modbus协议范文
时间：2023-03-28 14:45:45
导语：如何才能写好一篇modbus协议，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
关键词：现场总线；modbus协议；Profibus-DP协议；协议转换；电气隔离
中图分类号：TP393
文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2015）005-0148-04
作者简介：惠明坤（1989-），男，江苏徐州人，江苏大学计算机科学与通信工程学院硕士研究生，研究方向为嵌入式系统应用。
0 引言
随着计算机、通信、自动化等技术的不断发展，现场总线控制系统（FCS）正逐渐成为新型工业控制系统的发展方向。相对于集散控制系统（DCS）[1]，现场总线控制系统由于标准开放、可靠性高、实时性好等优点，迅速成为各大厂商和组织的研究热点，如今已成为推动工业控制系统朝着智能化、数字化、信息化方向发展的重要力量[2]。
现场总线控制系统在迅速发展的同时，也随之产生了一些问题。由于现场总线种类众多，至今仍未形成统一的标准，使得用户很难使用不同厂商、不同品牌的设备进行系统集成，这给现场总线技术的推广应用带来了很大困难[3]。因此，对不同总线集成化技术进行研究极具现实意义。
作为我国第一个现场总线技术国家标准，加上西门子等公司的大力支持，Profibus总线已成为当今使用最广泛的总线技术之一。Modbus总线由于其简单可靠、实时性强等优点，得到了众多厂商和用户的青睐，但其网络规模有限，网络处理能力较差。本文设计并实现了两种协议的转换模块，使得Modbus设备可以无缝接入Profibus-DP总线系统。模块具有较强的实时性和可靠性，有很好的推广使用价值。
1 总体设计
1.1 Modbus协议
Modbus协议是全球第一个用于工业现场的总线协议。Modbus串行链路协议采用主从通讯方式，并且提供功能码规定的服务[4]。Modbus是一种应用层报文传输协议，其传输模式分为RTU和ASCII两种。在相同的波特率下，RTU模式比ASCII模式具有更高的数据吞吐量。在RTU模式下，一个完整的报文帧最大不超过256个字节。两帧报文之间至少要有3.5个字符的时间间隔，同一报文两个字符之间的时间间隔应不大于1.5个字符时间[5]，否则将认为报文帧出错。
1.2 Profibus-DP协议
Profibus是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术，它是我国第一个总线技术国家标准，包括Profibus-DP、Profibus-PA、Profibus-FMS 3个子集[6]。Profibus-DP传输速率为9.6Kbps～12Mbps，每个DP系统包含3类站点：一类主站（M1）、二类主站（M2）和从站。其中，多主站系统中，主站之间采用令牌帧传递信息，得到令牌的站点可在一个事先规定的时间内拥有总线控制权，同时规定好令牌在各主站中循环一周的最长时间；主站和从站之间采用主从方式的分时轮询传输。理论上，每一段中最多可挂接126个站点。
1.3 系统总体结构
目前，对不同现场总线的集成化研究主要有以下几种方案：①采用OPC技术[7]和以太网技术集成多种总线，这种方法主要应用于过程控制级的现场总线协议转换；②采用从节点模块化实现多种总线集成，该方法主要是将多种总站的从站功能集中在一个模块上；③采用转换模块实现多种总线集成，这种方法主要是对不同总线协议转换问题的研究，适用于现场设备级的现场总线协议转换。本文采用第3种方法来实现Profibus-DP/Modbus协议转换。
设计完成的系统结构如图1所示，通过设计的协议转换模块，可以将Modbus设备无缝接入到Profibus-DP系统中，实现了协议之间的相互转换，大大降低了系统升级费用。
2 硬件实现方案
由于Profibus-DP是主站式总线控制机制，因而Profibus-DP与Modbus之间的转换是单向的，即为DP主站对Modbus从站的单向访问，或者是Modbus对DP从站的单向访问。对于前者，网关既是DP从站，同时也是Modbus主站；对于后者，网关既是Modbus从站，同时也是DP主站，本文设计的转换模块属于前者。转换模块的硬件原理如图2所示。
微处理器是整个模块的核心部分。本设计选择三星公司开发的微控制器S3C2440A，它采用了ARM920T架构核心，具备高性能、低功耗等优点，而且价格便宜，适用于嵌入式设备开发。
Profibus-DP从站的核心功能选择基于ASIC芯片的设计方案，不仅能减轻MCU的工作压力，同时也节省了系统开发时间，保证了模块运行时的稳定性和可靠性。本设计选用VPC3+C芯片，它集成了完整的DP协议。S3C2440a通过GPIO与VPC3+C芯片连接，同时，不采用数据/地址线复用的方式，以此来提高模块运行效率。S3C2440通过GPJ0-GPJ10与VPC3+C的11根地址线AB（0..10）连接，通过GPB0-GPB7与VPC3+C对应的数据线DB（0..7）连接，同时将VPC3+C的XWR、XRD、XCS、X/INT及XREADY引脚分别与MCU的GPF0-GPF4相连接。VPC3+C引脚连接如图3所示。
为了提高模块的抗干扰性，系统选择了带磁耦隔离的RS485收发芯片ADM2486，其速率高达20Mb/S，完全满足Profibus-DP的通信要求。与传统的光耦隔离相比，其简化了模块电路设计，同时大大降低了模块功耗。AMD2486的引脚TxD、RxD及RTS分别与VPC3+C的TxD、RxD及RTS引脚相连接。
3 软件实现方案
转换模块的作用是将Profibus-DP协议数据转换成Modbus协议数据，实现使用不同协议的设备之间的通信，完成生产控制要求。在实际工作时，当转换模块初始化完成后，即进入数据转换状态。每次通信都由Profibus-DP主站发起，然后发送到转换模块中的VPC3+C芯片上，由于VPC3+C集成了完整的Profibus-DP协议，因此对DP数据的处理并不需要MCU的参与[8]。VPC3+C处理完数据后，通知MCU取走数据。MCU收到主站数据后，将其转换成Modbus协议格式，然后发送给从站并等待从站响应。
从整个控制系统来看，主要包含3种通信过程：Profibus-DP主站与模块从站侧的通信、模块内部的数据转换，以及模块Modbus主站侧与现场从设备的通信。在主程序设计中，主要是对3种通信过程进行合理控制，以保证系统的可靠性和实时性。MCU及VPC3+C的初始化工作应当在数据交换之前完成。对VPC3+C的操作主要包括：允许中断、写入从站地址、设置模式寄存器、诊断缓冲区、参数缓冲区、配置缓冲区、地址缓冲区以及缓冲区的长度，最后设置输入输出缓冲区并取得其指针。主程序流程如图4所示。
由该流程图可以看出，MCU采用轮询方式读取VPC3+C中的数据。相对于中断的方式，轮询方式可以减少对Modbus侧通信的影响，有助于提高模块的转换效率。
由硬件设计部分可知，VPC3+C协议芯片通过X/INT引脚与S3C2440A芯片的GPC3引脚相连。在遇到异常情况时，VPC3+C将通过此引脚通知MCU。MCU通过读取中断寄存器的内容确定中断源的类型，然后调用相应的处理程序进行处理。VPC3+C的中断服务流程如图5所示。
转换模块中，Modbus和Profibus-DP之间的协议数据转换通过映射关系建立。转换模块中，设置了两块数据缓冲区，一块是Profibus-DP数据输入缓冲区，另一块是Profibus-DP输出缓冲区。Modbus主站侧将读取的数据写入到网络输入缓冲区，供Profibus-DP网络读取；Modbus写命令从网络输出缓冲区取出数据并发送到相应的Modbus从设备。在从缓冲区取用数据时，为了保证所使用的数据是最新的，采用单个缓冲的设计方式，以此来保证数据转换的实时性。同时，Modbus从设备取得数据后直接填充到协议芯片的输入缓冲区，转换模块读取Profibus协议数据后直接转换成Modbus协议数据进行输出，通过这种方式，数据转换效率有所提升。
在转换模块中，Modbus协议通过软件方式实现[9-10]。Modbus主站侧一方面将DP主站发送的数据通过Modbus协议格式发送给从站；另一方面将Modbus现场从设备的响应信息报告给DP主站。对于从站的响应信息，采取中断设计方式。由于工业现场对可靠性和实时性要求较高，而且数据量很大，采取中断的方式可以大大减轻MCU的负担[11]。数据输入中断服务流程如图6所示。
4 实验验证
本文采用西门子公司的S7300 PLC作为Profibus-DP主站[12]，利用PC端的Commix串口调试工具模拟Modbus从站设备进行实验。通过验证，转换模块能够有效地完成数据转换功能，达到了设计要求。
（1）在PLC创建数据区DB1、DB2。其中DB1为数据发送区，DB2为数据接收区。
（2）数据的发送和接收分别通过SFC15 “DPWR_DAT”和SFC14“DPRD_DAT”完成。
将DB1数据打包发送：
CALL "DPRD_DAT" //调用SFC14
LADDR ：=W#16#0 //接收输入起始地址
RET_VAL：=MW2 //错误代码
RECORD ：=P#DB2.DBX 0.0 WORD 8
将收数据存放到DB2：
CALL "DPWR_DAT" //调用SFC15
LADDR ：=W#16#0 //发送输出起始地址
RECORD ：=P#DB1.DBX 0.0 WORD 8 RET_VAL：=MW4 //错误代码
（3）调用SFC21将DB1和DB2中的数据初始化。
（4）保存组态信息后进行测试。
（5）通过转换模块发送数据01 03 00 00 00 08 44 0C，串口可以收到周期性发来的信息，如图7所示。
（6）在发送区输入响应数据帧，如图8所示。
（7）DB2数据块可以正确接收串口发送的信息，如图9所示。
5 结语
随着现代工业的不断发展，对生产控制的要求越来越高，现场总线因其标准开放、可靠性高、实时性强等优点，已成为自动控制发展的新方向。而总线标准不统一给用户系统集成带来了很大困难，因此对不同总线设备的集成化研究尤为重要。本文设计的Modbus/Profibus-DP转换模块所需要的硬件简单、稳定、可靠，且成本相对较低，同时在软件方面对协议数据转换的可靠性和实时性进行了优化，从而在硬件和软件两方面保证了通信的实时性和可靠性，具有一定的实用价值。
参考文献：
[1] 侯维岩，费敏锐.Profibus协议分析和系统应用[M].北京：清华大学出版社，2006.
