1  引言

　　Modbus 是工業(yè)通訊通用協(xié)議中的一種,，已被眾多的廠商所支持并廣泛用于工業(yè)控制領(lǐng)域,，并且也是諸多中國國家工業(yè)總線通訊gb標準之一。通過modbus協(xié)議,，控制器相互之間,、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡和其它設備之間通信實現(xiàn)監(jiān)控。modbus作為一種通用工業(yè)標準,，不同廠商生產(chǎn)的控制設備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡,，進行集中監(jiān)控。

　　早期的車間自動化設備基于硬接線plc組建控制系統(tǒng),，雖然硬接線方式具有可靠,、穩(wěn)定的優(yōu)點，但對于大規(guī)模自動化系統(tǒng)布線成本偏高,。若采用modbus協(xié)議等通用工業(yè)標準,，可減少plc模件使用量，縮減電纜費用,，從而降低工程造價,。本文結(jié)合工程實際，介紹modbus協(xié)議在空調(diào)控制系統(tǒng)中的應用,。

　　2  電廠空調(diào)系統(tǒng)案例

　　2.1 modbus通訊協(xié)議簡介

　　modbus 通訊協(xié)議,，是一種串行的、非同步的主從通訊協(xié)議,，網(wǎng)絡中只有一個設備能夠建立協(xié)議,，其它的設備只能通過提供數(shù)據(jù)響應主機的查詢，或根據(jù)查詢做出相應的動作,。modbus協(xié)議定義了主機查詢的格式,，其包括：主從機的編址方法(或廣播)，要求動作的功能代碼,，傳輸數(shù)據(jù)和錯誤校驗等,，或不能完成主機要求的動作，它將組織一個故障作為響應,。modbus協(xié)議不需要特別的接口,，典型的物理接口是rs485。在modbus通訊網(wǎng)絡中,，一般可提供ascii,、 rtu、plus、tcp/ip等通訊模式,。在實際應用中,，可以使用rs232、rs485/422,、modem加電話線,、以及tcp/ip來聯(lián)網(wǎng)。所以,，modbus的傳輸介質(zhì)種類較多,，可以根據(jù)傳輸距離來選擇。

　　2.2 工程背景

　　某電廠設計有4套集中空調(diào)系統(tǒng),，配置了觸摸屏可就地控制,，要求在暖通控制室遠程監(jiān)控。每套空調(diào)配有西門子小型plc程控裝置,，留有遠程硬接線接口,，該plc帶有485接口，支持modbus協(xié)議,，因此可通過通信方式實現(xiàn)機組的遠程監(jiān)控,。

　　暖通控制室距空調(diào)機組大約200米，因此可組建簡單方便,、成本低的rs485/modbus網(wǎng)絡,。采用modbus的rtu形式，這種接線方式為總線式拓樸結(jié)構(gòu),，在同一總線上最多可以掛接32個結(jié)點,。

　　考慮輔助控制系統(tǒng)plc設備統(tǒng)一性，選用羅克韋爾的1763-l16bwa處理器作為該rs485/modbus通訊網(wǎng)絡的主站,，4個空調(diào)機組plc作從站,，用一根對絞線電纜以總線方式把主站與從站連接起來，建立簡單的rs485/modbus通信網(wǎng)絡,。1763-l16bwa帶有以太網(wǎng)接口,，通過交換機與操作員站連接，便可在上位機對空調(diào)機組進行監(jiān)控,。

　　2.3 控制系統(tǒng)實現(xiàn)

　　當一個modbus－rtu主站想要從一臺從站得到數(shù)據(jù)的時候,，這個主站會發(fā)送一條包含該設備地址、功能代碼,、所需要數(shù)據(jù)以及一個用于檢測錯誤的求和校驗碼的信息。網(wǎng)絡上的所有其它從站都可以看到這一條信息,，但是只有地址被指定的設備才會作出反應,。

　　設備地址是一個從0到247的數(shù)字，空調(diào)系統(tǒng)plc從站地址可在就地觸摸屏進行設定。

　　功能代碼定義了從設備應該執(zhí)行的命令,，例如讀取數(shù)據(jù),、接受數(shù)據(jù)、報告狀態(tài)等等,。功能代碼為從1到255的數(shù)字,。

