且高位在前，这样寄存器中相同数据区域可以是字地址表示，也可以是字节地址表示若是字地址，主机就必须以字方式（通过 WORD 地址）发送命令给寄存器;若是字节地址，主机就必须以字节方式（通过 BYTE 地址）发送命令给寄存器在上述两种方式下，若通讯正常，则从机返回相同的数据但若字地址与字节地址搞反将会得到错误结果或得不到从机响应MODBUS 通讯系统中以字节方式通讯为主CD194E 型仪表支持这两种方式使用 CD194E 型网络电力仪表时，首先要进行通讯参数的设置：通过仪表上的编程键盘对仪表进行通讯参数设置：（1）仪表地址：设置通讯网络中从机（仪表）地址号，可以设置为 1～2472）通讯速度：设置通讯网络中通讯速度，可选择通讯速度（波特率）为 4800 或 9600。

下位机与上位机的通信波特率一般可自由设定，但必须保证上下机的通信波特率对应匹配3）数据格式：设置通讯网络中数据格式：1 个起始位，8 个数据位，1 个停止位，可选择无校验位、奇校验位、偶校验位4）通讯协议：可选择字通讯或字节通讯网络连接如图 1 所示连接好仪表上通讯线（ RS485：A+,B-）连接线建议采用双绞屏蔽线，同时双绞屏蔽线的两端都接地，以减少现场干扰增加终端电阻 Z0=120Ω 可减少反射干扰，建议在通讯速度快（9600）或通讯距离较远的情况下（>700m）的情况下连接图 1 网络连接3.应用 Modbus 实现电量监测电力测量包括高压电力计量和低压电量计量，其中高压部分包括进线相电压，相电流，全厂有功功率，无功功率及电度低压包括各主要电气设备的电压、电流和功耗由于电量监控点较多，而且分布较广，因此单独布线不仅增加了工程量，而且对于资源也是浪费，如果所选用的电力仪表具有通讯功能，不仅可以获得更完整的信息，而且节省了大量的布线原设计采用了点对点的连接，全部的电量监测量大约为 24 个数字量，42 个模拟量，需要 2 个 16 路DI，3 个 16 路 AI，不仅占用大量有限资源，而且信息无法满足监测的需要。

在改进中，决定采用总线通讯方式，利用双绞线来取代大量的点对点接线工作，通过 RS485 通讯接口，按照 Modbus 协议进行数据交换，既可以得到更详尽的信息，又降低了生产成本，同时远程调度打下了基础4.应用合肥市巢湖水源厂低压配电房安装了 7 台型号为 CD194E-2S4 型电力仪表，通过 RS485 口，用双屏蔽通讯线将它们与上位机连接起来，上位机选用的是研华工控机上位机的通信软件采用 VB6.0 的开发环境一般用 VB 开发串行通信程序有两种方法:一是利用 Windows 的通信 API 函数;另一种是采用 VB 标准控件Mscomm 来实现[2]利用 API 编写串口通信程序较为复杂，需要掌握大量通信知识，其优点是可实现的功能更丰富、应用面更广泛，更适合于编写较为复杂的低层次通信程序VB 通信控件 Mscomm 提供了功能完善的串口数据的发送和接收功能，Mscomm 控件具有两种处理方。