[2] 章民融，秦艳华，徐亚锋.基于SPC3的Profibus-DP的研究与开发[J].计算机应用与软件，2008，2（8）：184-186.
[3] 张大海.Profibus-DP与CAN协议转换研究及其网关开发[D].武汉：武汉大学，2005.
[4] 华F.从Modbus到透明就绪：施耐德电气工业网络的协议、设计、安装和应用[M].北京：机械工业出版社，2009.
[5] 潘志刚，胡景泰，李强.基于Modbus的串口通信实现[J].工业控制计算机，2012，25（7）：79-80.
[6] 王建国，孙丰祥，李红梅，等.基于软件协议的Profibus-DP从站实现[J].化工自动化及仪表，2010，37（1）：66-69.
[7] 赵玮，金亚萍，张胜.基于OPC技术的应用程序实现[J].机电产品开发与创新，2009（3）：100-101.
[8] 夏琳琳，邱超，富兆龙，等.基于VPC3协议芯片的Profibus-DP接口适配卡的设计研究[J].化工自动化及仪表，2012（1）：1323-1327.
[9] 许波.Modbus通信协议的研究与实现[D].合肥：安徽大学，2010.
[10] 翁建年，张浩，彭道刚，等.基于嵌入式ARM的MOBUS/TCP协议的研究与实现[J].计算机应用与软件，2009，26（10）：36-39.
篇2
关键词：ARM；现场总线；ModBus协议；电平转换；驱动程序
中图分类号：TP368.1 文献标识码：A 文章编号：1009-3044（2013）19-4429-04
随着控制、计算机、通信、网络等技术的发展，信息交换沟通的领域正在迅速覆盖从现场设备到控制、管理、驱动、开发的各个层次。而其中的现场总线技术是其主要的组成部分，直接关系到工业控制集成系统性能以及系统的稳定可靠。
现场总线是一种连接智能现场设备和自动化系统的全数字化、双向传输、多分支结构的串行通信网络。现场总线的关键标志是能够支持双向、多节点、总线式的全数字通信。
本设计的主要工作是采用基于ARM7内核的高性能处理器LPC2131作为主控芯片，并使用了专用的总线协议芯片AD2483，实现ModBus现场设备与异构系统之间的数据传输与协议转换。该协议转换模块系统框图如图1所示。
1 协议转换模块介绍
1.1 模块工作原理
协议转换模块的功能是完成现场ModBus设备数据的采集和数字化处理，并将转换后的结果通过异构系统的内部总线传送到上层控制系统。同时实现上层控制系统对现场设备的控制与配置。
该模块采用RS-485电平转换芯片，该芯片自带电气信号隔离，信号调理技术。该模块提供通信检测显示功能，可提供独立隔离的24VDC供电电源输出，用于现场ModBus设备的工作电源。图2为模块系统总体结构框图。
1.2 ModBus通讯规约
在各种不同的系统通信中，ModBus协议是一种在工业领域被广泛应用的、真正开放的、标准的网络通信协议，通过该协议，不同厂家的现场设备可以实现数据通信。
ModBus可编程控制器之间可以相互通讯，也可与不同网络上的其他设备进行通讯。网络信息存取可由控制器内置的端口，网络适配器和网关等设备实现。该协议定义了控制器能识别和使用的信息结构。当在ModBus网络上进行通讯时，协议能使每一台控制器知道它本身的设备地址，并识别对它寻址的数据，决定应起作用的类型，取出包含在信息中的数据和资料等，控制器也可组织回答信息，并使用ModBus协议将此信息传送出去。
在其他网络上使用时，数据包和数据帧中也包含着ModBus协议。网络控制器中有相应的应用程序库和驱动程序，实现嵌入式ModBus协议信息与此网络中用子节点设备间通讯的特殊信息帧的数据转换。
ModBus采用主从方式，若一台控制器作为主机设备发送一个信息，则可从一台从机设备返回一个响应，类似，当一台控制器接受信息时，它就组织一个从机设备的响应信息，并返回至原来发送信息的控制器。
2 硬件电路设计
2.1 电源电路
电源电路模块主要对模块的电源部分进行处理，将工控行业普遍采用的直流24VDC的输入转变为模块CPU需要的5VDC和3.3VDC，同时进行EMC防护。该模块在输入电压出增加了防雷击浪涌电路和支持热插拔电路，使用的主要器件是LT4356-1。电源电路图如图3：
LT4356-1浪涌抑制器可保护负载免遭高电压瞬变的损坏。它能够通过控制一个外部N沟道MOSFET的栅极以在过压过程中调节输出。输出被限制在一个安全的数值上，从而允许负载继续运行。LT4356-1还监视VCC和SNS引脚之间的电压降，以防止遭受过流故障的影响。一个内部放大器用于把电流检测电压限制为50mV。
2.2 主控电路
微控制器电路为ARM控制器的可靠稳定工作提供硬件环境，包括ARM控制器的时钟电路、复位电路等部分。复位电路采用上电复位方式，并且备有按键复位操作，方便用户调试使用。
2.3 电平转换电路
电路完成现场485信号与控制器LPC2131之间的电平转换功能。图4是RS-485转换电路。
RS-485转换电路采用485转换芯片ADM2483。
ADM2483是ADI（Analog device，inc）公司推出的基于其专利iCoupler磁隔离技术的隔离型RS-485收发芯片。内部集成了三通道的数字隔离器、带三态输出的差分驱动器和一个带三态输入的RS485差分接收器。节点数可允许多达256个，最高传输速率可达500Kbps。 iCoupler磁隔离技术是ADI公司的一项专利隔离技术，是一种基于芯片尺寸的变压器隔离技术，它采用了高速CMOS工艺和芯片级的变压器技术。所以，在性能、功耗、体积等各方面都有传统光电隔离器件（光耦）无法比拟的优势。ADM2483采用具有短路电流限制的限摆率驱动器，较低摆率降低了不恰当的终端匹配和接头产生的误码。集成的热关断电路可将驱动器输出置为高阻状态，防止过度的功率损耗。
3 软件程序设计
系统上电后，协议转换模块需要系统初始化，初始化操作主要完成系统各个软件模块的准备工作已经相应接口的驱动程序。之后要进行写入指令和写入数据的步骤。
整个软件结构由几个主要的软件的模块组成，分别是main（）函数，get_order（）函数和exchange（）函数。
3.1 main（）函数设计说明
该函数为整个软件架构的主函数，在进入主函数之前，由编译器自动加载了硬件的堆栈和中断向量配置文件。当配置完成后，程序自动跳入主函数开始执行。主函数的代码为顺序执行，模块除数据通信功能的其他所有功能都在主函数中实现，图5是主函数的程序流程图。
3.2 get_order（）函数设计说明
get_order（）函数作用是将异构系统总线收到的数据转换到ModBus发送缓冲区中准备发送给现场的ModBus设备。在转换时要严格按照标准ModBus-RTU格式进行。图6是该函数的程序流程图。
3.3 exchange（）函数设计说明
exchange（）函数作用与get_order（）函数刚好相反，exchange（）函数将现场ModBus设备采集到的数据按照异构系统总线协议方式存入到主控制器中。
4 结论
本文通过基于ARM内核的高速微处理器LPC2131的ModBus协议转换模块进行介绍，在此基础上完成了硬件设计与软件搭建，通过编写控制器软件程序实现了现场ModBus设备与异构系统的数据通信和电平转换。实践结果表明，该设计硬件结构简单，运行稳定可靠，软件开发周期短，满足现场设备数据通信以及协议接口驱动的需要。
参考文献：
[1] 蒲靖荣，杜开勋，朱占青，等.基于网络和ModBus协议的远程监控系统[J].自动化仪表，2009，30（7）：52-57.
[2] 马忠梅，籍顺心，张凯，等.单片机的C语言应用程序设计[M].北京：北京航空航天大学出版社，2007：290-291.
[3] 李海涛，仪维，吴筱坚，等.PIC单片机应用开发典型模块[M].北京：人民邮电出版社，2007.
[4] 卢颖，钟联炯.以太网交换机运行机制及其仿真研究[J].西安工业学院学报，2004，24（1）.