　　數(shù)據(jù)為讀取功能定義了在設備存儲器映射當中的地址，它包括被寫入設備存儲器的數(shù)據(jù)值,，或是包括其它根據(jù)功能代碼的要求需要被執(zhí)行的信息,。

　　錯誤檢查是一個描述循環(huán)冗余校驗(crc)的16-bit數(shù)值。循環(huán)冗余校驗碼(crc)由主設備產(chǎn)生,，并且由接收設備進行檢查,。如果crc值不符，這個設備就會要求重新傳送訊息,。在有些系統(tǒng)里面,，還要對數(shù)據(jù)進行奇偶校驗。

　　當從設備執(zhí)行了所要求的功能,，它會返回一條訊息給主設備,。這條返回的訊息包含了從設備的地址、所要求的功能代碼,、所要求的數(shù)據(jù)以及一個錯誤檢查值,。

　　讀取和寫入數(shù)據(jù)：modbus擁有最多255個功能代碼，但是01(讀取輸出量),、02(讀取離散輸入),、03(讀取保持寄存器)、04(讀取輸入寄存器),、05(寫入單一離散量輸出)以及06(寫入單一寄存器)是最為常用的讀寫功能代碼,，這些代碼被用來從modbus從設備采集數(shù)據(jù)和向從設備發(fā)出指令。

　　本系統(tǒng)中從站已定義了modibus地址所代表的信息,，通訊波特率為9600,，偶校驗。這樣可以很容易的通過讀寫命令獲得空調(diào)機組狀態(tài)信息和向其發(fā)出指令,。

　　2.4 工業(yè)總線工程經(jīng)驗

　　在工程調(diào)試中我們會遇到各種各樣的問題,，在此結(jié)合本工程作簡單的介紹。

　　(1) 要使用同一型號雙絞線,。在本工程施工中,，施工人員接線時由于通訊電纜長度預估不足，在連接3,、4號從站時使用了另一型號雙絞線,。在調(diào)試時發(fā)現(xiàn)不能讀寫數(shù)據(jù),，為排查問題做了大量工作，最后發(fā)現(xiàn)該問題,，更換同一型號雙絞線后問題此解決,，這給調(diào)試帶來額外的麻煩，既費時又費力,。

 　　(2) 雙絞線與485母口焊接要規(guī)范,。在空調(diào)控制系統(tǒng)調(diào)試時遇到了兩芯線短路的現(xiàn)象，這可能也是廣大工程人員經(jīng)常遇到的問題,，測量雙絞線兩芯線無電壓,，斷定必然存在短路，到就地拆下各從站接口查看,，發(fā)現(xiàn)有兩個接口焊接不好,，有外漏線芯連在一起造成短路，重新焊接后,，檢測線纜電壓,，在正常范圍內(nèi)。

　　(3) 信號地連接,。大多情況下,，連接rs-485總線時只是用一對雙絞線將各個接口端連接起來。而忽略了信號地的連接,，這種連接方法在許多場合是能正常工作的,，但卻留下了一定的隱患。

　　(4) 在構(gòu)建手牽手總線型網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)時,，從總線到每個節(jié)點的引出線長度應盡量短,，若通信距離較長或通信速率提高會造成信號質(zhì)量下降。

　　以上幾點問題是工程實際經(jīng)常遇到的問題,，也是影響控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行的重要因素,，處理好這些問題，保證通信系統(tǒng)的穩(wěn)定,、可靠運行,。

　　2.5 案例評估

　　下面對比通訊方式和硬接線方式實現(xiàn)空調(diào)系統(tǒng)的遠程監(jiān)控所需的設備材料(見表1)。

　　從表1我們可以看出硬接線方式的成本要比通訊方式高很多,，可見通過通訊方式實現(xiàn)的遠程監(jiān)控,，降低了成本。

　　3  結(jié)束語

　　本案例說明了rs485/Modbus通訊方式的簡單易實現(xiàn)和低成本性,，這種方式完全能夠滿足電廠部分輔助控制系統(tǒng)的需要,，可推廣應用。文中還介紹了現(xiàn)場遇到的問題,，希望能給工程技術(shù)人員以一定的幫助,。