篇3
关键词：Modbus协议；电流检测；转速检测；棉花加工；测控系统
中图分类号：TP277；TS113 文献标识码：A 文章编号：0439-8114（2016）11-2913-04
DOI：10.14088/ki.issn0439-8114.2016.11.052
棉花加工的生产过程是指由原料子棉开始到制成产品皮棉、短绒等的全部劳动过程[1]，其工艺主要由子棉预处理、轧花、皮棉清理、集棉、打包、剥绒六个环节组成。在子棉预处理、轧花、皮棉清理和集棉环节，由于棉花喂给不均匀、子棉回潮率大等原因，存在加工设备堵棉、皮带断裂等故障。随着中国近年棉花产量不断提高，传统的继电器与单一的PLC的控制模式，检测信息速度慢且信息量少[2]，致使加工设备很难同步协调工作，继而造成加工设备故障率高、故障处理时间长，严重影响了棉花加工的产量与质量。
本研究设计的棉花加工测控系统，根据Modbus协议简单、实施容易等特点，解决棉花加工过程中存在的设备故障率高、故障处理时间长的问题。通过测控系统的使用，降低了棉花加工过程的设备故障率，缩短了故障处理时间，提高了棉花加工产量与质量。
1 Modbus协议及其分析
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言，通过此协议，控制器及相互之间经由网络和其他设备之间可以通信[3-5]。Modbus协议包括ASCII、RTU、TCP等，并没有规定物理层。协议的物理层可以是RS-232、RS-422、RS-485或TCP。与其他总线标准相比，Modbus协议具有协议简单、实施容易、性价比高、可靠性好等优点，在工业自动化领域获得了越来越广泛的应用[6，7]。
Modbus协议采用主从方式定时收发数据。在实际使用中，如果某Slave站点断开后（如故障或关机），Master端可以加以诊断；而当故障修复后，网络又可自动接通。因此，Modbus协议的可靠性较高[8]。在Modbus协议中，有多种协议代码，本研究主要使用以下4种功能代码（表1）。
2 测控系统设计
2.1 测控系统硬件组成
测控系统主要由上位机、触摸屏与控制器、传感器等几部分组成。上位机实现棉花加工数据的存储、统计功能；触摸屏与控制器实现数据分析判断、控制、传输、显示功能；传感器实现数据检测、传输功能；LED显示屏实现车间加工设备运行状态及故障报警功能。棉花加工测控系统组成框图如图1所示。2.2 Modbus传感器设计
Modbus传感器设计包括电流检测装置设计和转速检测装置设计。电流检测装置和转速检测装置主控芯片均采用宏晶科技生产的STC15F2K60S2单片机。
STC15F2K60S2系列单片机是STC生产的单时钟的单片机，是高速、高可靠、低功耗、超强抗干扰的新一代8051单片机，指令代码完全兼容传统8051，且速度快8～12倍。内部集成高精度R/C时钟（±0.3%），±1%温飘（-40～+85 ℃），常温下温飘±0.6%（-20～+65 ℃），5 MHz～35 MHz宽范围可设置，可彻底省掉外部昂贵的晶振和外部复位电路[9]。
2.2.1 电流检测装置设计 电流检测装置实时检测加工设备的电流值，并把测得的电流值通过Modbus RTU协议发送给PLC控制器，电流检测装置可实现16路电流的检测。
电流检测装置主要由STC15F2K60S2、16路模拟量转换电路、A/D采样、DC/DC降压电路、光耦隔离电路、RS-485电路组成。装置结构图如图2所示。由于电流检测装置安装的配电房存在多种干扰源，为了确保检测装置数据传输的稳定性，在电流检测装置的通讯电路中增加光耦隔离电路，实现RS-485通讯电路的电气隔离。
2.2.2 转速检测装置设计 转速检测装置实时检测加工设备关键部位的转速值，并把所测转速值通过Modbus RTU协议发送给PLC控制器，以供控制器对加工设备工况进行判断。
转速检测装置主要由STC15F2K60S2、脉冲信号检测电路、DC/DC降压电路、数码管显示电路、光耦隔离电路、RS-485电路组成。装置结构图如图3所示。转速检测装置安装在车间加工设备上，为了方便加工人员及时掌握所测加工设备的转速值，设计转速检测装置时增加数码管显示电路，实时显示转速值。同样，为了确保通讯的稳定性，在转速检测装置的通讯电路中，增加光耦电气隔离电路，增强通讯的可靠性。
2.3 测控系统数据分析设计
棉花加工设备在工作过程中，常会出现堵棉、皮带或链条断裂、主轴失稳等故障，通过研究与分析可知，根据电流和转速的变化率，可区分出加工设备不同的工作状态，具体如下。
1）当加工设备正常工作时，其电流和转速变化曲线如图4所示。从图4可以看出，转速曲线和电流曲线几乎为一条直线。因此，在加工设备正常工作时，电流变化率di/dt≈0，转速变化率a≈0。
2）当加工设备出现堵棉现象时，其电流曲线和转速曲线如图5所示。从图5可以看出，转速曲线迅速下降为0，电流曲线迅速上升，达到一定值时保持不变，当加工人员关断加工设备电源后，电流曲线逐渐降低为零。因此，在加工设备电机出现堵转后的有限时间内，电流变化率di/dt0。
3）当加工设备出现皮带或链条断裂现象时，其电流曲线和转速曲线如图6所示。从图6可以看出，转速曲线迅速下降为0，电流曲线缓慢下降，下降到一定值时保持不变。因此，在加工设备电机出现皮带或者链条断裂现象后的有限时间内，电流变化率di/dt
4）当加工设备出现主轴失稳现象时，其转速和电流曲线如图7所示。从图7可以看出，电流曲线和转速曲线呈周期性变化。因此，在加工设备出现主轴失稳现象时，电流变化率|di/dt|>0，转速变化率|a|>0。
通过以上分析可以看出，测控系统控制器通过计算检测的加工设备电机的电流变化率和设备关键部位转速变化率，根据电流变化率和转速变化率的不同，判断出加工设备的工作状态，进行相应的控制和其他处理。
2.4 测控系统控制流程设计
测控系统通过传感器实时采集子棉预处理、轧花、皮棉清理、集棉工艺环节加工设备的电流值与转速值，通过Modbus RTU协议把数据传输给PLC控制器；PLC控制器对检测的电流值与转速值进行综合分析判断，把检测数据和判断结果通过Modbus RTU协议传输给触摸屏，触摸屏显示数据，并通过Modbus TCP协议把数据传输给上位机；上位机软件对数据进行存储和统计，然后把统计结果提供给管理人员。
在子棉预处理环节，当加工设备出现故障时，PLC控制器控制自动喂花机的电机停止工作，停止喂花；在轧花、皮棉清理、集棉环节，当加工设备出现故障时，PLC控制器控制轧花机开合箱电机开箱，停止轧花；在加工设备出现故障时，PLC控制器控制LED屏显示器控制器，实现车间LED显示屏故障报警显示。测控系统控制流程如图8所示。
3 上位机软件设计
上位机软件为测控系统统计软件。软件采用VC6.0开发环境，使用SQL Server 2000数据库。SQL Server 2000数据库功能允许用户透明地查询和操作远程数据库实例的数据，并使应用程序看起来只有一个大型的集中式数据库，用户可以在任何一个场地执行全局应用，具有数据分布透明性和逻辑整体性等特点。
上位机负责统计、存储车间内所有采集的数据；统计车间加工设备故障原因、故障时间、故障率。上位机软件与车间触摸屏通过Modbus TCP协议通讯，把所采集的数据存储在SQL server 2000数据库中，并对数据进行处理。
进入主界面后，可以选择查看所检测加工设备的电流曲线与转速曲线，当加工设备出现故障时，可在故障报警界面查看故障原因、故障处理时间等相关故障信息。
4 小结
基于Modbus协议的棉花加工测控系统，在新疆生产建设兵团第六师新湖总场新旺社区棉花加工厂安装使用，将棉花加工设备的参数检测、分析判断与自动控制相结合，降低棉花加工设备故障率10%，缩短故障处理时间30%，提高了生产效率；基于Modbus协议的棉花加工测控系统，实现了加工过程设备故障率、故障原因统计，为管理人员生产决策提供数据支撑。
随着棉花加工测控系统的进一步完善，以及系统的推广使用，将为棉花加工过程的信息化、智能化生产奠定了基础。
参考文献：
[1] 徐炳炎.棉花加工新工艺与设备[M].北京：机械出版社，2002.
[2] 张 顺，张锦石.机采棉加工微电脑智能控制系统[J].中国棉花加工，2014（2）：17-19.
[3] 何凌霄，林凡强.基于MODBUS协议网络的多点火灾测控系统[J].电子科技，2013（9）：148-151.
[4] 邓元生. 基于单片机的MODBUS总线协议实现技术研究[D].长沙：中南大学，2009.
[5] 陈 铭.基于MODBUS协议的设备和PLC实现通讯的研究[J].湖南科技学院学报，2009，30（4）：60-62.
[6] 张世界，蒋 健，宋 彬.一种基于Modbus协议的多总线工业测控系统[J].今日电子，2012（1）：55-57.
[7] 王小鹏，张九强.MODBUS在智能保护装置上的应用[J].煤矿机械，2011（1）：190-192.
篇4
关键词:Modbus协议;交流电压峰值;MSP430F449;MAX1270
中图分类号:TB971,TP368.1文献标识码:B
文章编号:1004-373X(2009)10-146-03
Design of AC Voltage Peak Detection Instrument Based on Modbus-RTU
WANG Jichang
(Seismic Geophysical Company of Shengli Oil Field,Dongying,257100,China)
Abstract:The peak voltage detection of AC is an important index in industry power safety monitoring.AC voltage peak detection system based on hardware of MSP449,MAX1270 and RS 485,and protocol of Modbus-RTU are introduced.This system have been used in AC voltage peak detection successfully.This system has advantages of portable,low power and so on.Meanwhile,it is easy to interface with PC or controller in accordance with Modbus-RTU protocol to construct remote monitoring and control system conveniently.
Keywords:Modbus protocol;AC voltage peak;MSP430F449;MAX1270
收稿日期:2008-10-23
0 前 言
交流电压峰值是指交流电压的最大值(正峰值)或最小值(负峰值),是工业生产过程中一个非常重要的参数。为保证用电设备的安全,对供电电压的峰值[1]进行检测具有重要意义。测量峰值的方法主要有示波器法、间接计算法、专用峰值表法。利用示波器虽然可直观地显示电压的波形和峰值,但在成本和便携性上示波器均不能作为现场监视设备;间接计算法只适用于标准正弦波,实用性不大;专用峰值表大都存在体积较大,携带不便,且与电脑或控制设备相连不便的缺点。针对以上缺点,采用MSP430[2]系列单片机、MAX1270模/数转换器,并利用Modbus-RTU协议,成功地开发出了低成本、便携、智能的峰值表设备。
1 测量原理
由于供电电网的波动及电网的电压波形是一种非标准正弦波,其峰值不能通过平均值或有效值间接计算。该系统采用对非标准正弦波在一个周期内多次采样,并通过冒泡法比较采样值,得到电压的最大值或最小值作为其正峰值和负峰值。显然只要采样密度适当,完全可以得到真实的电压峰值。我国交流电的频率为50 Hz,设计中采样频率设置为10 kHz,即每个交流波形周期中采样200次,足以正确地反映出电压的变化情况,从而确定电压的峰值。
2 硬件设计
设计中,以MSP430F449[3]单片机、MAX1270模/数转换器为主要器件。前端A/D输入采用电阻分压方式将交流电进行降压;采用RS 485芯片作为通信接口芯片,硬件框图如图1所示。
图1 硬件框图
2.1 A/D输入调理保护电路设计
以220 V交流电为例,其理论峰值电压为311 V,但考虑到电网波动、正弦波失真等,电压峰值很可能超过311 V,这时可根据工作经验和实测情况,选定一个电压值作为电压可能达到的最大值,假定为500 V。如果MAX1270的输入范围设置为±5 V,则分压电阻的分压比应设置为100∶1。分压后的电压经过运放缓冲后作为A/D芯片的输入,为保护后级A/D转换芯片,设置两个稳压二极管组成限幅电路。输入调理电路如图2所示。
图2 A/D输入信号调理保护电路
2.2 A/D转换电路
A/D转换电路采用MAX1270[4]芯片,MAX1270是8通道、多量程双极性输入、串行输
出、逐次逼近型12位A/D转换器,最高采样率为110 kS/s。在单+5 V电源供电下,可通过编程实现±5 V,±10 V,5 V,10 V量程。其中,双极性输入十分适合作为交流电压测量。
MAX1270转换电路如图2所示,由MSP430F449的I/O口线控制MAX1270的串行接口。由于MAX1270在5 V电压供电下,输出4.5 V以上高电平,而MSP430F449的I/O口电平为3.3 V,因此必须附加一个接口芯片,以实现5~3.3 V的电平转换,这里采用MAX3001双向电平转换芯片。A/D转换电路如图3所示。
2.3 RS 485接口电路
该设计采用RS 485总线[5],可通过电缆或光纤将信号有效地远传上千米,配合Modbus-RTU协议,可方便地与符合Modbus-RTU协议的控制设备连接。设计中采用MAX3485芯片作为RS 485接口芯片,电路如图4所示。
图3 A/D转换及电平转换电路
图4 RS 485接口电路
3 软件设计
设计中,主要的软件模块包括A/D转换,Modbus-RTU协议和串口编程。对于串口编程不再赘述,主要对MAX1270[6]和Modbus-RTU[7]协议进行说明。
3.1 MAX1270编程
MAX1270的控制字格式如表1所示,最高START为起始位,保持为“1”;SEL2~SEL0为输入通道选择位;RNG,BIP分别为量程和极性选择位;PD1和PD0为掉电和时钟模式选择位。各位的具体意义请参考MAX1270数据手册。该设计中,MAX1270设置为:量程10 V,双极性输入(即实现±5 V测量)、外部时钟25 CLK/s正常操作模式,使用通道CH0作为输入通道,控制字的格式为10000101。
表1 MAX1270控制字
BIT7(MSB)BIT6BIT5BIT4BIT3BIT2BIT1BIT0(LSB)
STARTSEL2SEL1SEL0RNGBIPPD1PD0
/*函数:max1270_ACQ()功能:读取A/D转换数据*/
unsigned int max1270_ACQ()
{
unsigned char cmd;
cmd=0x85;//双极性正负5 V输入范围,通道0,常规操作、外部时钟模式
unsigned char t=8;
do//写入控制字
{
max1270_CLK_CLR;
_NOP();
if((cmd & 0x80)==0x80)
max1270_DI_SET;
else
max1270_DI_CLR;
cmd
_NOP();
max1270_CLK_SET;
_NOP();_NOP();
}
while (--t!= 0);
max1270_DI_CLR;
//等待转换完成
for(int i=5;i>0;i--)
{
max1270_CLK_CLR;//时钟下降沿
_NOP();_NOP();
max1270_CLK_SET;//时钟上升沿
_NOP();_NOP();
}
//读出转换结果
unsigned int dat=0;
t=12;
do
{
max1270_CLK_CLR;
_NOP();
dat
if(max1270_DO)//DO的输出为1
dat++;
max1270_CLK_SET;
_NOP();
}
while (--t!=0);
_NOP();_NOP();
max1270_DI_CLR;
max1270_CLK_CLR;
_NOP();_NOP();
return dat;
}
3.2 Modbus-RTU协议
Modbus协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议,控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其他设备之间可以通信。Modbus-RTU是Modbus[8]协议的一种传输模式,在该模式下,消息中的每个8 b包含2个4 b的16进制字符。Modbus协议的核心程序是CRC校验[9]程序的编写。该系统中采用CRC-16校验法,具体程序实现如下:
//CRC生成和校验:用于CRC生成和校验,其中frame为数组指针,n为数据个数//
unsigned int CRC(unsigned char *frame,int n)
{
int i,j;
unsigned int flag,crc;
crc=0xffff;
for(i=0;i
{
crc^=*frame++;
for(j=0;j
{
flag=crc&0x0001;
crc>>=1;
crc&=0x7fff;//crc高位补零
if(flag)
{
crc^=0xa001;//crc xor A001
}
}
}
flag=crc%256;//取模求余得到crc低字节
i=(crc-flag)/256;
crc=flag*256+i;//高低字节交换
return(crc);
}
3.3 其他重要子程序
程序中采用定时器中断触发每次采样,保证采集周期的精度,同时每次采集时都以过零点作为采集数据的开始。这两点都有利于提高系统精度。
//定时器设置
CCR0=399;//400×0.25 μs=0.1 ms,即采样周期
设定为10 kHz(10 k/50=200)
TACTL=TASSEL_2+MC_1+TACLR;//MCLK=4 M,Up Mode,CCTL0=CCIE;//CCR0中断使能
//正过零点判断
if(AD_Result
Start_Flag=1;//Start_Flag为开始存储数据的标志
else
Start_Flag=0;
4 测试结果
通过施加标准正弦波、非标准正弦波、三角波测试,可使该表的峰值测量精度高于1级,完全满足工业现场设备供电检测的需求。该表与工控组态软件MCGS[10]配合,工作良好。此外,该表除了测量峰值以外,还扩展了电压平均值、有效值的计算,设计成一个具有多功能的智能仪表。
5 结 语
该设计以MSP430F449单片机、MAX1270为核心,编写了Modbus-RTU协议,同时利用RS 485接口可方便地进行数据远传或与符合Modbus-RTU协议的设备相连,该表的体积小,功耗低,可使用干电池或蓄电池供电,非常适合作为编携式设备,随身携带,也可作为功能模块直接安装在工业现场设备对电网供电电压峰值、有效值等参数进行监测。
参考文献
[1]李玉峰.自动切换量程的峰值电压检测系统[J].电测与仪表,1999,36(12):14-16.
[2]陶维青.基于430单片机的新型配电变压器远方终端的开发[J].继电器,2005,33(19):66-69.
[3]魏小龙.MSP430系列单片机接口技术及设计实例[M].北京:北京航空航天大学出版社,2002.
[4]王立新.串行A/D转换器MAX1270及其应用[J].微计算机信息,2006(12):305-307.
[5]陈树广,武君胜.RS 485总线在智能抄表系统中的应用研究[J].微计算机信息,2008(13):148-150.
[6]Maxim Corporation.MAX1270 Datasheet\.2007
[7]王兴贵,张明智,杜莹.Modbus RTU通信协议在智能仪表与工控机通信中的应用[J].低压电器,2008(2):8-11.
[8]Modbus协议[EB/OL].,2007.
篇5
关键词：风电场；远程监控；SCADA；Modbus/TCP；PLC
中图分类号：TP277 文献标识码：A 文章编号：1674-7712 （2014） 02-0000-01
对风力发电机组进行远程监视控制十分必要，而风电厂远程监控系统的软件则是重中之重，它直接决定了整个系统的稳定性和效率。
Modbus/TCP协议目前应用广泛，绝大多数厂商的PLC都支持Modbus/TCP协议，其具有良好的通用性，因此基于Modbus/TCP协议开发客户端程序已成为风电远程监控系统一种行之有效的方法。
一、Modbus/TCP协议
Modbus/TCP协议以一种非常简单的方式将Modbus帧嵌入到TCP帧中，使其成为工业以太网应用层协议，Modbus协议层在TCP之上，其主要完成的任务为：在服务器端，负责解译来自客户端的Modbus帧，执行相应的请求[1]。
Modbus TCP协议的帧格式如表1所示。应用协议报头分为4个部分，数据标识符用来标识Modbus帧的次序，每多发送一个Modbus帧，该值加1；协议标识符用来确认是不是Modbus协议，如果是Modbus协议用1表示，其他协议用0表示；接下来2个字节用来表示后续字节数，即从单元标识符开始一直到数据域结束的字节数，单元标识符用来标识Modbus串行线上的某个设备单元，由于风机都是网络结构，所以这一字节并没有实际意义，填0x0或0xFF即可。功能码的含义如表2所示。数据域则添加要发送的数据，如果是向PLC发送读请求的话，数据域为要读取的寄存器起始地址和要读取的寄存器个数，如果是向PLC发送写请求，则数据域为要写入的寄存器起始地址和要写入的寄存器个数、需要写入的字节数以及需要写入的数据。
一、运用C#编程实现通讯
C#是微软公司设计的一种编程语言，是从C和C++派生来的一种简单、现代、面向对象和类型安全的编程语言，并且能够与.NET框架完美结合[2]。
为了简化网络编程复杂度，.NET对套接字又进行了封装，封装后的类就是.Sockets命名空间下的TcpListener类和TcpClient类。但是要注意，TcpListener和TcpClient只支持标准协议编程。如果希望编写非标准协议的程序，只能使用套接字来实现[3]。
核心代码
值得一提的是，由于PLC与计算机的数据存储方式可能不同，因此需要进行大小端判断及转换，转换可以采用Reverse（）方法。软件界面的设计如图2所示，通过该界面可以实现对风机进行启停控制，功率调节，数据采集，绘制图表，查看故障等功能，可满足风电场远程监控系统的绝大部分需求。
三、结束语
实践表明，该软件通过Modbus TCP协议与风力发电机组实现了数据交互，可通过上位机对机组进行启动、停机、复位、限定功率等控制，查看机组各传感器反馈数据，查看故障代码，运行稳定，操作简单，具有实际价值。
参考文献：
[1]郝晓弘，祖守圆，徐维涛.基于VC的Modbus/TCP协议模型通信测试软件的实现[J].微计算机信息，2006.
篇6
关键词：Modbus TCP/IP；制冷机组；套接字
中图分类号：TP393文献标识码：A文章编号：1009-3044(2008)30-0553-02
Based on The Mobus TCP/IP Protocol Realization
WANG Ke-peng
(Tongji University, Shanghai 201804, China)
Abstract: Based on the combination of the Modbus protocol and TCP/IP protocol, remote network communication was realized. Due to adopting technology of socket and multithread, it makes information of Modbus protocol to be transmited in Internet via TCP/IP protocol, more expanded application of Modbus protocol, and realized remote network communication in Modbus network that is made up of the controller and related chiller devices.
Key words: modbus TCP/IP; chiller; socket
1 引言
Modbus是一种通讯协议，是基于客户机端和服务器端方式连设备，实现设备间的数据交换。基于Modbus应用协议族的工业以太网解决方案已经逐渐应用于各种现场测控领域。而工业以太网的领先者Modbus TCP/IP也正逐渐成为一种自动化控制的通信协议标准，在我们的风洞监控系统中的子系统制冷机组的监控功能就是利用Modbus TCP/IP 协议来实现了对远程制冷机组的数据提取和数据传输从而达到监控目的。
2 Modbus TCP/IP协议简介
Modbus/TCP报文服务采用客户端/服务器的模式交换实时信息，该模式基于以下四种类型的报文：Modbus请求、Modbus确认、Modbus指示和Modbus响应。（如图1）
请求（Request）：客户端为开始事物处理而发出的信息。
指示（Indication）：服务器端接收到的请求信息。
响应（Response）：由服务器端发出的响应信息。
确认（Confirmation）：客户端接收到响应信息。
3 Modbus TCP/IP协议结构
常用的Modbus报文格式由附加地址、功能代码、数据域组成，与通常的Modbus不同，在Modbus/TCP报文不再需要CRC-16或LRC校验域。因为TCP/IP协议和以太网的链路层校验机制保证了数据包传递的正确性。报文的具体格式（如图2）。
另外，报文中增加的专用的MAPH头（Modbus Application Protocol Header），用以识别Modbus应用数据单元ADU（Application Data Unit），该头的具体组成及含义如表1所示。
Modbus TCP功能代码概要：功能代码划分：按应用深浅，可分为3个类别。
类别0，对于客户机/服务器最小的可用子集：读多个保持寄存器(fc.3)；写多个保持寄存器(fc.16)。
类别1,可实现基本互易操作的常用代码：读线圈(fc.1)；读开关量输入(fc.2)；读输入寄存
(fc.4)；写线圈(fc.5)；写单一寄存器(fc.6)。
类别2，用于人机界面、监控系统的例行操作和数据传送功能：强制多个线圈(fc.15)；读通用寄存器(fc.20)；写通用寄存器(fc.21)；屏蔽写寄存器(fc.22)；读写寄存器(fc.23)
4 结合Modbus TCP/IP在风洞监测系统的应用
涉及到Modbus TCP/IP通信的模块流程：其中该模块用到的Modbus的功能代码为写线圈(fc.5)、读多个保持寄存器(fc.3)。
该模块对象在风动系统中为chiller，其中封装了写线圈(fc.5)和读多个保持寄存器(fc.3)，在模块对象chiller的接口分别为
ForeceSingleCoils(int _transaction, int _protocolIdentifier, int _length, byte _unitId, byte _function, int _dataAddress, int _inputData)
ReadHoldingRegister(int _transaction, int _protocolIdentifier, int _length, byte _unitId, byte _function, int _dataAddress, int _numUnit)
在服务端有两台制冷机组 compressor F1,compressor F2
1) 开关控制步骤：其中A1为对compressor F1的开关控制，A2为对compressor F2的开关控制
首先向server发送连接请求进行基于tcp的以太网的连接，如果连接成功，则做A1到F1的连接，起动过程如下：
由B判断是否与Server连接成功，如果未连接成功，则转向继续想Server请求连接，如果连接成功，则转向C调用chiller.ForceSingleCoils()再到D调用Assemble()返回封装好的buffer,最后到E调用m_Socket.SendData().，其中compressor1_ID是compressor F1的unitId。
发命令：chiller.ForceSingleCoils(1, 0, 6, compressor1_ID, 5, 61, 1))->
SubSystemSocket.m_Socket.SendData(Assemble(1, 0, 6, compressor1_ID, 5, 61, 1))（其中Assemble()是根据Modbus tcp规定对数据进行封装的过程，并返回一个数据块buffer供套接字作参数发送到server再根据其中的unitId找到对应的compressor,并将其设置为开启状态,如果开启成功，则返回原命令，如果开启不成功，则把5+80作为functioncode的值返回。
2) 监测compressor各参数数值步骤：
当发送一个读取数据的命令时由B判断是否与compressor F1连接成功，如果未连接成功，则转向继续向compressor F1请求连接，如果连接成功，则转向C调用chiller.ReadHoldingRegitsters再到D调用Assemble()返回封装好的buffer,最后到E调用m_Socket.SendData().，其中compressor1_ID是compressor F1的unitId）
发命令：chiller.ReadHoldingRegisters(1, 0, 6, compressor1_ID, 3, 62, 5))->
SubSystemSocket.m_Socket.SendData(Assemble(1, 0, 6, compressor1_ID, 3, 62, 5))其中Assemble()是根据Modbus tcp规定对数据进行封装的过程，并返回一个数据块buffer供套接字作参数发送到server再根据其中的unitId找到对应的compressor,并读取从_dataAddress开始的连续_numUnit个值,如果读取成功，则返回值，如果读取不成功，则把3+80作为functioncode的值返回。
篇7
引 言
每一个油田都拥有众多的油气井, 并且分布在山川旷野里，油气井的管理方式多为由人工每日值守，定时检查设备运行情况，记录相关数据。这种方式增加了用工人数，加大了护井工劳动强度，最重要的是影响对设备的监控。当抽油机、电泵出现微小故障时，往往很难被人工及时发现，从而得不到有效地防护与控制［9］。
为了能有效地发现油井、地层、油藏的变化，可用油井远程测控系统,通过在抽油机上安装位移传感器和载荷传感器，检测抽油机的工况，实时在线监测抽油机工作参数，及时发现故障并报警，及时维护。本文提出了一种基于rtu的油井远程测控系统的数据采集与传输层设计方案，并将该方案用于实际的井场应用中。
1 油井远程测控系统总体架构
油井远程测控系统的总体架构如图1所示，整个测控系统的组网架构分为现场局域网、企业信息网两大部分。网络拓扑采用分层星型拓扑，是为了在中央测控室的中央测控服务器与现场局域网的各个测控服务器的测控对象之间建立更有效的连接方式。每个测控分站设测控服务器，实时发送或读取的井场设备数据先经测控服务器处理后再并行传输到中央测控服务器，这样既让等级高的设备预警信号得到现场级的及时响应，又减轻了中央测控服务器处理数据的压力。web服务器与中央测控服务器通过数据库服务器连接，这种连接方式使web服务器面向的对象是数据库服务器，有利于web服务器在处理管理用户的指令时与中央监控服务器保持一定的时差，避免了相互动作间的冲突［2］。而所有这些数据来自于测控服务器通过井场数据采集与传输层得到的。it目前最常见的数据采集与传输层的工作方式有图1所示的两种情况。其中井场1针对安装多个传感器的油气井，在每个油气井处安装一个rtu从站,能够对该油气井的传感器进行统一管理，并在每个井场设置一个rtu主站，采用主叫/从响应的方式，采集各从站的传感器数据，然后将各从站数据上传到上位机(测控服务器)；井场2针对安装几个传感器的油气井，在每个井场放置一个rtu,直接将传感器的数据采集后发送到上位机；为了能够兼容这两种工作方式，本文设计了一个基于rtu的数据采集与传输层系统软件。
2 数据采集与传输层硬件基础——rtu
有些油气田由于地理原因，不易铺设电缆，本系统引入物联网技术，加入无线通信zigbee模块,并利用其自组织原理，实现在井场无线自组织寻址和数据传输,可以简单、方便地实现井场实时数据采集，利用这些有效数据指导油田油气生产,提高产量,其构成一个物联网回路,改变了油田生产方式［5］。
油井远程测控系统rtu采用samsung公司的s3c2440a，具有400 mhz的工作频率，主要控制数据流的输入输出；采用具有2 mb存储能力的nor flash (en29lv160ab)存储程序；用有128 mb存储能力的nand flash(k9f2g08u0b)存储数据；利用ad转换器ads7952采集8通道12位模拟数据；系统环境温度由温度传感器tmp100获得；考虑到zigbee模块的接口以及有线方式下的长距离传输等因素，rtu的串行链路口为rs 232及rs 485；为与测控服务器pc机相连，rtu采用dm9000实现以太网连接；rtu的初始配置信息采用e2prom存储；rtu内还包含隔离电路、控制单元等几个部分。rtu的硬件框图如图2所示。
3 数据采集与传输层系统软件
3.1 数据采集与传输层通信协议
modbus通信协议已经非常广泛地应用于自动控制和通信领域中，通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络(例如以太网)和其它设备之间可以实现通信。modbus网络属于一种主从网络，允许一个主站和一个或多个从站通信。它采用命令/应答方式，每种命令报文都对应着一种应答报文。网络中的每个从站都必须分配一个唯一的地址。主站发出的命令中含有要求访问的从站地址，只有具有该地址的从站才会对该命令响应。
3.1.1 modbus/rtu通信协议
rtu主/从站串口通信时，通常使用的是modbus/rtu传输模式。在modbus报文rtu帧中，如果两个字符之间的空闲间隔大于1.5个字符时间，那就认为报文帧不完整，此时接收站应该丢弃这个报文。时长至少为3.5个字符时间的空闲间隔将报文帧区分。rtu消息帧的典型格式如表1所列。
表1 modbus/rtu消息帧典型格式
地址设备功能码数据crc校验
8 bits8 bits8n bits16 bits
转贴于
3.1.2 modbus/tcp通信协议
modbus/tcp是一种应用层的协议，上层为 modbus协议,下层为 tcp协议，它规定了网络互联节点间的请求/应答的通信方式。帧格式必须严格遵守协议所规定的adu(application data unit)格式，才能在以太网上实现数据的传输。图3所示即为 modbus/tcp的数据帧格式［3］。
mbap报文头 (modbus application protocol header)是tcp/ip使用的专用报文头，用来识别modbus的应用数据单元。mbap共有 7个字节，其具体组成及含义如表 2所列。
国际互联网编号分配管理机构iana(internet assigned numbers authority)专门为其赋予了一个tcp端口号502端口，利用tcp发送所有的modbus/tcp adu［1］。
3.1.3 modbus/tcp与modbus rtu数据帧的区别
modbus/tcp虽然包括了从站地址、功能码和传输的数据，但是没有校验控制码，这是因为modbus/tcp校验功能已经在下面的四层如 tcp/ip协议和链路层的校验机制得到了保证。
3.2 数据采集与传输层系统软件设计
油井远程测控系统的数据采集与传输层主要完成的功能：传感器数据的采集、传输和对继电器的控制。图1中提到了两种常见的工作方式。在井场1中存在rtu主站和从站：主站主要负责对各从站进行轮询、数据打包和向上位机发送数据，从站主要负责数据的采集、继电器的控制和轮询命令的响应，主从站之间的通信使用的是modbus/rtu。在井场2中只存在一个rtu，主要完成数据的采集、继电器的控制和向上位机发送数据，通信使用的是modbus/tcp。在数据采集与传输层的工作过程中，考虑到系统的兼容性，对rtu软件设计提出了可配置的要求，不需要重新下载程序，只需要使用系统配置软件就可选择不同的工作方式和通信方式，这就保证了系统的可操作性和兼容性，系统的适应性大大加强。
在软件开发过程中，考虑到串行通信速度较慢的特点，采用多线程技术，故引入实时操作系统μc/os_ii，将modbus/rtu通信、modbus/tcp通信等放在单独的线程中进行，而数据采集和控制等则采用另外的线程实现。
3.2.1 μc/os_ii的移植
μc/os_ii是可移植、可剪裁的抢占式实时多任务操作系统内核，适用于工业控制中的实时监控。本系统成功地将实时操作系统μc/os_ii移植到s3c2440a微处理器上，并实现了modbus通信协议。
μc/os_ii可以管理64个任务，具有信号量、互斥信号量、消息队列、任务管理、时间管理和内存块管理等系统功能。μc/os_ii的移植主要包括三部分代码：μc/os_ii核心代码、μc/os_ii配置代码、μc/os_ii移植代码。其中μc/os_ii移植代码包括1个汇编文件、1个c程序文件和1个头文件。这部分代码与微处理器相关，是移植的关键［6］。
3.2.2 modbus通信的实现
rtu与上位机使用modbus/tcp进行以太网通信时，需不断接收上位机发送的查询命令，处于服务器(从站)状态。rtu在使用modbus/rtu进行串口通信时，需单独完成主从站功能。在实际应用中，不存在modbus/tcp和modbus/rtu的从站并存在同一rtu的情况，因而在程序编写过程中，modbus/tcp和modbus/rtu的从站使用同一个modbus从站库，但对其帧头的处理略有不同。以下分别讲述modbus/tcp服务器(从站)在tcp/ip协议栈上的实现以及modbus/rtu主站在串口通信上的实现。
(1) modbus/tcp通信协议实现
由于操作系统μc/os_ii本身没有tcp/ip协议栈，故先移植嵌入tcp/ip协议栈，再编写modbus/tcp服务器(从站)程序。在μc/os_ii下嵌入了tcp/ip协议栈后就监听tcp502端口的连接请求，只有在与客户机建立了连接之后才能进行数据处理。服务器端在收到客户机的请求之后，会确认和客户机的连接，同时接收并分析客户机的请求报文。如果 mbap报文头正确，则读完所有的报文，只有协议类型值为0x00时才对请求帧进行下一步操作，否则直接丢弃报文。接着分析 pdu中的功能代码，不同的功能对参数要求也不同，最后根据数据域中的参数规定，执行相应的操作。若有错误出现，直接丢弃报文，仍继续处理 pdu的数据显得不必要，影响实时性。根据对客户端请求报文的分析处理，有两种响应结果，一种是正常的响应报文，另一种是异常响应报文，即返回的是错误信息。其modbus/tcp的从站通信流程如图4所示。
图4 modbus/tcp服务器(从站)设计流程图
(2) modbus/rtu通信协议实现
modbus主站需要处理发送请求帧、等待应答、处理应答、处理差错和等待转换延时等事件。其主站设计流程如图5所示。
modbus/rtu报文帧是否完整和帧与帧之间的区分可以通过空闲间隔来实现，但这需要使用定时器完成1.5个字符和3.5个字符的定时，并在定时到后，进入接收处理函数，然后实现adu数据到pdu数据的处理。
3.2.3 系统软件的实现
系统上电后，首先进行初始化操作，主要包括设置串口、定时器等内容，并读取eeprom中的配置信转贴于
息，对rtu进行配置，包括主从工作模式选择、ip地址设置、轮询的通信方式选择、传感器的开关状态、继电器输出状态等。若处于主站状态，还可以获取从站配置信息并配置从站，配置成功后，主站开始对各从站进行扫描，并对从站报文进行处理；每扫描完一个从站，主站就对轮询到的数据进行存储；在扫描从站的同时，如果主站传感器和外部继电器处于开状态，会同时采集模拟通道和数字通道的数据并控制外部继电器，采集到的数据存于相应寄存器中，等待上位机请求命令，按照modbus协议将相应数据打包，并上传到上位机。若处于从站，采集模拟通道和数字通道的数据并控制外部继电器，采集到的数据存于相应寄存器中，并等待rtu主站轮询命令，当轮询到该从站时，按modbus协议打包数据并发送到rtu主站。不管该rtu是主站还是从站，其tcp/ip的服务器程序一直等待系统配置软件的配置信息，当收到配置信息后，将数据存入eeprom并复位系统程序，整个系统设计流程图如图6所示。
从图6中可以同时看到modbus/rtu和modbus/tcp的从站处理函数，在实际应用中，rtu处于modbus/rtu主站时，其modbus/rtu从站的处理任务不运行，modbus/tcp从站的处理任务运行,该状态下rtu可用于图1中井场1的rtu主站和井场2的rtu两种情况;处于modbus/rtu从站时，该状态下rtu可用于图1中井场1的从站情况，以太网服务器任务只等待配置信息。
4 测试
本系统的测试采用了第三方的modbus测试工具modbus poll v4.3.3、modbus slave v4.3.1和实验室自主开发的配置软件。
4.1 轮询测试
利用系统配置软件的界面如图7所示，设置一个rtu主站和两个rtu从站，在一台pc机上运行modbus poll程序，模拟modbus/tcp客户机，通过以太网与rtu主站相连，rtu主从站之间通过无线zigbee模块(或rs 485模块)相连。串行通信的波特率设置为38 400 b/s，无校验位，停止位为1位。
pc端的modbus/tcp客户机可向rtu主站发送命令，并读取存于rtu主站输入寄存器的从站数据。当从站的数字输入端接高电平(24 v)时，从modbus poll的对应地址可读取到1，图8所示是modbus/tcp客户机接收到的轮询数据，其中地址500~507为从站1中8通道数字输入端对应的状态值；地址508~515为从站2中8通道数字输入端对应的状态值。经多次测量，均正确无误。
4.2 控制测试
pc端模拟的modbus/tcp客户机向rtu的保持寄存器写入数据，rtu会将对应寄存器的数据输出到对应的数字输出端口，例如地址100对应数字输出端口0，当对地址100置1时，对应指示灯亮，输出高电平。
4.3 数据采集测试
转贴于
rtu模拟输入端0接一定频率的正弦波，数字输入端接高电平信号，利用modbus poll查询rtu模拟输入端与数字输入端的数据。
图9所示为modbus/tcp客户机所接收到的采集数据。
rtu采集到数字输入端的脉冲值以及开关状态，地址0~7对应相应通道的脉冲值，地址8~15对应相应通道的开关状态值；地址19为rtu板上的温度传感器的值，当前rtu的温度是24 ℃；地址20~49为模拟通道0采集到的正弦波信号，之后为其他通道采集到的ad值，每个通道的采样点数和频率可调。
篇8
关键词：PCC, Modbus RTU协议，变频器，通讯故障
0引言：
随着工业的发展，以PLC或PCC为主的自动化仪表系统应用越来越广泛，这些系统中应用到了各种通信协议，在系统设计中，可能会出现各种通信故障，通讯故障的来源可能是硬件或者软件，排除时要一一隔离检测。本文介绍的是一种基于软件测试硬件的方法。
淄博一家企业的复合管材生产线采用了先进的自动化仪表系统，主要由触摸屏，PCC和变频器组成。其中变频器的通信协议为MODBUS RTU协议。在系统初步设计中，变频器与PCC的通讯出现故障，变频器不能执行来自PCC的指令。通过应用MBRTU软件，发现了故障根源所在，解决了通讯问题。
1MODBUS RTU协议与MBRTU:
1.1 Modbus 协议
Modbus 协议是应用于电子控制器上的一种通用语言。通过此协议，控制器相互之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以通信。它已经成为一通用工业标准。有了它，不同厂商生产的控制设备可以连成工业网络，进行集中监控。
此协议定义了一个控制器能认识使用的消息结构,而不管它们是经过何种网络进行通信的。它描述了控制器请求访问其它设备的过程，如果回应来自其它设备的请求，以及怎样侦测错误并记录。它制定了消息域格局和内容的公共格式。
当在Modbus 网络上通信时，此协议决定了每个控制器须要知道它们的设备地址，识别按地址发来的消息，决定要产生何种行动。如果需要回应，控制器将生成反馈信息并用 Modbus 协议发出。在其它网络上，包含了 Modbus 协议的消息转换为在此网络上使用的帧或包结构。这种转换也扩展了根据具体的网络解决节地址、路由路径及错误检测的方法。
MODBUS 协议又可以分为MODBUS RTU协议和MODBUS ASCII协议。在MODBUS RTU协议中，最常用的是4个功能码，依次是：01读线圈，03读寄存器，05写线圈和06写寄存器。
1.2MBRTU
MBRTU是由ICPDAS公司编写的、为测试MODBUS RTU协议中的从站的一个小型软件。
图1.1 MBRTU 界面
软件面板分为几部分：串口状态（COM status），协议说明（Protocol Description），查询模式（Polling mode），计时模式（Timer mode），数据统计（Statistics），命令窗口（Command）以及消息帧窗口（Commands Responses）。
串口状态用于打开通信串口，在此可以选择合适的串口，波特率，校验方式（N:无校验，E:偶校验，O:奇校验），数据位（8：数据位8位，7：数据位7位）和停止位（1：停止位1位，2：停止位2位）。查询模式打开后，软件以零等待时间向从机发送消息帧，而计时模式打开后，软件以固定时间间隔向从机发送消息帧，数据统计用以统计查询和回应的字节数以及时间等。通讯口打开后在命令窗口输入查询指令，点击“Send Command”按钮，软件即可向从机发送指令，打开查询模式，或者计时模式软件将不间断的向从机发送指令，反之点击一次飞“Send Command”仅向从机发送一次指令。点击“Clear Lists”可以将消息窗口的数据显示清除，点击“Exit Program”可以退出软件。
2调试过程
2.1 故障现象
将PCC与变频器联接后，在PCC上写入频率25.0Hz,输入启动命令后，电机没有运转，PLC数据显示发送消息帧和接收数据帧时出错。
2.2调试过程
（1）将变频器的通信参数设置为波特率9600，校验方式为偶校验，停止位为1位，网络地址为1，同时将变频器的频率指令源和运行指令源都设为Modbus网络输入。
MBRTU的通信参数设定为与变频器相同，即9600，E，8，1，通信口选择COM1。用RS485-232转换器和RS485通信线将变频器和电脑联接起来。
（2）在MBRTU的Command指令中输入“01 06 00 23 01 F4”，点击“Send Command”发送该指令。按照协议说明，01表示变频器的网络地址，06为写单个寄存器的功能码，00 23表示变频器的频率寄存器，地址为0x0023, 01 F4转化成十进制为500，即输入频率为50Hz。变频器返回数据位“01 86 22 C2 79”,其中22 表示变频器不支持此功能。
在Command指令中输入“01 05 00 01 FF 00”，即给变频器写入运行命令，此时变频的RUN指示灯亮，但电机仍不运转。变频器的RUN灯亮，基本上排除了变频器和通讯线存在故障的可能。
在不断的试验中发现，写入功能码01、03和05时，变频器都能按照期望值给与回复，但写入06功能码时，总是返回数据变频器不支持此功能。用03指令查询变频器的输出频率（地址为0x000A），结果显示为0。
初步总结为变频器的频率输入出现错误。
2.2故障排除
再次查看变频器的说明书发现，该变频器在网络通信中，频率来源有两个：一个是功能代码，其寄存器地址为0x0023,另一个是网络频率输入，其寄存器地址为0x0001。由于先前在设定变频器参数时，将其频率源指令设为Modbus网络输入，应该在写入频率时，将寄存器地址写为0x0001。
（1）在Command指令中依次输入以下三条指令：“01 05 00 01 FF 00”（运行），“01 05 00 02 FF 00”（正转）和“01 06 00 01 01 F4”输入频率50Hz），电机顺时针运转，测得转速为1440rpm，和预期值相同。改变输入的转向和频率时，电机转向和转速都随之变化。
（2）将变频器的频率指令源设为功能代码，在Command指令中依次输入以下三条指令：“01 05 00 01 FF 00”（运行），“01 05 00 02 FF 00”（正转）和“01 06 00 23 01 F4”（输入频率50Hz）。电机顺时针运转，转速为1440rpm，和预期值相同。改变输入的转向和频率时，电机转向和转速都随之变化。
3.结语：
（1）不同的频率源指令下，变频器写频率的寄存器地址不同，频率源为功能代码时，既可以在变频器的操作器上通过调功能代码来改变变频器的输出频率，又可以通过在网络中改变功能码的寄存器中的数值来调节频率。但是在频率源为Modbus网络输入时，只能通过调节对应的寄存器的数值来调节频率。
（2）运用MBRTU可以迅速快捷的找出或排除MODBUS网络中从机的通信故障。选择正确的工具软件可以有效缩短故障检测和排除时间。
参考文献
[1]姚福强，高正中，姚福安.基于PLC和变频器串行通讯的变频恒压供水系统[J]. 控制系统，2004，（8）：9-10.
[2]孙永民.变频器结合PLC在供热系统中的应用[J]. 工程技术，2010，16：70-70.
篇9
系统硬件主要包括主控器、8路温度传感器采集电路、无线数据传输及远程计算机，数据通信采用Modbus通信协议。1．1主控器主控器选择了一款显控触摸屏Samkoon－7b，26万色的4线高精度电阻触摸屏，两个通信口COM(RS232、RS422、RS485)，色彩丰富，显示内容较多，控件齐全;特别是除了显示还可以实现控制，通过串口可与外部部件进行数据的传输［3］。本设计使用Modbus协议，使其中一个COM口实现无线数据传输到远程计算机，另外一个COM口实现和数据采集模块进行数据传输。同时，触摸屏实时显示当前温度，显示界面如图2所示。触摸数据采集系统按钮还可以显示当前8个温度传感器所在的层位及温度值，具有更加直观的特点。1．2数据采集电路数据采集电路(见图3)主要完成温度数据的采集，以Modbus协议方式将数据传输到触摸屏。其中，控制部件选择的是性价比高的STC89C51RC，它采用8051核的ISP在系统可编程芯片，最高工作时钟频率可以达到80MHz，片内含可反复擦写的Flash只读程序存储器，不需要外扩存储器，芯片运行速度快、可靠性高［4］。寒地水稻灌溉晒水池中的水温范围在4～35℃之内，所以温度传感器选择了美国DALLAS公司生产的数字温度传感器DS18B20。它的供电电压范围宽在3．0～5．5V，测温范围可达到－55～+125℃。DS18B20还具有体积小、功耗低、精度高、可靠性好的特点，单总线易于扩展多路测量，占用I/O口少，便于和单片机连接等优点［5］，适合多点测温系统。在设计中使用了浸水封装式传感器，用于防水，满足系统设计需要。数据采集电路设计了8路温度采集，加入了一个4位的开关电路，用来设定本采集模块的地址，串行口可以设计为RS485通信方式或者RS232通信方式。由于只对8点温度采集，只需要一款采集板，所以选择了RS232通信方式。若采集点很多，可以将电路改为RS485通信方式。这样在整个系统中最多可以挂接16块采集板，采集128点的温度，也适用于其他需要多路温度采集的应用场合。1．3无线数据传输数据采集电路采集的数据需要传输到远程计算机中，便于存储、分析、监控。GPRS模式走流量需要花费一定的费用，而晒水池离控制中心距离不到2km，所以选择了无线数传模块YL－500IW。它是一款高稳定性、低功耗、高性价比的采用GFSK调制方式的无线透明数据收发模块，传输距离3000m以上，线高度2m、开阔地无干扰情况下可达4000m，满足系统需要。无线数传模块的RS232接口直接连接到触摸屏的另外一个COM口中，实现和远程计算机的数据传输。
2系统软件设计
为了实现触摸屏与单片机、触摸屏与远程计算机的通讯，需解决通讯协议的问题。本设计中使用开放的Modbus通讯协议，在触摸屏与单片机通信中，以触摸屏作主站，单片机作从站;在触摸屏与远程计算机通信中，设置触摸屏为从站，计算机为主站。Samkoon触摸屏本身支持Modbus通讯协议，如果单片机和计算机也支持Modbus协议，它们之间就可以进行通信了。触摸屏与单片机之间采用的RS232接口直接连接［6］，触摸屏与计算机之间通过无线透明传输的模块的RS－232C接口直接连接，传输速率设置为9600kb/s，8位数据位，无校验位。2．1基于Modbus协议的数据传输Modbus协议具有极强的开放性，系统选用的显控触摸屏自带Modbus协议库［7］。设计者无需了解协议底层规则，直接设置触摸屏相应串口的外部寄存器，可自动以MODBUS协议形式读写外部控制器的数据，软件开发设计非常简便，和触摸屏相连的计算机及单片机自编Modbus协议，就可以实现三方数据通信了。支持Modbus协议常用的功能码如表1所示。通过这些功能码，可读写的地址有LB(位地址)、LW(字地址)、RWI(字地址)。系统主要使用了Modbus协议中的ReadHoldingRegisters报文(功能码03)来传送信息［8］。系统的设计中采用了两套采集装置:一套用于晒水池水温监测:另一套用于稻田水温监测。所以，两个触摸屏作为从机时，设置地址分别为01，02。在数据传输的过程中，作为主机的计算机向从机触摸屏发送指令。主机触摸屏向从机单片机发送的指令格式如表2所示，从机应答格式如表3所示。其数据都是以十六进制的形式发送和接收。从机接收到的指令经过CRC校验，如果正确，则执行相应传送命令。主机接收到数据后，同样需要经过CRC校验，如果正确开始接收传感器数据。两个字节一个数据，分别对应各区温度值，一共8个区16个字节数据;但在显示时需要将数据除以10，避免有浮点数传输而增加工作量，因为在单片机采集端已经将数据乘以10，使数据作为整数传输。2．2系统软件流程系统软件主要分为两部分:一是采集电路与触摸屏间的数据通信，流程图如图4所示。触摸屏作为主机，单片机为从机，触摸屏发出指令，从机接收到以后送相应的数据，触摸屏接收后显示。二是触摸屏与远程计算机间数据通信，流程图如图5所示。计算机作为主机，触摸屏设置为从机，计算机发送传输数据指令，触摸屏接收后，将从单片机所传输来的数据再传输给计算机，完成整个数据的采集、显示、传输。所有通信及定时均以中断的方式实现，相应的处理程序在主程序中执行。Modbus通信应答程序负责完成一次Modbus通信过程，包括解析主站报文、打包从站响应报文及控制通信接口收发操作。
3试验与应用
本系统在黑龙江省胜利农场进行实际应用，设置了两个采集点:一个采集晒水池中8个位置的温度数据，实现对水温的监测;另外一个采集水稻田中不同层位水温，采集了大量数据用于分析水温对水稻生长的影响。系统在运行中数据采集误差小于±0．5℃，没有发现错误数据，证明该系统传输数据可靠、准确。
4结语
篇10
关键词，轴流风机，PLC，变频器
中图分类号：TN77文献标识码： A
1 引言
津滨轻轨西段工程中，在每个车站两端的排热风道内各设置1台单向运转耐高温轴流排热风机，它们各自承担半个车站的轨顶排风和站台下排风。其主要用于正常运营时排除车站屏蔽门外停车线区间的余热，以减少列车发热量对车站区间的影响。
根据地铁运营中对单向轴流排热风机使用的实际要求，风机控制系统应根据相关传感器的监测数据来调节风机的频率，进而通过频率的变化来改变风机的风量，达到排风的目的。本文在控制系统的设计上采用了PLC加变频器技术的方法，实现了风机控制在地铁的实际应用需要并同时满足节能减排的要求。
2系统的控制原理
风机控制系统主要采用了施耐德公司生产的Modicon系列M218型PLC和ATV61系列变频器等电气元件产品，其控制电路原理如图1所示。
图 1 轴流风机控制电路原理图
根据地铁对设备两级管理和三级控制的要求，风机控制除了现场的就地控制，还需要满足地铁环境与设备监控系统（BAS）对风机的远程监视与控制功能[1]。控制系统经由风机电气控制柜面板上的按钮或车控室内的上位机软件对变频器的参数值和启停命令进行设置，PLC在接收到这些控制命令和参数后，根据逻辑判断，然后对变频器进行相应控制，这样就通过频率的变化达到了控制风机风量的目的。
为了在地铁发生火灾的紧急情况下，能够快速启动风机配合排烟，系统还设计了旁路运行控制方式，即在紧急情况下跨过用变频器来控制风机而采用直接工频启动的方式达到满负荷排烟的功能。
3 PLC与变频器的Modbus通信
通过变频器的操作面板，端子接线或模拟量信号进行控制都无法满足远程监控的目的，同时采用这几中方式还存在着配置参数只能采用本地设置，接线点多，模拟量传输不稳定等问题。通过Modbus通信的方式实现PLC与变频器的控制则能有效的克服以上变频器控制方法的不足。
3.1 Modbus 协议
Modbus 协议是一个完全开放的分级结构 (主从式) 异步串行通讯协议，可使主站对一个或多个智能型从站进行访问，主站和从站之间允许多点连接。过此协议，控制器之间、控制器经由网络（例如以太网）和其它设备之间可以进行通信。
Modbus协议在串行链路常用的串行传输模式有两种方式，ASCII和RTU方式，系统中采用了RTU方式，这种传输模式的报文以纯二进制的方式传送，即每8位字节表示两个十六进制数。以较高的数据密度实现了更快的吞吐率[3]。
Modbus串行链路协议作为主从协议,在同一时间，只能有一个主站连接在总线上。主站用两种模式向从站发送Modbus请求：单播模式和广播模式。单播模式下主站寻址单个从站，Modbus事务处理包含主站请求和从站应答两个报文。广播模式下主站向所有从站发送请求从站无应答。不同的功能码对应不同的请求模式[3]。
3.2PLC与变频器的连接
M218 PLC的自带编程接口可直接与其他支持Modbus协议的设备进行通信，也可以扩展端口，通过扩展通信模块或通信适配器实现扩展第二路通信端口。
变频器的Modbus通信采用的是Modbus RTU方式，通过RS485标准总线，采用RJ45连接端口进行连接。PLC与变频器的连线如图2所示。
图 2 M218 PLC 与 ATV61 变频器的连接
3.3PLC程序设计
PLC的通信程序采用梯形图编写。梯形图是PLC使用得较多的图形编程语言，其与电气控制系统的电路图很相似，具有直观易懂的优点，可将整个控制程序分为多个子程序段调用，逻辑清晰，方便调试［4］。PLC关于通信部分的程序如图3所示。
图 3 Modbus通信的子程序段
应用Modbus通信方式进行风机控制的优势主要体现在以下几个方面：
(1)通过Modbus可以实现远程控制和监视。变频器配置参数、故障报警、运行时间等信息可以通过设置在车控室的BAS工作站的上位机软件来显示，并且便于数据的记录，统一管理和系统的后续开发。车站的站务或维护人员能够通过上位机在线对变频器的参数进行修改，这样就减少了硬节点，省去了模拟量模块，节约了成本，系统的稳定性和精度还得到了提高。
(2)通过Modbus通信实现了BAS系统对全线风机的模式控制和统一调度。在正常运行工况下，OCC工作站和车站工作站根据权限的划分，能够显示并且控制轴流风机及其相应风阀的工作状态，风机按正常工况模式运行；在车站公共区火灾工况下，风机及其相应的风阀能够接受OCC或车站的控制；而在区间事故工况下，全线的风机可以由OCC的中央控制室统一调度并处理事故。
4结束语
本文提出的地铁轴流风机控制系统设计合理、自动化程度高、可靠性好，充分发挥了PLC和变频器的高可靠性、抗干扰性和调试方便的特点，能够有效地保证风机在运营中和紧急情况下的运行要求。同时采用基于Modbus的通信技术，实现了对风机运行和状态的远程监视和控制。
参考文献
[1]曲立东．城市轨道交通环境与设备监控系统设计与应用［M］.北京：电子工业出版社，2008．
[2]GB50157-2003地铁设计规范［S］．
[3]荆文利．Modbus协议中有关RTU传输模式的应用[J].纺织机械，2008(5): 34-36．
[4]杨跃宗．浅谈PLC梯形图的设计方法[J].机床电器，2009（2）:39-41．
作者简介：
